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Ultraschall-Tauchbad-Prüfköpfe

Tauchtechnik-Prüfköpfe sind ähnlich aufgebaut wie die Senkrecht- oder Normal-Prüfköpfe, wobei sie äußerlich etwas länger als die Prüfköpfe für die Direktankopplung sind. Zur Abdichtung und optimalen Impedanzanpassung an Wasser werden sie zumeist mit speziellen Dicht- oder Anpassungsschichten versehen, die gleichzeitig dem Schutz des Prüfkopfes gegen elektrischen Kurzschluss dienen. Die Tauchtechnik-Prüfköpfe können für die Senkrecht- und Schrägeinschallung (Winkel) benutzt werden und teilweise oder vollständig in Wasser eingetaucht werden. Technische Varianten der Wasser- bzw. Tauchtechnik-Ankopplung sind die Fließwasserankopplung, die Kopplung in Tauchbadtechnik, die sogenannte Pfützentechnik sowie die geführte und freie Wasserstrahlankopplung, die auch als Squirter-Technik bezeichnet wird (Bild 1) [1].

US Tauchbad Pruefkoepfe-1.jpg

Bild 1: Varianten der Tauchtechnik-Anordnung mit (a) Fließwasserkopplung, (b) Tauchtechnik-Anordnung, (c) Pfützentechnik, (d) geführte und (e) freie Squirter-Technik nach [1, 3]

Bei flächigen Strukturen wird oft nicht nur mit einem Prüfkopf, sondern einem Prüfkopffeld gearbeitet, wobei diese Anordnung insbesondere beim passiven Scannen, d. h. bei einem sich bewegenden Prüfobjekt, angewandt wird. Speziell bei Rohren aus Metall oder Kunststoffen kann auch mit rotierenden Tauchtechnik-Prüfköpfen gearbeitet werden, wobei diese in einem definierten Abstand fixiert sind [2].
Die Bleimetaniobat-Schwinger (PbNb2O6) besitzen bei den Piezokeramiken die niedrigste akustische Impedanz und eignen sich genau wie Polyvinylidenchlorid (Kurzzeichen: PVDF) speziell zum Aufbau hochauflösender Tauchtechnik-Prüfköpfe mit extrem kurzen Impulsen. Bei PVDF-Prüfköpfen besteht der Dämpfungskörper nur aus stark absorbierenden Kunststoffen. Bei identischer Frequenz und gleichem Schwingerdurchmesser zeigen z. B. hochbedämpfte Tauchbad-Prüfköpfe aus PVDF und Bleimetaniobat eine annähernd vergleichbare Empfindlichkeit bei sehr kurzen Impulsen [1].
Mit piezoelektrischen Kunststofffolien aus PVDF ist eine hochwirksame Schallabstrahlung speziell in Wasser und Kunststoffe gewährleistet, deshalb ist das PVDF für hochfrequente Delay-Line- oder Tauchtechnik-Prüfköpfe geeignet (f bis zu 150 MHz) [2, 4].
Die Piezo-Komposite (Composite-Prüfköpfe) sind aufgrund ihrer akustischen Impedanz ebenfalls sehr gut zur Schallabstrahlung in Flüssigkeiten und Kunststoffen geeignet, wobei der Kunststoff-Füller des Dämpfers nur mäßig gefüllt sein sollte (Impedanz). Damit lassen sich auch sehr breitbandige Tauchtechnik-Prüfköpfe herstellen, deren Empfindlichkeit höher als die von Piezokeramik-Schwingern ist. Beispiele für Tauchtechnik-Prüfköpfe sind in Bild 2 dargestellt.

US Tauchbad Pruefkoepfe-2.jpg

Bild 2: (a) 2 MHz Composite-Tauchtechnik-Prüfkopf und (b) 5 MHz-Piezokeramik-Tauchtechnik-Prüfkopf der der Fa. SONOTEC Ultraschallsensorik Halle GmbH, Halle (Saale)


Literaturhinweise

[1] Deutsch, V., Platte, M., Vogt, M.: Ultraschallprüfung – Grundlagen und industrielle Anwendungen. Springer Verlag, Berlin (1997), (ISBN 3-540-62072-9; siehe AMK-Büchersammlung unter M 45)
[2] Matthies, K u. a.: Dickenmessung mit Ultraschall. DVS-Verlag GmbH, Berlin, 2. Auflage, (1998), (ISBN 3-87155-940-7; siehe AMK-Büchersammlung unter M 44)
[3] Deutsch, A., Deutsch, K., Schuster, V.: Automatisierte Ultraschallprüfanlagen – Überlegungen zu Durchsatz, Überdeckung und Sensorik. DGZfP-Berichtsband 87, FA-Seminar des FA Ultraschall 2003
[4] Schuster, V., Lach, M., Platte, M.: Die Qual der Wahl: Welcher Prüfkopf für welchen Einsatz. DGZfP-Jahrestagung „Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung“ 2004, Salzburg, Österreich, Sonderdruck Karl Deutsch, SD 1/51