DE2733308C3 - Verfahren zur Anregung von elektroakustischen Wandlern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anregung von elektroakustischen Wandlern für die zerstörungsfreie Ultraschallprüfung unter Berücksichtigung des Auflösungsvermögens.

Heute werden z. B. bei der Ultraschallprüfung Sender verwendet, die über einen Spannungsimpuls mit möglichst großer Anstiegsteilheit und möglichst hohen Amplituden im Bereich von 100—1000 V elektroakustische Wandler (Prüfköpfe) anregen. Dabei klingt der Spannungsimpuls (Sendeimpuls) mit einer schaltungstechnisch abhängigen Zeitkonstante meist exponentiell ab.

Die Prüfköpfe setzen sich im wesentlichen aus Schwinger, mechanischer Ankopplung des Sendeimpulses, mechanischer Aufhängung des Schwingers im Prüfkopf, Anpassungsschaltungen und Übertragungsstrecke (Kabel) zusammen und werden in manchen Fällen über weitere Übertragungselemente mit dem Sender verbunden.

Durch diese Maßnahmen wird das am akustischen Wandler erzeugte Signal von zahlreichen, schwer zu definierenden Parametern abhängig. Denngemäß kann bei den oben beschriebenen, festvorgegebenen Sendeimpulsen kein optimales Ergebnis erzielt werden. Heute verwendete Anpaßglieder wie Spulen und Kondensatoren können diese Probleme allenfalls für ganz spezielle Anwendungen und fest vorgegebene Geräte verbessern.

Die Folge dieser Vorgehensweise ist, daß die dabei gewonnenen Signalamplituden kleiner und das Auflösungsvermögen schlechter sind, als es mit der Technologie der Prüfköpfe eigentlich möglich wäre.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Anregung von elektroakustischen Wandlern wie z. B. Prüfköpfen bei der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung zu schaffen, mit dem die nachteiligen Auswirkungen der bisher üblichen Anregung von Wandlern weitgehendst ausgeschaltet werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, wie es in den Ansprüchen dargelegt ist.

Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Zeichnungen in Amplituden/Zeit-Darstellung beigefügt Es zeigt

F i g. 1 einen typischen Sendeimpuls, wie er bei bekannten Verfahren entsteht,

Fig.2 einen möglichen Sendeimpuls narh dem erfindungsgemäßen Verfahren.

In der ■ beigefügten Zeichnung ist in F i g. 1 ein typischer Sendeimpuls, wie er heute verwendet wird,

ίο und in Fig.2 eine mögliche Ausführungsform eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Sendeimpuis im der Amplituden/Zeit-Darstellung aufgezeigt
F i g. 1 zeigt einen heute z. B. bei der Ultraschallprüfung verwendeten Sendeimpuls 1 mit Anstiegsflanke 2, der mit möglichst großer Steilheit (dU/dt) seine maximale Amplitude erreichen solL Nach Erreichen der Maximalamplitude klingt die Sendeimpulsspannung üblicherweise exponentiell ab. Das Anregen des elektroakustischen Wandlers erfolgt primär durch die Anstiegsflanke 2 des Impulses. Der elektroakustische Wandler kann jedoch nur mit der ihm eigenen Frequenz dem Anstoß durch das elektrische Signal folgen. Dabei stehen die Anstiegsflanke 2 und die dem Schwinger eigene Frequenz in keinem direkten Zusammenhang. Die dem Schwinger eigene Frequenz wird zusätzlich noch von den bereits beschriebenen und schwer zu defin^:erenden Parametern beeinflußt Die Hüllkurve des durch den Wandler erzeugten akustischen Signals nach dem Einschwingvorgang hängt außer von den mechanisch bedingten Dämpfungen wesentlich vom weiteren Verlauf des Sendeimpulses 1 ab. Durch die exponentiell verlaufende Abfallflanke 3 des Sendeimpulses 1 ist meist nicht gewährleistet, daß der Wandler ohne Behinderung durch den elektrischen Sendeimpuls 1 mechanisch schwingen kann. Bei hohen Anforderungen an die Auflösung kann diese Behinderung zwar gewünscht sein, sie ist mit dem Sendeimpuls 1 jedoch nicht definiert steuerbar.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, wie F i g. 2 zeigt, ein Sendeimpuls 4 erzeugt, bei dem sowohl die Anstiegsflanke 6, die Abfallflanke 7 als auch die Impulsbreite 5 jedes für sich definiert regel- und einstellbar sind. Dadurch wird erreicht, daß auf Anpaßelemente verzichtet werden kann und die Erzeugung des akustischen Signals unter Berücksichtigung aller bereits aufgeführten störenden Parameter optimiert wird. Das bedeutet, daß bei vergleichbaren Sendeimpulsamplituden durch das erfindungsgemäße Verfahren höhere Signalamplituden der akustischen Signale erreicht werden. Für den betrieblichen Einsatz des Verfahrens ergeben sich somit höhere Stör/Nutzabstände gegenüber z. B. elektrischen Störungen und eine größere Prüfsicherheit bei empfindlichen Prüfverfahren.

Durch Einsatz einer parallel zum Senderausgang installierten, definiert einstellbaren, an sich bekannten elektrischen Dämpfung wird eine optimale Anpassung zwischen Sender und Prüfkopf erreicht, was zwangsläufig eine Verbesserung der Auflösung ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Anregung von elektroakustischen Wandlern für die zerstörungsfreie Ultraschallprüfung unter Berücksichtigung des Auflösungsvermögens, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite (5), die Anstiegsflanke (6) und die Abfallsflanke (7) des Sendeimpulses (4) eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung zwischen Sender und Prüfkopf bzw. Schwinger eine an sich bekannte einstellbare elektrische Dämpfung eingesetzt wird.