WO2014076063A1 - Method and device for the ultrasonic testing of a component having an intermediate layer having inclusions or cavities - Google Patents

Method and device for the ultrasonic testing of a component having an intermediate layer having inclusions or cavities Download PDF

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WO2014076063A1
WO2014076063A1 PCT/EP2013/073589 EP2013073589W WO2014076063A1 WO 2014076063 A1 WO2014076063 A1 WO 2014076063A1 EP 2013073589 W EP2013073589 W EP 2013073589W WO 2014076063 A1 WO2014076063 A1 WO 2014076063A1
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WO
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oscillator
ultrasonic
component
peripheral
received
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PCT/EP2013/073589
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German (de)
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Edgar Zaus
Rainer Meier
Joachim Ritter
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Intelligendt Systems & Services Gmbh
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    • G01N2291/0289—Internal structure, e.g. defects, grain size, texture

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for ultrasonic testing of a component with an inclusions or cavities having intermediate layer.
  • test methods such as pulse-echo or pass-through methods
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the through-sounding method is used in ultrasonic testing.
  • two ultrasonic probes are used, one of which acts as a transmitter and the other as a receiver and which are arranged opposite one another on opposite sides of the component.
  • Monolithic CFK components ie, components which are constructed rosemarylessness of pure layers of kohlefa ⁇ reinforced plastic with, for example different Faserori-, can be check both in sound transmission as well as in pulse-echo technique, wherein for the latter the accessibility of only a component surface sufficient.
  • an ultrasonic inspection of components in which an intermediate layer with a honeycomb structure or porous plastic, metal foam or eg balsa wood between cover layers of a plastic laminate, such as CFRP, or a metallic material are arranged and bonded with these problematic.
  • the akusti ⁇ specific impedance of such intermediate layers namely differs significantly in the control of the acoustic impedance of the cover layers so that the ultrasound is very greatly attenuated and a reflected sound signal has a very low amplitude.
  • a conventional akusti ⁇ specific impedance of such intermediate layers namely differs significantly in the control of the acoustic impedance of the cover layers so that the ultrasound is very greatly attenuated and a reflected sound signal has a very low amplitude.
  • Pulse-echo Greek-echo
  • an ultrasonic transducer which is so ⁇ well transmitter and receiver
  • a reflected sound signal due to the decaying transmission signal in the pulse-echo probe can not be evaluated.
  • Another problem that also makes it difficult to test with a Ultraschallprüfköpf working in the transmit-receive mode, in which a transmitter of this acoustically decoupled receiver is assigned is in the topsheet, to which the Ultra ⁇ schallprüfkopf is coupled, through the large
  • the errors to be detected are usually delamination (peeling) in the cover layers, detachment of the surface layers of the intermediate layer or gaseous inclusions or Hohl syndrome ⁇ me.
  • Such errors are usually in the order of more than 30mm 2 for full laminates and more than 100mm 2 for honeycomb and are therefore larger than the cell of a honeycomb, for example. It is therefore an object of the invention to provide a method and an apparatus for ultrasonic testing, with which it is possible, a component having an inclusions or cavities and located between two cover layers intermediate layer in particular on the presence of a
  • the invention is based on the consideration that, in the presence of a cavity between an intermediate layer and a cover layer, ie a delamination or a lack of connection of the cover layer to the intermediate layer, the waveform of the reflected ultrasonic signal due to the surface at the Grenzflä ⁇ taking place to the cavity Phase change in comparison to the phase position of the coupled-in ultrasonic signal changes, so ⁇ such that a cavity or such delamination can be identified by an analysis of the phase position of the reflected ultrasonic ⁇ sound signal. Because of the phase ⁇ jump, namely, the phase position of the ultrasonic signal changes.
  • the Ver ⁇ distribution and relative position of the phases present in the ultrasound signal frequency components is to be understood.
  • low frequencies for example 2 MHz
  • the use of higher frequencies eg 6 MHz
  • the inclusions or voids of the component may, as already mentioned, be e.g. a honeycomb
  • the method is also suitable for ultrasonic testing of components, the intermediate layer of any desired shape and irregular shapes ⁇ SSIG distributed inclusions, such as cavities in porö- sen liners, has a at the boundaries
  • an intermediate layer is to be understood as meaning an intermediate layer which is arranged between two cover layers or cover layers and is closed by the latter on both sides.
  • the central oscillator are operated as a transmitter and the oscillator arrangement as a receiver.
  • a vibrator arrangement surrounding the central oscillator is used which comprises at least two peripheral oscillators, and the phase position of the ultrasonic signals received from at least two peripheral oscillators of the oscillator arrangement is compared.
  • the reflected ultra ⁇ sound signals each of two pairs of point-symmetrically to one another, for example, arranged so located opposite rieschwingern periph- be received, compared with each other by evaluating the phase angle of the received ultrasonic signals.
  • the received ultrasonic signals are, for example, subtracted from each other or added.
  • the basis of the phase of the reflected ultrasound signal single point of failure or faulty areas can be nachge ⁇ item.
  • An analysis of ultrasonic signals received using the evaluation device can both online so already currencies rend a test run, as well as offline, ie after the ultra ⁇ sound testing using a variety of evaluation methods, eg by comparing the reflected ultrasound signals with a reference recording an error-free component and display of evaluated data.
  • a transducer assembly which includes a plurality of peripheral resonators and the ultrasonic signals received from different peripheral oscillators are compared with respect to their relative phase position, it is possible to identify particularly reliably points at which delamination begins or ends at the test head-free cover layer during a test run.
  • a Time window for the duration of the received Ultraschallallsa ⁇ le be set so that only ultrasound signals, which ⁇ reflected in a region of the end of the intermediate ⁇ who considered, and displayed in a C-picture.
  • the filtering can also be carried out, for example, on the basis of neighborhood criteria, by using ultrasonic signals which are received at a measuring position by different receivers or at two successive measuring positions. This reduces the susceptibility to noise and improves edge detection.
  • An evaluation of the received ultrasonic signals with respect to their phase position can be done, for example, by Hilbert transformation of the A-pictures.
  • Hilbert transformation of the A-pictures On the basis of the resulting analytic signal and its real and
  • Imaginschenteil the phase of the ultrasonic signal can be determined and displayed, for example, color-coded in a B-picture.
  • errors eg connection errors such as delaminations
  • phase Atlas a reference image of a defect-free construction are partly or a defect-free region is created and stored with the corresponding phases of the ultrasonic signals as so-called "phase Atlas”.
  • phase Atlas the phases of the reflected ultrasound signals may be compared with the reference recording and Diffe ⁇ narrow, which in turn on Indicate an error.
  • a reference image of a defect-free region can also be used, which is compared with a image produced from the measured ultrasound signals. Another possibility is e.g. This is to emphasize and display the differences in the ultrasound signal or their changes determined at different test head positions in color-coded form. Thus, both a statement about any existing errors are made, as well as their depth can be determined in the component.
  • an individual test frequency can be set for each Ultraschallprüfköpf so that errors in different ⁇ test depths can be detected.
  • the individual ultrasonic probes can be placed independently of one another in a test head holder, for example, adapted to the geometry of the component.
  • the object according to the invention is achieved with the features of claim 6.
  • the device comprises an ultrasonic testing head, which contains a central oscillator, which is surrounded by an acoustically decoupled oscillator arrangement.
  • the oscillator arrangement can consist of a plurality of peripheral oscillators. Alternatively, as
  • Acoustically decoupled means that the vibrator arrangement and the center vibrator are separated by a sound-absorbing mate rial ⁇ and contain neither a common, contiguous matching layer or a cohesive back Backing.
  • the device is designed such that the acoustic impedances existing in Ult ⁇ raschallprüfkopf components, so the backing, the central transducer, the transducer arrangement and the
  • Matching layer and the top layer of the component to be tested are not very far apart.
  • the impedance differences between the individual components in Ultraschallprüfköpf and the top layer should be kept as small as possible.
  • the length of the matching layer should also be as short as possible, for example ⁇ / 2 or ⁇ .
  • the acoustic decoupling and the adaptation of the individual impedances ensures that, for example, ultrasound signals caused by reflections in the cover layer close to the test head are as far as possible avoided or at least rapidly absorbed and errors in the intermediate layer or in the covering layer are avoided. can be detected with a good signal-to-noise ratio.
  • the central oscillator can be used both as a transmitter and as a receiver.
  • the surrounding him transducer arrangement can exert the function of a transmitter as well as a receptions and seminars ⁇ gers.
  • the component to be tested it can be a flat, disc-shaped or curved plate-shaped or hollow cylindrical component ⁇ .
  • the transmitting and / or receiving ⁇ surfaces of the central oscillator and the transmitting and / or Emp ⁇ capturing surfaces of the transducer array are arranged in a form adapted to the upper surface shape of the component surface.
  • a plate-shaped component the surface of which, for example, has a planar shape
  • the transmitting and / or receiving ⁇ surfaces of the central oscillator and the transmitting and / or Emp ⁇ fangs vom the oscillator assembly, for example, arranged in a common plane.
  • Under transmission and / or reception ⁇ surface of the central transducer and the transducer arrangement is understood to mean that surface of the ultrasonic off in the matching or enters therefrom.
  • a component can be checked from one side, and it can faults in the area opposite the Ultraschallprüfköpf topsheet be detected (of the intermediate layer Ablö ⁇ solutions within the topsheet or peeling of the cover sheet).
  • the at least one ultrasonic testing head preferably in the transmitting
  • the central oscillator or surrounding him Schwingeranix can be operated in the transmission mode.
  • the oscillator arrangement serves as a receiver and in the second case the central oscillator as a receiver.
  • a supplementary pulse-echo operation, for example of the central oscillator, is also possible.
  • the peripheral oscillators are in each case in pairs point symmetrical about a center of the central oscillator angeord ⁇ net in a plurality of peripheral oscillators having oscillator arrangement.
  • the transmitting and / or receiving surface of the central oscillator is formed nikellen ⁇ shaped, so that a compact Ultraschallprüfköpf is available, which can be used for example on conically shaped components.
  • the plurality of peripheral oscillators or their transmitting and / or receiving surfaces are formed in the shape of a circular ring segment.
  • the peripheral oscillators are oriented along a circular ring around the central oscillator and enclose it almost completely in the circumferential direction. This means that the peripheral oscillators are immediately adjacent and the gaps between the peripheral oscillators are very small, but the peripheral oscillators are acoustically separated from one another. As a result, a large area of the component can be tested, since all ultrasonic signals which are reflected in a region around the central oscillator can be detected.
  • the arrangement of the central oscillator and the plurality of peripheral ⁇ oscillator is adapted to the structure of the intermediate layer of the component to be tested.
  • the peripheral oscillator may also have, for example, six resonators periphery adapted to the honeycomb structure assembly.
  • the six peripheral oscillators are then oriented, for example, along the webs or the side surfaces of a honeycomb.
  • the distance be adjusted between the central oscillator and the peripheral oscillators.
  • the plurality of peripheral oscillators are arranged at different distances from the center of the central oscillator. It also makes sense to adapt the distances between the peripheral oscillators to the center of the central oscillator also to the geometry of the component, for example, according to the honeycomb size and thus the distance of the webs or side surfaces to each other.
  • the device comprises a control and evaluation device for driving the central oscillator and the oscillator arrangement and for evaluating the phase position of a received ultrasonic signal ⁇ .
  • central oscillator In a preferred embodiment of the central oscillator is operated as a transmitter and the surrounding oscillator assembly as a receiver. It can be z. B. also be received simultaneously with all receivers.
  • Fig. 1 is a plan view of a first embodiment of a
  • FIG. 3 shows a plan view of a fourth embodiment according to the invention and a section of a component
  • Fig. 5.7 each a diagram in which the amplitude A of
  • FIG. 8 shows a C-picture in which an occurrence of a phase jump is visualized, when the ultrasound probe is in the test position illustrated in FIG. 4, 6.
  • the apparatus comprises a Ultraschallprüfköpf 2 with a central oscillator 4, of a
  • each other peripheral oscillator 10 Surrounding the oscillator assembly 6, the four acoustically isolated from each other peripheral oscillator 10 contains.
  • the transmitting and / or receiving surface 12 of the central oscillator 4 and the transmitting and / or receiving surfaces 14 of the oscillator assembly 6 are arranged to test a flat, plate-shaped component in a common plane parallel to the plane.
  • the four peripheral oscillators 10 are each pairwise point-symmetrical about a center M of the center ralschwingers 4 arranged.
  • the transmitting and / or receiving surface 12 of the central oscillator 4 is circular disk-shaped thoroughlybil ⁇ det.
  • Receiving surfaces 14 have the shape of a circular ring segment and enclose the central oscillator 4 in the circumferential direction almost completely.
  • the four peripheral vibrator 10 are by narrow radial gaps 15, which are preferably filled with a silencer material fenden, entkop ⁇ pelt acoustically from each other.
  • the central oscillator 4 and the peripheral oscillators 10 are also acoustically decoupled from each other by a sound-absorbing ring 16 or isolated.
  • the ultrasonic test head 2 comprises a central oscillator 4 surrounding
  • oscillator arrangements 6 are advantageous in which the gaps between the individual peripheral oscillators 10 are as small as possible, as is the case in the example of FIG. 2 in the case of the trapezoidally configured peripheral oscillators 10.
  • the centers of the eight peripheral oscillators 10 are the
  • the Ultraschallprüfköpf 2 here two rows, each with four peripheral ⁇ swingers 10, wherein the inner row has a distance dl and the outer row a distance d2 to the center M of the central oscillator 4.
  • a plurality of ultrasonic probes 2 can also be present, which are used in a sketchkopf- holder (not shown here) and whose arrangement can be varied according to the shape of the component to be tested.
  • the ultrasonic probe 2 also comprises a circular disc-shaped central ⁇ vibrator 4 which serves as a transmitter and is surrounded by six peripheral ⁇ transducers lOa-f, which serve as receivers.
  • the peripheral oscillators lOa-f are arranged on the sides of a gleichsei ⁇ term hexagon (honeycomb), whose dimensions are adapted to the structure of a component to be tested, whose dashed lines in the figure shown intermediate layer 40 honeycomb inclusions or cavities 42 has.
  • Fig. 4 shows the Ultraschallprüfköpf 2 in a measuring position, on a flat plate-shaped member 44, in which opposing peripheral oscillator 10 on opposite side walls 46 of a honeycomb Cavity 42 of the intermediate layer 40 are located, which is located between an upper and a lower cover layer 48 and 50, respectively.
  • the cover layers 48, 50 are connected gap-free with the intermediate layer 40 in the region of the test position.
  • the ultrasonic signals Ea, d received from the opposing peripheral oscillators 10a, d, reflected at the junction between side wall 46 and lower cover layer 50 are in-phase, i.e., in phase. have the same, in the diagram of Fig. 5 illustrated typical time course, in which the maximum amplitude of an excited with a predetermined square wave thickness oscillator always the same sign - in the example shown positive - has.
  • the two ultrasound signals Ea and Ed do not differ in terms of their temporal course or their signal shape, so that in the example shown, a difference signal formed from the two ultrasound signals Ea and Ed disappears or at least does not exceed a predetermined threshold value.
  • Fig. 6 now shows a situation in which one of the opposite side walls 46 is lifted from the lower cover layer 50, the test head 2 is thus in a test position in which such delamination, which is usually a plurality of adjacent cavities 44 extends, begins or ends.
  • the peripheral oscillator 10a is located above a side wall 46 connected to the lower cover layer 50 in a gap-free manner, while the peripheral oscillator 10d is located above a side wall 46 which is separated from the lower cover layer 50 by a gap 52.
  • the reflection ratios at the lower cover layer 50 facing bottom of the side walls 46th differently.
  • the at the bottom of the raised side wall 46 reflected ultrasonic signal Ed, which is received from the peripheral ⁇ schwinger iodine, which is located above the delamination, and which is shown in Fig. 7, due to the very low acoustic impedance of the air-filled usually gap 52, which is lower than the acoustic impedance of the intermediate layer 40 and the side walls 46 used material, a phase jump of 180 °. In this case, the maximum amplitude has a negative sign.
  • Such a comparison can also be made between the ultrasonic signals received from peripheral oscillators that are not opposed to each other. If, for example, the phase positions of the ultrasound signals Ea and Eb differ, this is an indication of a delamination at one of the side walls 46 situated underneath these ultrasound receivers 10a, b.
  • phase jump can be visualized, for example, in a C-picture shown in FIG. 8, in which, for a plurality of test tracks, which run parallel to one another in the example, the measurement positions are recognizable, at which such a phase jump occurs.
  • Fig. 8 simplified by fields with and illustrated ⁇ without hatching, indicating the presence of erroneous or error-free areas.
  • image processing algorithms for example noise or edge filters, can be used.
  • oscillator arrangements 6 shown in the figures which contain at least four peripheral oscillators surrounding the central oscillator 4
  • embodiments are also possible in which the oscillator arrangement only two peripheral oscillators, for example in the form of a half circular ring, or even a single annular peripheral oscillator contains, which surrounds the central oscillator 4.
  • the transmitting or receiving surface of the central rocker has rectangular shape.

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Abstract

The invention relates to a method for the ultrasonic testing of a component, wherein an intermediate layer (40) having inclusions or cavities (42) is arranged between two cover layers (48, 50). According to the invention an ultrasonic testing body (6) is used, which contains a central oscillator (4), which is surrounded by an oscillator assembly (6) that is acoustically decoupled from the central oscillator, and an ultrasonic signal is coupled into the component (4) and an ultrasonic signal reflected in the component is received. The phase position of the received ultrasonic signal is used to determine whether there is a delamination between a cover layer (48, 50) and the intermediate layer (40).

Description

Beschreibung  description
Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallprüfung eines Bau- teils mit einer Einschlüsse oder Hohlräume aufweisenden Zwi¬ schenlage Method and apparatus for ultrasonic inspection of a component with a inclusions or voids having Zvi ¬'s position
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ultraschallprüfung eines Bauteils mit einer Einschlüsse oder Hohlräume aufweisenden Zwischenlage. The invention relates to a method and a device for ultrasonic testing of a component with an inclusions or cavities having intermediate layer.
Bei der Ultraschallprüfung von Bauteilen kommen je nach Form, Größe und Aufbau der Bauteile oder Werkstücke verschiedene Prüfverfahren, beispielsweise Impuls-Echo- oder Durchschal- lungsverfahren, zum Einsatz. Bei Bauteilen, welche aus zwei Decklagen, beispielsweise Platten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) , und einer Hohlräume oder Einschlüs¬ se, z.B. gasförmige Einschlüsse, aufweisenden Zwischenlage aufgebaut sind, wird bei der Ultraschallprüfung bisher das Durchschallungsverfahren angewandt. Dabei werden zwei Ultraschallprüfköpfe eingesetzt, von denen der eine als Sender und der andere als Empfänger fungiert und die einander gegenüberliegend an gegenüberliegenden Seiten des Bauteils angeordnet werden . Depending on the shape, size and structure of the components or workpieces, different test methods, such as pulse-echo or pass-through methods, are used for the ultrasonic testing of components. In components which are constructed of two cover layers, for example plates made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and a cavities or Einschlüs ¬ se, eg gaseous inclusions, having intermediate layer, the through-sounding method is used in ultrasonic testing. In this case, two ultrasonic probes are used, one of which acts as a transmitter and the other as a receiver and which are arranged opposite one another on opposite sides of the component.
Ein spezielles Durchschallungsverfahren, welches zur Prüfung von Bauteilen aus CFK verwendet wird, ist die sogenannte A special Durchschallungsverfahren, which is used to test components made of CFRP, is the so-called
Squirter-Technik . Dabei werden sowohl der Ultraschallprüfköpf, der den Sender enthält, als auch der Ultraschallprüfköpf mit dem Empfänger über einen Wasserstrahl an das zu prüfende Bauteil akustisch angekoppelt. Der zur Prüfung vom Sender erzeugte Ultraschall wird dabei über eine Vorlaufstrecke aus Wasser in das Bauteil eingekoppelt und ebenso aus diesem zum Empfän¬ ger ausgeleitet. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Prüfung von großen Bauteilen mit einer unregelmäßigen Oberflächengeometrie. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass zur Durch- führung der Ultraschallprüfung das Bauteil beidseitig zugänglich sein muss, was jedoch aufgrund der Komplexität einzelner Bauteile oftmals nicht möglich ist. Monolithische CFK- Bauteile, d.h. Bauteile die aus reinen Schichten von kohlefa¬ serverstärktem Kunststoff mit z.B. unterschiedlichen Faserori- entierungen aufgebaut sind, lassen sich sowohl in Durchschallung als auch in Impuls-Echo-Technik prüfen, wobei für das Letztere die Zugänglichkeit von nur einer Bauteiloberfläche ausreicht . Im Gegensatz hierzu ist eine Ultraschallprüfung von Bauteilen, bei denen eine Zwischenlage mit einer wabenförmigen Struktur oder aus porösem Kunststoff, aus Metallschaum oder z.B. auch aus Balsaholz zwischen Decklagen aus einem Kunststofflaminat, beispielsweise CFK, oder einem metallischen Werkstoff angeord- net und mit diesen verklebt sind, problematisch. Die akusti¬ sche Impedanz solcher Zwischenlagen unterscheidet sich nämlich in der Regel erheblich von der akustischen Impedanz der Decklagen, so dass der Ultraschall sehr stark geschwächt wird und ein reflektiertes Schallsignal eine sehr geringe Amplitude aufweist. Insbesondere bei Verwendung eines herkömmlichenSquirter technique. Both the Ultraschallprüfköpf containing the transmitter, and the Ultraschallprüfköpf with the receiver via a water jet to the component to be tested acoustically coupled. The ultrasound generated for testing by the transmitter is made via a flow path of water coupled into the component and also discharged from this to Empfän ¬ ger. This method is particularly suitable for testing large components with an irregular surface geometry. The disadvantage here, however, is that the component must be accessible on both sides for performing the ultrasonic test, which is often not possible due to the complexity of individual components. Monolithic CFK components, ie, components which are constructed entierungen of pure layers of kohlefa ¬ reinforced plastic with, for example different Faserori-, can be check both in sound transmission as well as in pulse-echo technique, wherein for the latter the accessibility of only a component surface sufficient. In contrast, an ultrasonic inspection of components in which an intermediate layer with a honeycomb structure or porous plastic, metal foam or eg balsa wood between cover layers of a plastic laminate, such as CFRP, or a metallic material are arranged and bonded with these , problematic. The akusti ¬ specific impedance of such intermediate layers namely differs significantly in the control of the acoustic impedance of the cover layers so that the ultrasound is very greatly attenuated and a reflected sound signal has a very low amplitude. Especially when using a conventional
Impuls-Echo-Prüfköpfes mit einem Ultraschallwandler, der so¬ wohl Sender als auch Empfänger ist, kann ein solches reflektiertes Schallsignal aufgrund des abklingenden Sendesignals im Impuls-Echo-Prüfköpf nicht ausgewertet werden. Ein weiteres Problem, das auch die Prüfung mit einem im Sende-Empfangs- Betrieb arbeitenden Ultraschallprüfköpf erschwert, bei dem einem Sender ein von diesem akustisch entkoppelter Empfänger zugeordnet ist, ist die in der Decklage, an die der Ultra¬ schallprüfkopf angekoppelt wird, durch die großen Pulse-echo Prüfköpfes with an ultrasonic transducer, which is so ¬ well transmitter and receiver, such a reflected sound signal due to the decaying transmission signal in the pulse-echo probe can not be evaluated. Another problem that also makes it difficult to test with a Ultraschallprüfköpf working in the transmit-receive mode, in which a transmitter of this acoustically decoupled receiver is assigned is in the topsheet, to which the Ultra ¬ schallprüfkopf is coupled, through the large
Impedanzunterschiede zwischen Decklage und Zwischenlage auf¬ tretende Mehrfachreflexion. Impedance differences between top layer and intermediate layer on occurring multiple reflection .
Bei Verwendung eines im Sende-Empfangs-Betrieb arbeitenden Ultraschallprüfköpfes , tritt außerdem ein zusätzliches Problem auf, das durch die Faserstruktur solcher Bauteile bedingte Anisotropie verursacht ist. Sender und Empfänger eines solchen Ultraschallprüfköpfes sind nämlich üblicherweise so nebenei¬ nander angeordnet, dass eine Änderung der Drehorientierung des Ultraschallprüfköpfes eine Änderung der Amplitude des empfan¬ genen Ultraschallsignals um bis zu über 10 dB zur Folge haben kann. Ein solcher Effekt tritt beispielsweise bei der Prüfung von Bauteilen mit einer CFK-Decklage und einer Zwischenlage mit einer Wabenstruktur auf. When using a Ultraschallprüfköpfes working in the transmit-receive mode, also occurs an additional problem caused by the fiber structure of such components caused anisotropy. Transmitter and receiver of such Ultraschallprüfköpfes namely are usually arranged so nebenei ¬ Nander that a change of the rotational orientation of the Ultraschallprüfköpfes may have a change in the amplitude of the genes are received, ¬ ultrasonic signal by up to about 10 dB is obtained. Such an effect occurs, for example, in the testing of components with a CFRP cover layer and an intermediate layer with a honeycomb structure.
Die zu detektierenden Fehler sind üblicherweise Delaminationen (Ablösungen) in den Decklagen, Ablösungen der Decklagen von der Zwischenschicht oder gasförmige Einschlüsse oder Hohlräu¬ me. Solche Fehler liegen üblicherweise in der Größenordnung von mehr als 30mm2 für Volllaminate und mehr als 100mm2 für Waben und sind damit z.B. größer als die Zelle einer Wabe. Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ultraschallprüfung anzugeben, mit denen es möglich ist, ein Bauteil mit einer Einschlüsse oder Hohlräume aufweisenden und zwischen zwei Decklagen befindlichen Zwischenlage insbesondere auf das Vorhandensein einer The errors to be detected are usually delamination (peeling) in the cover layers, detachment of the surface layers of the intermediate layer or gaseous inclusions or Hohlräu ¬ me. Such errors are usually in the order of more than 30mm 2 for full laminates and more than 100mm 2 for honeycomb and are therefore larger than the cell of a honeycomb, for example. It is therefore an object of the invention to provide a method and an apparatus for ultrasonic testing, with which it is possible, a component having an inclusions or cavities and located between two cover layers intermediate layer in particular on the presence of a
Delamination zwischen einer Decklage und der Zwischenlage zu prüfen . Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gemäß der Erfin¬ dung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei dem Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Bauteils, bei dem zwischen zwei Decklagen eine Einschlüsse oder Hohlräume aufwei- sende Zwischenlage angeordnet ist, wird mit einem Prüfkopf, der einen Zentralschwinger enthält, der von einer von diesem akustisch entkoppelten Schwingeranordnung umgeben ist, in das Bauteil ein Ultraschallsignal eingekoppelt und ein im Bauteil reflektiertes Ultraschallsignal empfangen, und es wird aus der Phasenlage des empfangenen Ultraschallsignals abgeleitet, ob eine Delamination zwischen einer Decklage und der Zwischenlage vorhanden oder nicht vorhanden ist. To check delamination between a cover layer and the intermediate layer. Regarding the method the object is achieved according to the OF INVENTION ¬ dung with the features of claim 1. In the method for ultrasonic testing of a component, in which an inclusions or cavities aufwei- sende intermediate layer is disposed between two cover layers, is provided with a probe, which is surrounded by a acoustically decoupled from this oscillator assembly, an ultrasonic signal in the component coupled and received in the component reflected ultrasonic signal, and it is derived from the phase position of the received ultrasonic signal, whether a delamination between a cover layer and the intermediate layer exists or does not exist.
Die Erfindung beruht dabei auf der Überlegung, dass sich beim Vorhandensein eines Hohlraumes zwischen einer Zwischenlage und einer Decklage, d.h. einer Delamination bzw. einer fehlenden Anbindung der Decklage an die Zwischenlage, die Signalform des reflektierten Ultraschallsignals aufgrund des an der Grenzflä¬ che zum Hohlraum stattfindenden Phasensprungs im Vergleich zur Phasenlage des eingekoppelten Ultraschallsignals ändert, so¬ dass ein solcher Hohlraum bzw. eine solche Delamination durch eine Analyse der Phasenlage des reflektierten Ultraschall¬ schallsignals identifiziert werden kann. Aufgrund des Phasen¬ sprunges ändert sich nämlich die Phasenlage des Ultraschall- Signals. The invention is based on the consideration that, in the presence of a cavity between an intermediate layer and a cover layer, ie a delamination or a lack of connection of the cover layer to the intermediate layer, the waveform of the reflected ultrasonic signal due to the surface at the Grenzflä ¬ taking place to the cavity Phase change in comparison to the phase position of the coupled-in ultrasonic signal changes, so ¬ such that a cavity or such delamination can be identified by an analysis of the phase position of the reflected ultrasonic ¬ sound signal. Because of the phase ¬ jump, namely, the phase position of the ultrasonic signal changes.
Unter Phasenlage eines Ultraschallsignals ist dabei die Ver¬ teilung bzw. relative Lage der Phasen der im Ultraschallsignal vorhandenen Frequenzanteile zu verstehen. Für den Nachweis eines Fehlers an der dem Ultraschallprüfköpf gegenüberliegenden Seite, also der prüfköpffernen Decklage eignen sich beispielsweise niedrige Frequenzen, z.B. 2 MHz. Für den Nachweis von Fehlern in der prüfköpfnahen Decklage sowie eine fehlende Anbindung der Zwischenlage an die prüf- kopfnahe Decklage ist hingegen insbesondere die Verwendung höherer Frequenzen, z.B. 6 MHz, geeignet. Dennoch können solche Fehler bei der Verwendung niedriger Prüffrequenzen auch indirekt über eine signifikante Verringerung der Amplitude, der an der Grenzfläche zwischen Zwischenlage und prüfkopffer- ner Decklage reflektierten Ultraschallsignale erkannt werden. Under phase position of an ultrasonic signal the Ver ¬ distribution and relative position of the phases present in the ultrasound signal frequency components is to be understood. For example, low frequencies, for example 2 MHz, are suitable for the detection of a fault on the side opposite the ultrasound probe, that is to say the test head-far overlay. In contrast, the use of higher frequencies, eg 6 MHz, is suitable for the detection of defects in the cover layer close to the test head and a lack of connection of the intermediate layer to the test head near cover layer. Nevertheless, such errors can also be detected indirectly using a significant reduction in the amplitude of the ultrasonic signals reflected at the interface between the intermediate layer and the test head cover layer when using low test frequencies.
Die Einschlüsse oder Hohlräume aufweisende Zwischenlage des Bauteils kann wie bereits erwähnt z.B. eine wabenförmige The inclusions or voids of the component may, as already mentioned, be e.g. a honeycomb
Struktur, also eine regelmäßige Anordnung aufweisen. Das Verfahren ist jedoch auch zur Ultraschallprüfung von Bauteilen geeignet, deren Zwischenlage beliebig geformte und unregelmä¬ ßig verteilte Einschlüsse, beispielsweise Hohlräume bei porö- sen Zwischenlagen, aufweist, an deren Grenzen ein Structure, so have a regular arrangement. However, the method is also suitable for ultrasonic testing of components, the intermediate layer of any desired shape and irregular shapes ¬ SSIG distributed inclusions, such as cavities in porö- sen liners, has a at the boundaries
Impedanzsprung vorliegt, der die Schallausbreitung beeinflusst und dazu führt, dass die Amplitude des aus dem Bereich der prüfköpffernen Decklage reflektierten und vom Ultraschallprüf- köpf empfangenen Ultraschalls signifikant verringert wird.  There is an impedance discontinuity which influences the propagation of sound and leads to a significant reduction in the amplitude of the ultrasound which is reflected from the area of the test head-wide cover layer and received by the ultrasonic test head.
Unter Zwischenlage ist dabei also eine Zwischenschicht zu verstehen, die zwischen zwei Decklagen bzw. Deckschichten angeordnet ist und von diesen beidseitig abgeschlossen wird. Vorzugsweise werden der Zentralschwinger als Sender und die Schwingeranordnung als Empfänger betrieben. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine den Zentralschwinger umgebenden Schwingeranordnung verwendet, die wenigstens zwei Peripherieschwinger umfasst, und es wird die Phasenlage der von wenigstens zwei Peripherieschwingern der Schwingeranordnung empfangenen Ultraschallsignale verglichen. In this case, an intermediate layer is to be understood as meaning an intermediate layer which is arranged between two cover layers or cover layers and is closed by the latter on both sides. Preferably, the central oscillator are operated as a transmitter and the oscillator arrangement as a receiver. In a further advantageous embodiment, a vibrator arrangement surrounding the central oscillator is used which comprises at least two peripheral oscillators, and the phase position of the ultrasonic signals received from at least two peripheral oscillators of the oscillator arrangement is compared.
Insbesondere werden beispielsweise die reflektierten Ultra¬ schallsignale, die jeweils von zwei paarweise punktsymmetrisch zueinander angeordneten, also sich gegenüberliegenden Periphe- rieschwingern, empfangen werden, unter Auswertung der Phasenlage der empfangenen Ultraschallsignale miteinander verglichen. Hierfür werden die empfangenen Ultraschallsignale beispielsweise voneinander subtrahiert oder addiert. Mit anderen Worten: Anhand der Phase des reflektierten Ultraschallsignals können einzelne Fehler oder fehlerbehaftete Bereiche nachge¬ wiesen werden. In particular, the reflected ultra ¬ sound signals, each of two pairs of point-symmetrically to one another, for example, arranged so located opposite rieschwingern periph- be received, compared with each other by evaluating the phase angle of the received ultrasonic signals. For this purpose, the received ultrasonic signals are, for example, subtracted from each other or added. In other words, the basis of the phase of the reflected ultrasound signal single point of failure or faulty areas can be nachge ¬ item.
Eine Auswertung der empfangenen Ultraschallsignale mit Hilfe der Auswerteeinrichtung kann sowohl online, also bereits wäh- rend einer Prüffahrt, als auch offline, also nach der Ultra¬ schallprüfung mithilfe verschiedener Auswerteverfahren, z.B. durch Vergleich der reflektierten Ultraschallsignale mit einer Referenzaufnahme eines fehlerfreien Bauteils und Darstellung der ausgewerteten Daten erfolgen. An analysis of ultrasonic signals received using the evaluation device can both online so already currencies rend a test run, as well as offline, ie after the ultra ¬ sound testing using a variety of evaluation methods, eg by comparing the reflected ultrasound signals with a reference recording an error-free component and display of evaluated data.
Wenn eine Schwingeranordnung verwendet wird, die eine Mehrzahl von Peripherieschwingern enthält und die von verschiedenen Peripherieschwingern empfangenen Ultraschallsignale hinsichtlich ihrer relativen Phasenlage miteinander verglichen werden, können besonders zuverlässig Stellen erkannt werden, an denen bei einer Prüffahrt eine Delamination an der prüfköpffernen Decklage beginnt oder endet. Hierfür kann beispielsweise ein Zeitfenster für die Laufzeit der empfangenen Ultraschallsigna¬ le gesetzt werden, sodass lediglich Ultraschallsignale, die in einem Bereich des Endes der Zwischenschicht reflektiert wer¬ den, betrachtet und in einem C-Bild dargestellt werden. When a transducer assembly is used which includes a plurality of peripheral resonators and the ultrasonic signals received from different peripheral oscillators are compared with respect to their relative phase position, it is possible to identify particularly reliably points at which delamination begins or ends at the test head-free cover layer during a test run. For this example, a Time window for the duration of the received Ultraschallallsa ¬ le be set so that only ultrasound signals, which ¬ reflected in a region of the end of the intermediate ¬ who considered, and displayed in a C-picture.
Mit Hilfe spezieller Auswerteverfahren, wie beispielsweise einer differentiellen Auswertung der reflektierten Ultraschallsignale oder einer zusätzlichen Filterung, z.B. Sobel- Filterung, Kantendetektion oder Kontrastverbesserung, können in einem auf einem Monitor wiedergegebenen C-Bild einzelne Fehler oder fehlerbehaftete Bereiche sehr gut identifiziert werden . With the aid of special evaluation methods, such as a differential evaluation of the reflected ultrasonic signals or an additional filtering, e.g. Sobel filtering, edge detection or contrast enhancement, individual errors or areas subject to defects can be identified very well in a C-picture reproduced on a monitor.
Die Filterung kann beispielsweise auch anhand von Nachbarschaftskriterien erfolgen, indem Ultraschallsignale, die an einer Messposition von verschiedenen Empfängern oder an zwei aufeinanderfolgenden Messpositionen empfangen werden, herangezogen werden. Dadurch wird die Rauschanfälligkeit verringert und die Kantenerkennung verbessert. The filtering can also be carried out, for example, on the basis of neighborhood criteria, by using ultrasonic signals which are received at a measuring position by different receivers or at two successive measuring positions. This reduces the susceptibility to noise and improves edge detection.
Eine Auswertung der empfangenen Ultraschallsignale bezüglich ihrer Phasenlage kann beispielsweise durch Hilbert- Transformation der A-Bilder erfolgen. Anhand des sich daraus ergebenden analytischen Signals und dessen Real- und An evaluation of the received ultrasonic signals with respect to their phase position can be done, for example, by Hilbert transformation of the A-pictures. On the basis of the resulting analytic signal and its real and
Imaginärteil kann die Phase des Ultraschallsignals ermittelt und beispielsweise farbcodiert in einem B-Bild dargestellt werden . Imaginärteil the phase of the ultrasonic signal can be determined and displayed, for example, color-coded in a B-picture.
Wie bereits erwähnt können Fehler, z.B. Anbindungsfehler wie Delaminationen, anhand der Auswertung der Phase der reflektierten Ultraschallsignale nachgewiesen werden. Hierfür kann beispielsweise eine Referenzaufnahme eines defektfreien Bau- teils bzw. eines defektfreien Bereichs erstellt und mit den zugehörigen Phasen der Ultraschallsignale als sogenannter „Phasen-Atlas" gespeichert werden. Bei der Ultraschallprüfung eines Bauteils können dann die Phasen der reflektierten Ultra- schallsignale mit der Referenzaufnahme verglichen und Diffe¬ renzen, die wiederum auf Fehler hindeuten, ermittelt werden. As already mentioned, errors, eg connection errors such as delaminations, can be detected on the basis of the evaluation of the phase of the reflected ultrasonic signals. For example, a reference image of a defect-free construction are partly or a defect-free region is created and stored with the corresponding phases of the ultrasonic signals as so-called "phase Atlas". In the ultrasonic testing of a component then the phases of the reflected ultrasound signals may be compared with the reference recording and Diffe ¬ narrow, which in turn on Indicate an error.
Zur Visualisierung der Daten kann ebenfalls eine Referenzaufnahme eines fehlerfreien Bereichs herangezogen werden, die mit einer aus den gemessenen Ultraschallsignalen erstellten Aufnahme verglichen wird. Eine weitere Möglichkeit besteht z.B. darin, die an verschiedenen PrüfköpfPositionen ermittelten Differenzen im Ultraschallsignal bzw. deren Änderungen farbco- diert hervorzuheben und darzustellen. So kann sowohl eine Aussage über eventuell vorhandene Fehler getroffen, als auch deren Tiefenlage im Bauteil bestimmt werden. For visualization of the data, a reference image of a defect-free region can also be used, which is compared with a image produced from the measured ultrasound signals. Another possibility is e.g. This is to emphasize and display the differences in the ultrasound signal or their changes determined at different test head positions in color-coded form. Thus, both a statement about any existing errors are made, as well as their depth can be determined in the component.
Bei der Ultraschallprüfung eines Bauteils kann sowohl ein einzelner Ultraschallprüfköpf als auch ein Prüfsystem mit mehreren Ultraschallprüfköpfen zum Einsatz kommen. Wird einIn the ultrasonic testing of a component, both a single Ultraschallprüfköpf as well as a test system with multiple ultrasonic probes are used. Becomes a
Prüfsystem mit mehreren Ultraschallprüfköpfen verwendet, kann beispielsweise für jeden Ultraschallprüfköpf eine individuelle Prüffrequenz festgelegt werden, sodass Fehler in unterschied¬ lichen Prüftiefen erkannt werden können. Dabei können die einzelnen Ultraschallprüfköpfe beispielsweise angepasst an die Geometrie des Bauteils unabhängig voneinander in einem Prüfkopfhalter platziert werden. Used test system with multiple ultrasonic probes, for example, an individual test frequency can be set for each Ultraschallprüfköpf so that errors in different ¬ test depths can be detected. The individual ultrasonic probes can be placed independently of one another in a test head holder, for example, adapted to the geometry of the component.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gemäß der Erfin- dung gelöst mit den Merkmalen des Anspruches 6. Gemäß diesen Merkmalen umfasst die Vorrichtung einen Ultraschallprüfköpf, der einen Zentralschwinger enthält, der von einer von ihm akustisch entkoppelten Schwingeranordnung umgeben ist. With regard to the device, the object according to the invention is achieved with the features of claim 6. According to these features, the device comprises an ultrasonic testing head, which contains a central oscillator, which is surrounded by an acoustically decoupled oscillator arrangement.
Die Schwingeranordnung kann aus einer Mehrzahl von Peripherie- schwingern bestehen. Alternativ hierzu kann als The oscillator arrangement can consist of a plurality of peripheral oscillators. Alternatively, as
Schwingeranordnung auch ein den Zentralschwinger zusammenhängend umgebender, beispielsweise ringförmiger Einzelschwinger vorgesehen sein.  Schwingeranordnung also the central oscillator contiguous surrounding, for example, annular single oscillator may be provided.
„Akustisch entkoppelt" bedeutet, dass die Schwingeranordnung und der Zentralschwinger durch ein schallabsorbierendes Mate¬ rial voneinander getrennt sind und weder eine gemeinsame, zusammenhängende Anpassschicht noch ein zusammenhängendes rückseitiges Backing enthalten. "Acoustically decoupled" means that the vibrator arrangement and the center vibrator are separated by a sound-absorbing mate rial ¬ and contain neither a common, contiguous matching layer or a cohesive back Backing.
Des Weiteren ist vorteilhaft, wenn die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass die akustischen Impedanzen der im Ult¬ raschallprüfkopf vorhandenen Komponenten, also das Backing, der Zentralschwinger, die Schwingeranordnung und die Furthermore, it is advantageous if the device is designed such that the acoustic impedances existing in Ult ¬ raschallprüfkopf components, so the backing, the central transducer, the transducer arrangement and the
Anpassschicht sowie die Decklage des zu prüfenden Bauteils nicht sehr weit auseinander liegen. Mit anderen Worten: Die Impedanzunterschiede zwischen den einzelnen Komponenten im Ultraschallprüfköpf und der Decklage sollen möglichst klein gehalten werden. Die Länge der Anpassschicht sollte außerdem möglichst kurz, beispielsweise λ/2 oder λ, sein. Matching layer and the top layer of the component to be tested are not very far apart. In other words: The impedance differences between the individual components in Ultraschallprüfköpf and the top layer should be kept as small as possible. The length of the matching layer should also be as short as possible, for example λ / 2 or λ.
Durch die akustische Entkopplung und die Anpassung der einzelnen Impedanzen wird gewährleistet, dass beispielsweise durch Reflexionen in der prüfköpfnahen Decklage verursachte Ultra- schallsignale, weitestgehend vermieden oder zumindest schnell absorbiert werden und Fehler in der Zwischenlage oder im Be- reich der prüfköpffernen Decklage mit gutem Signal-Rausch- Verhältnis erkannt werden. The acoustic decoupling and the adaptation of the individual impedances ensures that, for example, ultrasound signals caused by reflections in the cover layer close to the test head are as far as possible avoided or at least rapidly absorbed and errors in the intermediate layer or in the covering layer are avoided. can be detected with a good signal-to-noise ratio.
Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung kann der Zentral- schwinger sowohl als Sender als auch als Empfänger verwendet werden. Ebenso kann auch die ihn umgebende Schwingeranordnung sowohl die Funktion eines Senders als auch die eines Empfän¬ gers ausüben. Bei dem zu prüfenden Bauteil kann es sich um ein ebenes, plat- tenförmiges oder ein gewölbtes, plattenförmiges oder ein hohl¬ zylindrisches Bauteil handeln. Die Sende- und/oder Empfangs¬ flächen des Zentralschwingers und die Sende- und/oder Emp¬ fangsflächen der Schwingeranordnung sind in einer an die Ober- flächenform des Bauteils angepassten Fläche angeordnet. ZurIn a device according to the invention, the central oscillator can be used both as a transmitter and as a receiver. Likewise, the surrounding him transducer arrangement can exert the function of a transmitter as well as a receptions and seminars ¬ gers. The component to be tested, it can be a flat, disc-shaped or curved plate-shaped or hollow cylindrical component ¬. The transmitting and / or receiving ¬ surfaces of the central oscillator and the transmitting and / or Emp ¬ capturing surfaces of the transducer array are arranged in a form adapted to the upper surface shape of the component surface. to
Prüfung eines plattenförmigen Bauteils, dessen Oberfläche z.B. eine ebene Form aufweist, sind die Sende- und/oder Empfangs¬ flächen des Zentralschwingers und die Sende- und/oder Emp¬ fangsflächen der Schwingeranordnung beispielsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Unter Sende- und/oder Empfangs¬ fläche des Zentralschwingers bzw. der Schwingeranordnung ist dabei diejenige Fläche zu verstehen, aus der der Ultraschall in die Anpassschicht aus- oder aus dieser eintritt. Mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung kann ein Bauteil von einer Seite aus geprüft werden und es können Fehler im Bereich der dem Ultraschallprüfköpf gegenüberliegenden Decklage (Ablö¬ sungen innerhalb der Decklage oder Ablösungen der Decklage von der Zwischenlage) detektiert werden. Hierfür wird der mindes- tens eine Ultraschallprüfköpf vorzugsweise im Sende-Examination of a plate-shaped component, the surface of which, for example, has a planar shape, the transmitting and / or receiving ¬ surfaces of the central oscillator and the transmitting and / or Emp ¬ fangsflächen the oscillator assembly, for example, arranged in a common plane. Under transmission and / or reception ¬ surface of the central transducer and the transducer arrangement is understood to mean that surface of the ultrasonic off in the matching or enters therefrom. With a device according to the invention, a component can be checked from one side, and it can faults in the area opposite the Ultraschallprüfköpf topsheet be detected (of the intermediate layer Ablö ¬ solutions within the topsheet or peeling of the cover sheet). For this purpose, the at least one ultrasonic testing head, preferably in the transmitting
Empfangsbetrieb betrieben, wobei je nach Bauteilgeometrie entweder der Zentralschwinger oder die ihn umgebende Schwingeranordnung im Sendebetrieb betrieben werden kann. Im ersten Fall dient die Schwingeranordnung als Empfänger und im zweiten Fall der Zentralschwinger als Empfänger. Auch ein ergänzender Impuls-Echo-Betrieb, beispielsweise des Zentral- schwingers ist möglich. Operated receiving mode, depending on the geometry of the component either the central oscillator or surrounding him Schwingeranordnung can be operated in the transmission mode. In the first case, the oscillator arrangement serves as a receiver and in the second case the central oscillator as a receiver. A supplementary pulse-echo operation, for example of the central oscillator, is also possible.
Mit anderen Worten: Mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind mehrere Betriebsmodi möglich. Dabei können beispielsweise bei einer mehrere Peripherieschwinger umfassenden In other words, with a device according to the invention several operating modes are possible. In this case, for example, in a multiple Peripherieschwinger comprehensive
Schwingeranordnung auch alle als Empfänger verwendeten Peripherieschwinger zusammen oder der Reihe nach einzeln betrieben werden . Schwingeranordnung all peripherals used as a receiver together or operated in sequence individually.
Bei einem Bauteil, welches aus zwei Decklagen, beispielsweise CFK-Platten, und einer Einschlüsse oder Hohlräume aufweisenden Zwischenschicht bzw. Zwischenlage aufgebaut ist, können mit Hilfe der Vorrichtung also auch Fehler, die sich an der dem Ultraschallprüfköpf gegenüberliegenden Seite des Bauteils befinden, detektiert werden. Besitzt die Zwischenlage bei¬ spielsweise eine wabenförmige Struktur, also zur Decklage hin offene sechseckige Hohlräume, können mit Hilfe der Vorrichtung insbesondere fehlende Anbindungen wie Delaminationen, also Stellen an denen die „Stege" bzw. Seitenflächen der Waben nicht oder nur teilweise an der Decklage angebunden sind, nachgewiesen werden, obwohl aufgrund der Impedanzverhältnisse die reflektierte Amplitude nahezu unverändert bleibt. In a component which is constructed of two cover layers, such as CFRP plates, and an inclusions or cavities having intermediate layer or intermediate layer, therefore, with the aid of the device also errors that are located on the side opposite the Ultraschallprüfköpf side of the component can be detected , Has the intermediate layer in ¬ game as a honeycomb structure, so the topsheet is open towards hexagonal cavities, can not or only partly connected, the "bars" or side surfaces of the honeycomb to the topsheet by means of the device, in particular missing connections such as delaminations, so locations where are detected, although due to the impedance ratios, the reflected amplitude remains almost unchanged.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind bei einer eine Mehrzahl von Peripherieschwingern aufweisenden Schwingeranordnung die Peripherieschwinger jeweils paarweise zueinander punktsymmetrisch um einen Mittelpunkt des Zentralschwingers angeord¬ net . Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sende- und/oder Empfangsfläche des Zentralschwingers kreisscheiben¬ förmig ausgebildet, sodass ein kompakter Ultraschallprüfköpf zur Verfügung steht, der beispielsweise auch auf konisch ge- formten Bauteilen zum Einsatz kommen kann. In a preferred embodiment, the peripheral oscillators are in each case in pairs point symmetrical about a center of the central oscillator angeord ¬ net in a plurality of peripheral oscillators having oscillator arrangement. In a further preferred embodiment, the transmitting and / or receiving surface of the central oscillator is formed kreisscheiben ¬ shaped, so that a compact Ultraschallprüfköpf is available, which can be used for example on conically shaped components.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Mehrzahl an Peripherieschwingern bzw. deren Sende- und/oder Empfangsflächen kreisringsegmentförmig ausgebildet. Mit anderen Wor- ten: Die Peripherieschwinger sind entlang eines Kreisrings um den Zentralschwinger orientiert und umschließen diesen in Umfangsrichtung nahezu vollständig. Dies bedeutet, dass die Peripherieschwinger unmittelbar benachbart und die Lücken zwischen den Peripherieschwingern sehr klein, die Peripherie- schwinger aber akustisch voneinander getrennt sind. Dadurch kann ein großer Bereich des Bauteils geprüft werden, da alle Ultraschallsignale, die in einem Bereich um den Zentralschwinger reflektiert werden, detektiert werden können. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anordnung des Zentralschwingers und der Mehrzahl an Peripherie¬ schwinger an die Struktur der Zwischenlage des zu prüfenden Bauteils angepasst. Bei einer wabenförmigen Zwischenlage bei¬ spielsweise können die Peripherieschwinger ebenfalls eine an die Wabenstruktur angepasste Anordnung aus beispielsweise sechs Peripherieschwingern aufweisen. Bei der Ultraschallprüfung eines solchen Bauteils sind die sechs Peripherieschwinger dann z.B. entlang der Stege bzw. der Seitenflächen einer Wabe orientiert. Zudem kann abhängig von der Bauteilgeometrie, bei einem Bauteil mit wabenförmiger Zwischenlage beispielsweise in Abhängigkeit der Dicke oder Ausdehnung der Waben, der Abstand zwischen dem Zentralschwinger und den Peripherieschwingern angepasst sein. In a further preferred refinement, the plurality of peripheral oscillators or their transmitting and / or receiving surfaces are formed in the shape of a circular ring segment. In other words, the peripheral oscillators are oriented along a circular ring around the central oscillator and enclose it almost completely in the circumferential direction. This means that the peripheral oscillators are immediately adjacent and the gaps between the peripheral oscillators are very small, but the peripheral oscillators are acoustically separated from one another. As a result, a large area of the component can be tested, since all ultrasonic signals which are reflected in a region around the central oscillator can be detected. In a particularly advantageous embodiment, the arrangement of the central oscillator and the plurality of peripheral ¬ oscillator is adapted to the structure of the intermediate layer of the component to be tested. In a honeycomb-shaped liner at ¬ play, the peripheral oscillator may also have, for example, six resonators periphery adapted to the honeycomb structure assembly. In the ultrasonic testing of such a component, the six peripheral oscillators are then oriented, for example, along the webs or the side surfaces of a honeycomb. In addition, depending on the component geometry, in a component with a honeycomb intermediate layer, for example, depending on the thickness or extent of the honeycomb, the distance be adjusted between the central oscillator and the peripheral oscillators.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Mehrzahl an Peripherieschwingern in unterschiedlichem Abstand zu dem Mittelpunkt des Zentralschwingers angeordnet. Dabei bietet es sich an, die Abstände der Peripherieschwinger zum Mittelpunkt des Zentralschwingers ebenfalls an die Geometrie des Bauteils, beispielsweise entsprechend der Wabengröße und somit dem Ab- stand der Stege bzw. Seitenflächen zueinander, anzupassen. In a further preferred embodiment, the plurality of peripheral oscillators are arranged at different distances from the center of the central oscillator. It also makes sense to adapt the distances between the peripheral oscillators to the center of the central oscillator also to the geometry of the component, for example, according to the honeycomb size and thus the distance of the webs or side surfaces to each other.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Steuer- und Auswerteeinrichtung zum Ansteuern des Zentralschwingers und der Schwingeranordnung und zum Auswerten der Phasenlage eines empfangenen Ultra¬ schallsignals . In a further preferred embodiment of the invention, the device comprises a control and evaluation device for driving the central oscillator and the oscillator arrangement and for evaluating the phase position of a received ultrasonic signal ¬ .
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei der Zentralschwinger als Sender und die ihn umgebende Schwingeranordnung als Empfänger betrieben. Dabei kann z. B. auch mit allen Empfängern simultan empfangen werden. In a preferred embodiment of the central oscillator is operated as a transmitter and the surrounding oscillator assembly as a receiver. It can be z. B. also be received simultaneously with all receivers.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele verwiesen. Es zei- gen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze: For further explanation of the invention reference is made to the embodiments illustrated in the figures. They each show in a schematic outline sketch:
Fig. 1 eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Fig. 1 is a plan view of a first embodiment of a
Vorrichtung zur Ultraschallprüfung gemäß der Erfindung mit einem Ultraschallprüfköpf mit kreissegment- förmig ausgebildeten Peripherieschwingern, Fig. 2 eine Draufsicht auf weitere Ausführungsformen gemäß der Erfindung mit rechteckig und trapezförmig ausgebildeten Peripherieschwingern, Fig. 3 eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung und ein Ausschnitt eines Bauteils, Device for ultrasonic testing according to the invention with an ultrasonic test head with circular segment-shaped peripheral oscillators, 2 shows a plan view of further embodiments according to the invention with rectangular and trapezoidal peripheral oscillators, FIG. 3 shows a plan view of a fourth embodiment according to the invention and a section of a component,
Fig. 4,6 den Ultraschallprüfköpf gemäß Fig. 3 bei der Prüfung eines Bauteils mit einer wabenförmigen Zwischenlage ohne bzw. mit Delamination in einem Querschnitt ent¬ sprechend Linie IV-IV in Fig.3, Fig. 4.6 to Ultraschallprüfköpf of FIG. 3 in the testing of a component with a honeycomb-shaped intermediate layer with or without delamination in a cross section ent ¬ speaking line IV-IV in Figure 3,
Fig. 5,7 jeweils ein Diagramm, in dem die Amplitude A von Fig. 5.7 each a diagram in which the amplitude A of
einander gegenüberliegenden Schwingern der Schwingeranordnung empfangenen Ultraschallsignale gegen die Zeit t aufgetragen sind, wenn sich der Ultraschallprüfkopf in der in Fig. 4,6 veranschaulichten Prüfposition befindet, Fig. 8 ein C-Bild in dem ein Auftreten eines Phasensprungs visualisiert wird.  FIG. 8 shows a C-picture in which an occurrence of a phase jump is visualized, when the ultrasound probe is in the test position illustrated in FIG. 4, 6.
Gemäß Fig. 1 umfasst die Vorrichtung einen Ultraschallprüfköpf 2 mit einem Zentralschwinger 4, der von einer According to Fig. 1, the apparatus comprises a Ultraschallprüfköpf 2 with a central oscillator 4, of a
Schwingeranordnung 6 umgeben ist, die vier voneinander akustisch isolierte Peripherieschwinger 10 enthält. Die Sende- und/oder Empfangsfläche 12 des Zentralschwingers 4 und die Sende- und/oder Empfangsflächen 14 der Schwingeranordnung 6, sind zur Prüfung eines ebenen, plattenförmigen Bauteils in einer gemeinsamen zur Zeichenebene parallelen Ebene angeordnet. Die vier Peripherieschwinger 10 sind jeweils paarweise zueinander punktsymmetrisch um einen Mittelpunkt M des Zent- ralschwingers 4 angeordnet. Die Sende- und/oder Empfangsfläche 12 des Zentralschwingers 4 ist kreisscheibenförmig ausgebil¬ det . Die vier Peripherieschwinger 10 bzw. deren Sende- und/oderSurrounding the oscillator assembly 6, the four acoustically isolated from each other peripheral oscillator 10 contains. The transmitting and / or receiving surface 12 of the central oscillator 4 and the transmitting and / or receiving surfaces 14 of the oscillator assembly 6 are arranged to test a flat, plate-shaped component in a common plane parallel to the plane. The four peripheral oscillators 10 are each pairwise point-symmetrical about a center M of the center ralschwingers 4 arranged. The transmitting and / or receiving surface 12 of the central oscillator 4 is circular disk-shaped ausgebil ¬ det. The four peripheral oscillators 10 or their transmitting and / or
Empfangsflächen 14 haben die Form eines Kreisringsegments und umschließen den Zentralschwinger 4 in Umfangsrichtung nahezu vollständig. Die vier Peripherieschwinger 10 sind durch schmale radiale Spalte 15, die vorzugsweise mit einem schalldämp- fenden Material aufgefüllt sind, akustisch voneinander entkop¬ pelt. Der Zentralschwinger 4 und die Peripherieschwinger 10 sind ebenfalls akustisch voneinander durch einen schallabsorbierenden Ring 16 entkoppelt bzw. isoliert. Zum Ansteuern des Ultraschallprüfköpfs 2 bzw. des Zentral¬ schwingers 4 und der Peripherieschwinger 10 und zur Auswertung der von diesen empfangenen Ultraschallsignale sind diese an eine Steuer- und Auswerteeinheit 18 angeschlossen. In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 2 umfasst der Ultraschallprüfkopf 2 eine den Zentralschwinger 4 umgebende Receiving surfaces 14 have the shape of a circular ring segment and enclose the central oscillator 4 in the circumferential direction almost completely. The four peripheral vibrator 10 are by narrow radial gaps 15, which are preferably filled with a silencer material fenden, entkop ¬ pelt acoustically from each other. The central oscillator 4 and the peripheral oscillators 10 are also acoustically decoupled from each other by a sound-absorbing ring 16 or isolated. For controlling the Ultraschallprüfköpfs 2 or the central ¬ oscillator 4 and the peripheral oscillator 10 and for evaluating the ultrasonic signals received by these are connected to a control and evaluation unit 18. In the embodiments according to FIG. 2, the ultrasonic test head 2 comprises a central oscillator 4 surrounding
Schwingeranordnung 6 mit acht Peripherieschwingern 10, deren Sende- und/oder Empfangsflächen 14 rechteckig (durchgezogene Linien) oder alternativ trapezförmig (gestrichelte Linien) ausgebildet sind, und die ebenfalls jeweils paarweise zueinan¬ der punktsymmetrisch angeordnet sind. Schwingeranordnung 6 with eight peripheral oscillators 10, the transmitting and / or receiving surfaces 14 rectangular (solid lines) or alternatively trapezoidal (dashed lines) are formed, and which are also arranged in pairs zueinan ¬ the point-symmetrical.
Grundsätzlich sind Schwingeranordnungen 6 von Vorteil, bei denen die Lücken zwischen den einzelnen Peripherieschwingern 10 möglichst klein sind, wie dies im Beispiel der Fig. 2 bei den trapezförmig ausgestalteten Peripherieschwingern 10 der Fall ist. Derart ausgestaltete Peripherieschwinger 10 umgeben den Zentralschwinger 4 nahezu vollständig, so dass der vom Prüfkopf 2 überdeckte Bereich des Bauteils möglichst lückenlos erfasst werden kann. Die Mittelpunkte der acht Peripherieschwinger 10 sind desIn principle, oscillator arrangements 6 are advantageous in which the gaps between the individual peripheral oscillators 10 are as small as possible, as is the case in the example of FIG. 2 in the case of the trapezoidally configured peripheral oscillators 10. Surrounding such designed peripheral 10 surrounded the central oscillator 4 almost completely, so that the area covered by the probe 2 region of the component can be detected as completely as possible. The centers of the eight peripheral oscillators 10 are the
Weiteren in unterschiedlichem Abstand dl, d2 zum Mittelpunkt M des Zentralschwingers 8 angeordnet. Gemäß Fig. 2 weist der Ultraschallprüfköpf 2 hier zwei Reihen mit je vier Peripherie¬ schwingern 10 auf, wobei die innere Reihe einen Abstand dl und die äußere Reihe einen Abstand d2 zu dem Mittelpunkt M des Zentralschwingers 4 aufweisen. Further arranged at different distances dl, d2 to the center M of the central oscillator 8. 2, the Ultraschallprüfköpf 2 here two rows, each with four peripheral ¬ swingers 10, wherein the inner row has a distance dl and the outer row a distance d2 to the center M of the central oscillator 4.
In einer Vorrichtung gemäß der Erfindung können auch mehrere Ultraschallprüfköpfe 2 vorhanden sein, die in eine Prüfkopf- halterung eingesetzt werden (hier nicht gezeigt) und deren Anordnung entsprechend der Form des zu prüfendendes Bauteils variiert werden kann. In a device according to the invention, a plurality of ultrasonic probes 2 can also be present, which are used in a Prüfkopf- holder (not shown here) and whose arrangement can be varied according to the shape of the component to be tested.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 enthält der Ultraschall- prüfkopf 2 ebenfalls einen kreisscheibenförmigen Zentral¬ schwinger 4 der als Sender dient und von sechs Peripherie¬ schwingern lOa-f umgeben ist, die als Empfänger dienen. Die Peripherieschwinger lOa-f sind an den Seiten eines gleichsei¬ tigen Sechsecks (Wabe) angeordnet, dessen Abmessungen an die Struktur eines zu prüfenden Bauteils angepasst sind, dessen in der Figur gestrichelt dargestellte Zwischenlage 40 wabenförmi- ge Einschlüsse oder Hohlräume 42 aufweist. In the exemplary embodiment according to FIG. 3 of the ultrasonic probe 2 also comprises a circular disc-shaped central ¬ vibrator 4 which serves as a transmitter and is surrounded by six peripheral ¬ transducers lOa-f, which serve as receivers. The peripheral oscillators lOa-f are arranged on the sides of a gleichsei ¬ term hexagon (honeycomb), whose dimensions are adapted to the structure of a component to be tested, whose dashed lines in the figure shown intermediate layer 40 honeycomb inclusions or cavities 42 has.
Fig. 4 zeigt den Ultraschallprüfköpf 2 in einer Messposition, auf einem ebenen plattenförmigen Bauteil 44, bei der sich einander gegenüberliegende Peripherieschwinger 10 über einander gegenüberliegenden Seitenwänden 46 eines wabenförmigen Hohlraumes 42 der Zwischenlage 40 befinden, die sich zwischen einer oberen und einer unteren Decklage 48 bzw. 50 befindet. Fig. 4 shows the Ultraschallprüfköpf 2 in a measuring position, on a flat plate-shaped member 44, in which opposing peripheral oscillator 10 on opposite side walls 46 of a honeycomb Cavity 42 of the intermediate layer 40 are located, which is located between an upper and a lower cover layer 48 and 50, respectively.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Decklagen 48, 50 im Bereich der Prüfposition spaltfrei mit der Zwischenlage 40 verbunden. In diesem Fall sind die von den einander gegenüberliegenden Peripherieschwingern 10a, d empfangenen, am Übergang zwischen Seitenwand 46 und unterer Decklage 50 reflektierten Ultraschallsignale Ea,d gleichphasig, d.h. haben den gleichen, im Diagramm der Fig. 5 dargestellten typischen zeitlichen Verlauf, bei dem die maximale Amplitude eines mit einem vorgegebenen Rechtecksignal angeregten Dickenschwingers stets dasselbe Vorzeichen - im dargestellten Beispiel positiv - hat. Die beiden Ultraschallsignale Ea und Ed unterscheiden sich im Idealfall hinsichtlich ihres zeitlichen Verlaufes bzw. ihrer Signalform nicht, so dass im dargestellten Beispiel ein aus den beiden Ultraschallsignalen Ea und Ed gebildetes Differenzsignal verschwindet oder aber zumindest einen vorgegebenen Schwellwert nicht überschreitet. In the embodiment shown, the cover layers 48, 50 are connected gap-free with the intermediate layer 40 in the region of the test position. In this case, the ultrasonic signals Ea, d received from the opposing peripheral oscillators 10a, d, reflected at the junction between side wall 46 and lower cover layer 50, are in-phase, i.e., in phase. have the same, in the diagram of Fig. 5 illustrated typical time course, in which the maximum amplitude of an excited with a predetermined square wave thickness oscillator always the same sign - in the example shown positive - has. In the ideal case, the two ultrasound signals Ea and Ed do not differ in terms of their temporal course or their signal shape, so that in the example shown, a difference signal formed from the two ultrasound signals Ea and Ed disappears or at least does not exceed a predetermined threshold value.
Fig. 6 zeigt nun eine Situation, bei der eine der einander gegenüberliegenden Seitenwände 46 von der unteren Decklage 50 abgehoben ist, der Prüfkopf 2 sich somit in einer Prüfposition befindet, in der eine solche Delamination, die sich in der Regel über eine Vielzahl benachbarter Hohlräume 44 erstreckt, beginnt oder endet. In der dargestellten PrüfSituation befindet sich der Peripherieschwinger 10a über einer an die untere Decklage 50 spaltfrei angebundenen Seitenwand 46, während sich der Peripherieschwinger lOd über einer Seitenwand 46 befindet, die von der unteren Decklage 50 durch einen Spalt 52 getrennt ist. In diesem Fall sind die Reflexionsverhältnisse an der der unteren Decklage 50 zugewandten Unterseite der Seitenwände 46 unterschiedlich. Bei Bauteilen, bei denen die akustische Impedanz der Zwischenlage signifikant niedriger ist als die akus¬ tische Impedanz der Decklagen, wie dies beispielsweise bei Verbundwerkstoffen der Fall ist, die im Flugzeugbau Verwendung finden, weist das an der Unterseite der abgehobenen Seitenwand 46 reflektierte Ultraschallsignal Ed, das vom Peripherie¬ schwinger lOd empfangen wird, der sich über der Delamination befindet, und das in Fig. 7 dargestellt ist, aufgrund der sehr niedrigen akustischen Impedanz des in der Regel luftgefüllten Spaltes 52, die niedriger ist als die akustische Impedanz des für die Zwischenlage 40 bzw. die Seitenwände 46 verwendeten Werkstoffes, einen Phasensprung von 180° auf. In diesem Fall hat die maximale Amplitude ein negatives Vorzeichen. Das am Übergang zwischen der an der unteren Decklage 50 anliegenden Seitenwand 46 zur Decklage reflektierte und von dem über dieser Seitenwand 46 befindlichen Peripherieschwinger 10a empfangene und ebenfalls in Fig. 7 dargestellte Ultraschall¬ signal Ea weist demgegenüber keinen Phasensprung auf, so dass die maximale Amplitude ein positives Vorzeichen hat. Auf diese Weise kann allein aus dem Signalverlauf des von einem Periphe¬ rieschwinger lOa-f empfangenen Ultraschallsignals Ea-Ef auf das Vorhandensein einer Delamination geschlossen werden. Für den Fall, dass die von den Ultraschallempfängern 10a, d empfangenen reflektierten Ultraschallsignale Ea,d aufgrund ungünstiger Ausbreitungsbedingungen einen Signalverlauf aufweisen, bei dem sich die maximale negative und maximale posi¬ tive Amplitude hinsichtlich ihres Betrages nur geringfügig unterscheiden, kann ein Vergleich der Signalverläufe der von den beiden Peripherieschwingern 10a, d empfangenen Ultraschallsignale Ea,d dazu herangezogen werden, den Übergang zwischen einer fehlerfreien Zone und einem Delaminationen aufweisenden Bereich sicher zu detektieren. Fig. 6 now shows a situation in which one of the opposite side walls 46 is lifted from the lower cover layer 50, the test head 2 is thus in a test position in which such delamination, which is usually a plurality of adjacent cavities 44 extends, begins or ends. In the test situation shown, the peripheral oscillator 10a is located above a side wall 46 connected to the lower cover layer 50 in a gap-free manner, while the peripheral oscillator 10d is located above a side wall 46 which is separated from the lower cover layer 50 by a gap 52. In this case, the reflection ratios at the lower cover layer 50 facing bottom of the side walls 46th differently. In devices in which the acoustic impedance of the intermediate layer is significantly lower than the acoustically ¬ diagram impedance of the cover layers, as is the case for example with composite materials which are used in aircraft, the at the bottom of the raised side wall 46 reflected ultrasonic signal Ed, which is received from the peripheral ¬ schwinger iodine, which is located above the delamination, and which is shown in Fig. 7, due to the very low acoustic impedance of the air-filled usually gap 52, which is lower than the acoustic impedance of the intermediate layer 40 and the side walls 46 used material, a phase jump of 180 °. In this case, the maximum amplitude has a negative sign. The 46 reflected at the junction between the voltage applied to the lower face sheet 50 side wall to the topsheet and received from the located above this side wall 46 peripheral vibrator 10a and shown also in Fig. 7 contrast ultrasound ¬ signal Ea has no phase shift, so that the maximum amplitude a has positive sign. In this way, Ea-Ef can be concluded that the presence of delamination solely from the waveform of the signal received from a Periphe ¬ rieschwinger lOa-f ultrasonic signal. In the event that due to unfavorable propagation conditions the d received by the ultrasonic receivers 10a, reflected ultrasound signals Ea, d having a waveform in which distinguish the maximum negative and maximum posi ¬ tive amplitude with respect to their amount only slightly, a comparison of the waveforms of the from the two peripheral oscillators 10a, d received ultrasonic signals Ea, d are used to the transition between to reliably detect a defect-free zone and a delamination-containing region.
Ein solcher Vergleich kann auch zwischen den Ultraschallsigna- len vorgenommen werden, die von Peripherieschwingern empfangen werden, die nicht einander gegenüberliegen. Unterscheiden sich beispielsweise die Phasenlagen der Ultraschallsignale Ea und Eb, ist dies ein Hinweis auf eine Delamination an einer der unterhalb dieser Ultraschallempfänger 10a, b befindlichen und aneinanderstoßenden Seitenwände 46. Such a comparison can also be made between the ultrasonic signals received from peripheral oscillators that are not opposed to each other. If, for example, the phase positions of the ultrasound signals Ea and Eb differ, this is an indication of a delamination at one of the side walls 46 situated underneath these ultrasound receivers 10a, b.
Das Auftreten eines Phasensprunges kann beispielsweise in einem in Fig. 8 dargestellten C-Bild visualisiert werden, in dem für mehrere, im Beispiel parallel zueinander verlaufende Prüfbahnen farbkodiert die Messpositionen erkennbar sind, an denen solch ein Phasensprung auftritt. Dies ist in der Fig. 8 vereinfacht durch Felder mit und ohne Schraffur veranschau¬ licht, die das Vorhandensein fehlerhafter bzw. fehlerloser Bereiche anzeigen. Zur Verbesserung der Darstellung und zur Erleichterung der Erkennbarkeit fehlerhafter Bereiche können an sich bekannte Bildverarbeitungsalgorithmen, beispielsweise Rausch- oder Kantenfilter herangezogen werden. The occurrence of a phase jump can be visualized, for example, in a C-picture shown in FIG. 8, in which, for a plurality of test tracks, which run parallel to one another in the example, the measurement positions are recognizable, at which such a phase jump occurs. This is shown in Fig. 8 simplified by fields with and illustrated ¬ without hatching, indicating the presence of erroneous or error-free areas. To improve the representation and to facilitate the recognizability of defective areas, known image processing algorithms, for example noise or edge filters, can be used.
Anstelle der in den Figuren dargestellten Schwingeranordnungen 6, die wenigstens vier Peripherieschwingern enthalten, die den Zentralschwinger 4 umgeben, sind auch Ausführungsformen möglich, bei der die Schwingeranordnung nur zwei Peripherieschwinger, beispielsweise in Form eines halben Kreisrings, oder auch nur einen einzigen kreisringförmigen Peripherie- schwinger enthält, der den Zentralschwinger 4 umgibt. Darüber hinaus sind abweichend von den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen auch Ausführungsformen möglich, bei die Sende- bzw. Empfangsfläche des Zentralschwinge rechteckige Form aufweist. Instead of the oscillator arrangements 6 shown in the figures, which contain at least four peripheral oscillators surrounding the central oscillator 4, embodiments are also possible in which the oscillator arrangement only two peripheral oscillators, for example in the form of a half circular ring, or even a single annular peripheral oscillator contains, which surrounds the central oscillator 4. In addition, deviating from the exemplary embodiments illustrated in the figures, embodiments are also possible the transmitting or receiving surface of the central rocker has rectangular shape.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Ultraschallprüfung eines plattenförmigen Bauteils (4) bei dem zwischen zwei Decklagen (48,50) eine Einschlüsse oder Hohlräume (42) aufweisende Zwischenlage (40) angeordnet ist, bei dem mit einem Ultraschallprüfköpf, der einen Zentralschwinger (4) enthält, der von einer von diesem akustisch entkoppelten Schwingeranordnung (6) umgeben ist, in das Bauteil (4) ein Ultraschallsignal eingekoppelt und ein im Bauteil reflektiertes Ultraschallsignal empfangen wird, und bei dem aus der Phasenlage des empfangenen Ultraschallsignals abgeleitet wird, ob eine Delamination zwischen einer Decklage (48,50) und der Zwischenlage (40) vorhanden ist. 1. A method for ultrasonic testing of a plate-shaped component (4) in which between two cover layers (48,50) an inclusions or cavities (42) having intermediate layer (40) is arranged, in which with a Ultraschallprüfköpf containing a central oscillator (4) is surrounded by one of this acoustically decoupled transducer assembly (6), in the component (4) coupled to an ultrasonic signal and an ultrasonic reflected signal in the component is received, and is derived in the phase position of the received ultrasonic signal, whether a delamination between a cover layer (48,50) and the intermediate layer (40) is present.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Zentralschwinger (4) als Sender und die Schwingeranordnung (6) als Empfänger betrieben werden. 2. The method of claim 1, wherein the central oscillator (4) as a transmitter and the oscillator assembly (6) are operated as a receiver.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine Schwingeranordnung (6) verwendet wird, die wenigstens zwei Peripherieschwinger3. The method of claim 2, wherein a vibrator assembly (6) is used, the at least two peripheral oscillators
(10a, d) umfasst, und bei dem die Phasenlage der von wenigstens zwei Peripherieschwingern (10a, d) der Schwingeranordnung (6) empfangenen Ultraschallsignale (Ea,Ed) verglichen wird. (10a, d), and in which the phase angle of the ultrasound signals (Ea, Ed) received from at least two peripheral oscillators (10a, d) of the oscillator arrangement (6) is compared.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die reflektierten Ultraschallsignale, die jeweils von zwei paarweise punktsymmetrisch zueinander angeordneten Peripherieschwingern (10a, d) empfangen werden, unter Auswertung der Phasenlage der empfangenen Ultraschallsignale miteinander verglichen werden. 4. The method of claim 3, wherein the reflected ultrasonic signals, each of two pairs of point symmetry peripheral resonators (10a, d) are received, are evaluated by evaluating the phase angle of the received ultrasonic signals with each other.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die reflektierten Ultraschallsignale, die jeweils von zwei paarweise punktsym- metrisch zueinander angeordneten Peripherieschwingern empfangen werden, voneinander subtrahiert oder addiert werden. 5. The method of claim 3 or 4, wherein the reflected ultrasonic signals, each of two pairs punktpunktym- metric peripheral resonators are received, subtracted from each other or added.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei dem die Auswertung der Phasenlage eines empfangenen Ultraschall¬ signals durch Hilbert-Transformation erfolgt. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the evaluation of the phase position of a received ultrasonic signal ¬ by Hilbert transformation.
7. Vorrichtung zur Ultraschallprüfung eines Bauteils (44) bei dem zwischen zwei Decklagen (48,50) eine Einschlüsse oder Hohlräume (42) aufweisende Zwischenlage (40) angeordnet ist, mit einem Ultraschallprüfköpf (2), der einen Zentralschwinger (4) enthält, der von einer von ihm akustisch entkoppelten Schwingeranordnung (6) umgeben ist, sowie mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (18) zum Ansteuern des Zentralschwin- gers (4) und der Schwingeranordnung (6) und zum Auswerten der Phasenlage eines empfangenen Ultraschallsignals gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche. 7. Device for ultrasonic testing of a component (44) in which intermediate layers (40) having an inclusions or cavities (42) are arranged between two cover layers (48, 50), having an ultrasonic testing head (2) which contains a central oscillator (4), which is surrounded by an oscillator arrangement (6) which is acoustically decoupled from it, as well as with a control and evaluation device (18) for driving the central oscillator (4) and the oscillator arrangement (6) and for evaluating the phase position of a received ultrasonic signal according to one of previous claims.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Schwingeranordnung (6) eine Mehrzahl von Peripherieschwingern (10, lOa-f) um- fasst . 8. Device according to claim 7, wherein the oscillator arrangement (6) comprises a plurality of peripheral oscillators (10, 10a-f).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Peripherieschwinger (10, lOa-f) jeweils paarweise zueinander punktsymmetrisch um einen Mittelpunkt (M) des Zentralschwingers (4) angeordnet sind . 9. Apparatus according to claim 8, wherein the peripheral oscillators (10, lOa-f) are arranged in pairs to each other point-symmetrical about a center (M) of the central oscillator (4).
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, 8 oder 9, bei der die Sende- und/oder Empfangsfläche (12) des Zentralschwingers (4) kreis- scheibenförmig ausgebildet ist. 10. Apparatus according to claim 6, 8 or 9, wherein the transmitting and / or receiving surface (12) of the central oscillator (4) is circular disk-shaped.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, bei der die Sende- und/oder Empfangsflächen (14) der Mehrzahl an Peripherieschwingern (10) kreisringsegmentförmig ausgebildet sind. 11. The device according to any one of claims 8, 9 or 10, wherein the transmitting and / or receiving surfaces (14) of the plurality of peripheral oscillators (10) are formed circular ring segment.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der die Anordnung des Zentralschwingers (4) und der Schwingeranordnung (6) an die Struktur der Zwischenlage (40) angepasst ist. 12. Device according to one of claims 7 to 11, wherein the arrangement of the central oscillator (4) and the oscillator assembly (6) is adapted to the structure of the intermediate layer (40).
13. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei der die Mehrzahl an Peripherieschwingern (10, lOa-f) in unterschiedlichem Abstand (dl,d2) zu dem Mittelpunkt (M) des Zent¬ ralschwingers (4) angeordnet sind. 13. Device (2) according to any one of claims 8 to 12, wherein the plurality of peripheral oscillators (10, lOa-f) at different distances (dl, d2) to the center (M) of the cent ¬ ralschwingers (4) are arranged ,
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