Sender-Empfänger-Prüfköpfe

In Sender-Empfänger-Prüfköpfen (SE-Prüfköpfe) sind Sender und Empfänger gleichzeitig integriert und durch eine Schallbarriere akustisch voneinander getrennt. Mit diesen Prüfköpfen kann durch getrennte elektrische Ansteuerung gleichzeitig gesendet und empfangen werden. Der Sendeimpuls hinterlässt durch die akkustische Trennung für den Empfänger kein störendes Echo von der Vorlaufstrecke. Dies ermöglicht die Erkennung von oberflächennahen Fehlern und die Vermessung von dünnen Wandstärken. 

Sender-Empfänger-Prüfkopf, SE-Prüfkopf, Ultraschall-Prüfung

Abbildung: Sender-Empfänger-Prüfkopf

Damit ein Fehlerecho nicht wieder beim Sender aufläuft sondern am Empfänger registriert werden kann, müssen die Schallimpuls leicht schräg in das Werkstück eingestrahlt werden. Nur so kann das Fehlereche auch wieder schräg zum räumlich getrennten Empfänger gelangen. Aus diesem Grund sind Sender und Empfänger leicht zueinander geneigt. Es bildet sich dabei jedoch eine tote Zone, innerhalb deren die Fehlerechos praktisch am Empfänger vorbeireflektiert werden. Je stärker Sender und Empfänger geneigt sind, desto geringer wird die tote Zone, jedoch können dann tieferliegende Fehler weniger gut aufgelöst werden [fahre hierzu mit der Maus über die Abbildung].

SE-Prüfkopf, Sender-Empfänger-Prüfkopf, Vorlaufkeil, Anpassschicht, Schallbarriere, Ultraschall-Prüfung

Abbildung: Aufbau eines SE-Prüfkopfes

Beachte, dass auch Ultraschallwellen der Brechung unterliegen, wenn diese nicht exakt senkrecht auf eine Grenzfläche treffen! Deshalb ändert sich die ursprüngliche Schallrichtung sobald die Schallwelle vom Vorlaufkeil in das Prüfstück eintritt.

Die Tiefe des maximalen Auflösungsvermögens liegt im Schnittpunkt der akkustischen Achsen von Sender  und Empfänger. Dort ist die Messempfindlichkeit am größten. Bei relativ steiler Neigung liegt die größte Messempfindlichkeit folglich sehr dicht an der Oberfläche und die tote Zone fällt relativ gering aus. Aufgrund der geringen Überlappung der Schallwege nimmt die Empfindlichkeit in hiervon abweichenden Tiefen jedoch sehr stark ab. Ein über weitere Strecken gutes Auflösungsvermögen kann zwar durch kleinere Neigungswinkel erzielt werden, jedoch vergrößert sich hierdurch die tote Zone.

Bei der Ermittlung der Fehlertiefe ist zu beachten, dass SE-Prüfköpfe ein V-förmigen Schallweg im Prüfstück verursachen. Der Schallweg und die Laufzeit des Ultraschallsignals sind somit bei SE-Prüfköpfen größer als bei Senkrecht-Prüfköpfen. Beachte, dass die schräge Einschallung nicht durch die Neigung der Schwinger beeinflusst wird sondern auch durch das Brechungsgesetz, welches für Schallwellen ebenso gilt wie für andere Strahlungsarten sofern diese schräg auf eine Grenzfläche treffen. 

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