Simultane Bestimmung der Plattendicke und Schallgeschwindigkeit mit codierten Ultraschallsignalen

Abstract

Ist entweder die Dicke einer Platte oder die Schallgeschwindigkeit in dieser bekannt, so kann durch Laufzeitmessung von Ultraschallsignalen auf die jeweils andere Größe geschlossen werden. Häufig sind jedoch beide Parameter unbekannt. In diesem Fall können Mehrfachreflexionen in der Platte ausgenutzt werden, um beide Größen simultan zu bestimmen. Dies ist insbesondere für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung von großem Interesse. Zur Vermessung dünnerer Platten muss die axiale Auflösung des Messsystems erhöht werden. Dies geschieht mittels einer Konditionierung des Signales, welches zur Ansteuerung der Ultraschallwandler zum Einsatz kommt. Hierfür wird ein neues Verfahren vorgestellt und auf ein linear frequenzmoduliertes Signal angewandt. Dieses gehört zu den codierten Ansteuersignalen, wodurch ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis erzielt werden kann. Jedoch ist bei solchen Signalen aufgrund ihrer langen zeitlichen Ausdehnung zur Laufzeitmessung eine Pulskompression erforderlich. Bekannte Pulskompressionsverfahren werden hinsichtlich axialer Auflösung und Nebenkeulenpegel messtechnisch untersucht. Platten aus Stahl, Aluminium und Polymethylmethacrylat (PMMA, Acrylglas) werden mit dem vorgestellten Verfahren vermessen. Die Messergebnisse für Dicke und Schallgeschwindigkeit zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit den Referenzwerten, welche mit einer Messschraube bestimmt bzw. aus der Literatur entnommen wurden.

Daniel A. Kiefer

Researcher at Institut Langevin

Research in guided elastodynamic waves, fluid-structure interaction, simulation and signal processing for ultrasonic sensors and nondestructive testing.