DE961499C

DE961499C - Device for ultrasonic material testing by means of the acoustic visualization method

Info

Publication number: DE961499C
Application number: DEV8370A
Authority: DE
Inventors: Josef Liebl; Herbert Lossmann
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1955-01-26
Filing date: 1955-01-26
Publication date: 1957-04-04

Description

Einrichtung zur Ultraschall -Werkstoffprüfung mittels des Schallsichtverfahrens Für die Werkstoffprüfung mittels Ultraschall ist das Schallsichtverfahren bekannt, bei dem in einem Flüssigkeitsstrahlengang an einer Grenzfläche der Flüssigkeit mit einem anderen Medium ein schalloptisches Bild des zu prüfenden Objektes entworfen wird, das beispielsweise mit Hilfe einer optischen Schlierenanordnung auf einem Schirm oder einer Mattscheibe abgebildet werden kann.Device for ultrasonic material testing using the acoustic visualization method For material testing by means of ultrasound is known to be the acoustic visualization method that in a liquid beam path at an interface of the liquid with a a sound-optical image of the object to be tested is created in another medium, this, for example, with the help of an optical Schlieren arrangement on a screen or a focusing screen can be displayed.

Der Prüfling wird bei Anwendung dieses Verfahrens, um eine einwandfreie Ankopplung gegenüber den von einem Ultraschallschwinger abgestrahlten Schwingungen zu erreichen, in eine mit Flüssigkeit, die in den meisten Fällen aus Wasser bestehen wird, gefüllte Wanne eingetaucht und in die objektseitigen Gegenstandsweite eines Ultraschallobjektivs gebracht, wethes dann ein Bild des Prüflings mit den eventuelle vorhandenen Fehlerstellen entwirft. Um auch mit geringsten Intensitäten eine einwandfreie Abbildung der Fehlerstellen zu erzielen, muß der Prüfling gegenüber der Einstrahlungsrichtung der Ultraschallstrahlen eine bestimmte Winkelstellung haben, die von der Stärke und dem Material des Prüflings sowie von der Frequenz der Ultraschallschwingungen abhängt. Die Winkelstellung des Prüflings zu den auf ihn auftreffenden Ultraschallstrahlen muß daher einstellbar sein, um für jeden Prüfling ein möglichst gutes Bild zu bekommen. Die für diesen Zweck einfachste Lösung, den Prüfling bei der Einstellung des Bildes um seine Achse zu drehen, ist jedoch bei der Prüfung von großen Werkstücken, wie Blechen, Platten u. dgl., mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden.When using this procedure, the examinee is assured of a flawless Coupling to the vibrations emitted by an ultrasonic transducer to achieve in one with liquid, which in most cases consist of water is, filled tub and immersed in the object-side object distance of a Ultrasonic lens brought, then wethes a picture of the test item with the eventual designs existing flaws. In order to achieve a flawless one even with the lowest intensities To achieve imaging of the flaws, the test specimen must face the direction of irradiation the ultrasonic rays have a certain angular position, depending on the strength and the material of the test object as well as the frequency of the ultrasonic vibrations depends. The angular position of the test object in relation to the ultrasonic beams that hit it must therefore be adjustable in order to get the best possible picture for each test item. The simplest one for this purpose Solution, the test item when hiring rotating the image around its axis is, however, necessary when inspecting large workpieces, such as sheet metal, plates and the like, associated with considerable difficulties.

Die Erfindung richtet sich auf eine Einrichtung für die Werkstoffprüfung mittels des Ultraschallsichtverfahrens, durch die diese Schwierigkeiten, die namentlich bei der Prüfung größerer Prüflinge in Erscheinung treten, beseitigt werden. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Schallgeber zur Änderung des Einstrahlungswinkels gegen den Prüfling drehbar angeordnet ist und daß Mittel vorgesehen sind, um bei einer Drehung des Schallgebers im Strahlengang der Ultraschallstrahlen zwischen dem Prüfling und dem Ultraschallobjektiv angeordnete Reflexionsmittel um entsprechende Winkel zu verstellen, so daß bei jeder Winkelstellung des Schallgebers die Ultraschallstrahlen zentrisch und senkrecht in das Objektiv eintreten und die Gegenstandsweite stets gleich bleibt. The invention is directed to a device for material testing by means of the ultrasound visualization method, through which these difficulties, namely appear when testing larger specimens, must be eliminated. According to According to the invention, this is achieved in that the sound generator is used to change the angle of incidence is arranged rotatably against the test object and that means are provided to at a rotation of the sounder in the beam path of the ultrasonic beams between the specimen and the ultrasonic lens arranged reflection means around corresponding To adjust the angle, so that the ultrasonic beams at every angular position of the sounder enter the lens centrally and vertically and always keep the object distance remains the same.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß im Strahlengang zwischen dem Prüfling und dem Objektiv zwei die Ultraschallstrahlen spiegelnde Platten angeordnet sind, von denen die in Richtung der Strahlen hinter dem Prüfling befindliche gemeinsam mit dem Schallgeber um eine in der Mittelebene des Prüflings liegende Achse drehbar ist, während die zweite bei einer Drehung des Schallgebers eine Drehung um die gleiche Achse ausführt, die halb so. groß ist wie die Drehung des Schallgebers und der ersten spiegelnden Platte. The device according to the invention can for example be designed in this way be that in the beam path between the test object and the lens two ultrasonic beams reflective plates are arranged, of which those in the direction of the rays behind the test item located together with the sounder around one in the center plane of the test object lying axis is rotatable, while the second is rotatable when the Sounder executes a rotation around the same axis, which is half as much. big is like the rotation of the sounder and the first reflective plate.

Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgedankens ist in der Abbildung schematisch ein Beispiel für eine praktische Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In einem der Einfachheit halber nicht dargestellten Flüssigkeitsbehälter, der eine Ankopplungsflüssigkeit enthält, befinden sich ein Ultraschallgeber I, der beispielsweise aus einem Quarzschwinger bestehen kann, ein zu prüfendes Werkstück 2 und eine als Objektiv dienende Ultraschallinse 3. Der Schallgeber I und ein die Ultraschallstrahlen reflektierender Spiegel 4, der beispielsweise aus einer Glasplatte bestehen kann, sind auf einer Platte 5 befestigt, die um eine in der Mittelebene des Prüflings 2 liegende Achse 6 drehbar ist, so daß die Einstrahlungsrichtung der Ultraschallstrahlen gegenüber dem Prüfling um einen Winkel o von etwa 450 geändert werden kann. Ein zweiter Spiegel 7, der auf einer Platte 8 befestigt ist, dreht sich bei einer Drehung der Platte 5 mit dem Schallgeber 1 und dem Spiegel 4 gleichfalls um die Achse 6, jedoch nur mit der halben Winkelgeschwindigkeit gegenüber 5. Die Übertragung der Bewegung von der Platte 5 auf die Platte 8 erfolgt über ein Zahnradpaar g, Io, das entsprechend bemessen ist, um eine Untersetzung der Winkeldrehungen der Spiegel 4 und 7 im Verhältnis 2 : 1 vorzunehmen. Die Stellungen des Schallgebers I und der beiden Spiegel 4 und 7 bei einer Drehung der Platte 5 um 450 sind mit I' für den Schallgeber bzw. 4' und 7' für die Spiegel bezeichnet. Die Lage des Spiegels 4 gegenüber dem Schallgeber I ist für das dargestellte Beispiel von den Abständen a und r abhängig. Sie muß so gewählt werden, daß sin #=a/r ist. For a more detailed explanation of the inventive concept is shown in the figure schematically shows an example of a practical embodiment of the invention. In a liquid container, not shown for the sake of simplicity, the one Contains coupling fluid, there is an ultrasonic generator I, for example may consist of a quartz oscillator, a workpiece to be tested 2 and one as Ultrasonic lens serving objective 3. The sounder I and the ultrasonic beams reflective mirror 4, which can for example consist of a glass plate, are attached to a plate 5, which is around one in the center plane of the test object 2 lying axis 6 is rotatable, so that the direction of irradiation of the ultrasonic rays can be changed by an angle o of about 450 with respect to the test object. A second mirror 7, which is fixed on a plate 8, rotates upon rotation the plate 5 with the sounder 1 and the mirror 4 also around the axis 6, however only with half the angular velocity compared to 5. The transmission of the Movement from the plate 5 to the plate 8 takes place via a pair of gears g, Io, the is dimensioned accordingly to a reduction of the angular rotations of the mirror 4 and 7 in a ratio of 2: 1. The positions of the sounder I and the Both mirrors 4 and 7 with a rotation of the plate 5 by 450 are marked with I 'for the Sounder or 4 'and 7' for the mirrors. The position of the mirror 4 opposite the sounder I is dependent on the distances a and r for the example shown. It must be chosen so that sin # = a / r.

Durch die beschriebene Einrichtung crübrigt sich eine Drehung des zu prüfenden Werkstücks. Es ist bei größeren Prüflingen lediglich eine Parallelverschiebung in zwei zueinander senkrechten Richtungen erforderlich, um das Werkstück in seiner ganzen Ausdehnung auf etwaige Fehler prüfen zu können. The device described crübrigt a rotation of the workpiece to be tested. In the case of larger test objects, it is merely a parallel shift in two mutually perpendicular directions required to keep the workpiece in its to be able to check for possible errors throughout the entire extension.

PATENTANSPROCHE: 1. Einrichtung zur Werkstoffprüfung mittels Ultraschall, insbesondere zur Prüfung von großen Werkstücken, wie Blechen, Platten u. dgl., mittels des Schallsichtverfahrens, bei dem in einem Flüssigkeitsstrahlengang an einer Grenzfläche der Flüssigkeit mit einem anderen Medium ein schalloptisches Bild des abzubildenden Objektes entworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgeber zur Änderung des Einstrahlungswinkels gegen den Prüfling drehbar angeordnet ist und daß Mittel vorgesehen sind, um bei einer Drehung des Schallgebers im Strahlengang der Ultraschallstrahlen zwischen dem Prüfling und dem Ultraschallobjektiv angeordnete Reflexionsmittel um entsprechende Winkel zu verstellen, so daß bei jeder Winkelstellung des Schallgebers die Ultraschallstrahlen zentrisch und senkrecht in das Objektiv eintreten und die Gegenstandsweite stets gleichbleibt. PATENT CLAIM: 1. Equipment for material testing by means of ultrasound, especially for testing large workpieces such as sheet metal, plates and the like the sonic visualization method, in which in a liquid beam path at an interface the liquid with another medium creates a sound-optical image of the image to be imaged Object is designed, characterized in that the sound generator to change of the angle of incidence is arranged rotatably against the test object and that means are provided so that when the sound generator is rotated in the beam path of the ultrasonic beams between the test object and the ultrasonic lens arranged reflection means to adjust the appropriate angle, so that at every angular position of the sounder the ultrasonic beams enter the lens centrally and vertically and the Object distance always remains the same.

Claims

2. Device according to claim I, characterized in that in the beam path between the test specimen and the objective two plates reflecting the ultrasonic rays are arranged, of which the one located behind the test object in the direction of the rays together with the sounder around one lying in the center plane of the test object Axis is rotatable, while the second one rotation when the sounder is rotated about the same axis, which is half the rotation of the sounder and the first reflective plate.