Prüfgeschwindigkeit

Die Luftultraschallprüfung hat ihre Stärken beim Auffinden großflächiger Fehler. Das erfordert aber möglichst große Prüfgeschwindigkeiten. Die Lösung beruht auf einer vernünftigen Abwägung zwischen Bildauflösung, Prüfzeit und dem notwendigen geräte-technischen Aufwand.

Prüfgeschwindigkeit

Die erreichbare Prüfgeschwindigkeit hängt von der gewünschten Auflösung und der Pulswiederholrate ab. Unter der Auflösung versteht man hier den räumlichen Abstand zwischen zwei Messpunkten. Die Pulswiederholrate ist das Reziproke (Kehrwert) der Zeit zwischen zwei Einzelmessungen. Diese Wartezeit bis zur nächsten Messung wird zunächst durch die Schallgeschwindigkeit in Luft limitiert: Die Schallwelle muss den Empfänger erreicht haben, bevor sich dieser weiterbewegt. Bei einem Abstand von 60 mm zwischen Sender und Empfänger dauert das bei einer Schallgeschwindigkeit in Luft von 340 m/s ungefähr 0,2 ms.

Dazu kommt die Länge des Ultraschallpulses, der typischerweise aus einem Wellenzug zwischen 10 und 20 Perioden Länge besteht. Bei einer Frequenz von 50 kHz sind das noch einmal 0,2 bis 0,4 ms. In der Summe ergibt sich damit eine obere Grenzfrequenz von 2 kHz (=1/0,5 ms) für die Pulswiederholrate. Der Schall wird jedoch an allen Grenzflächen reflektiert. Dadurch kommt es zu einer Vielzahl von Echos, z. B. zwischen Probe und Sender, aber auch innerhalb der Probe selbst. Das Abklingen dieser Echos muss abgewartet werden, bevor der nächste Messpuls gesendet wird. Die Verzögerung, die durch diese sogenannten Nachläufer entsteht, verringert die Pulswiederholrate in der Praxis auf wenige Hundert Hz. Generell gilt jedoch: Je höher die Frequenz, desto höher ist die Pulswiederholrate. Denn die Pulsdauer wird kürzer und die Echos klingen durch die stärkere Dämpfung in Luft schneller ab. Diese Beschreibung gilt für die Einzelmessung. Soll ein Messwert aus einer Mittelung gewonnen werden, um z. B. Störungen und Rauschen zu unterdrücken, dann verringert sich die Geschwindigkeit entsprechend der Anzahl der Messwerte, die für die Mittelung verwendet werden.

Scannen

Zur Prüfung großer Flächen können Scanner oder Roboter eingesetzt werden. Die Prüfgeschwindigkeit wird einerseits durch die Geschwindigkeit dieser Positioniereinrichtungen bestimmt. Zum anderen bestimmt die Pulswiederholrate und die Bildauflösung die Scangeschwindigkeit. Bei der Prüfung von Platten oder Prüflingen auf Laufbändern kann der Prüfling unter einem festinstallierten Prüfsystem hindurchgeführt werden.

Sollen größere Flächen schnell gescannt werden, kann dies durch die gleichzeitige Messung mit mehreren Prüfkopfpaaren erreicht werden. Dafür ist eine mehrkanalige Prüftechnik notwendig. Die Abstände der Prüfköpfe und damit verbunden die Prüfbahnbreite sind auch von der Prüffrequenz abhängig. Die Dimensionierung einer größeren automatischen Prüfanlage ist deshalb immer von einer ganzen Reihe von Parametern abhängig.