Was sind die verschiedenen Typen von Ultraschall-Prüfköpfen?
Die Ultraschall-Werkstoffprüfung lässt sich ohne Prüfköpfe, also
ohne Geräte zur Erzeugung von Schallwellen nicht durchführen. Da solche Prüfköpfe sowohl als Erzeuger als auch als Empfänger von Schallwellen dienen, kommt ihnen eine entscheidende Bedeutung innerhalb des Prüfsystems zu. Sie haben entscheidenden Einfluß auf das Ausgangs- und Eingangssignal. Um aus dem Empfangsignal auf die Lage und Größe einer bestimmten Reflexionsstelle schließen zu können, muß die Eigencharakteristik der Schallquelle und des Schallempfängers genau bekannt sein und berücksichtigt werden. Der Prüfkopf macht demnach nicht den Kopf des Prüfers überflüssig.
So vielfältig wie die Art der Prüfstücke und die Art der nachzuweisenden Reflexionsstellen sind auch die Prüfkopftypen. Es gibt sie für die verschiedensten Materialien, in den verschiedensten
Größen, für direktes Aufsetzen auf das Prüfstück und für Tauchtechnik, für senkrechtes und für schräges Einschallen, für kurze und für lange Impulse. Die Impulsschall-Technik verwendet zur Erzeugung und zum Empfang von Schallwellen fast ausschließlich piezoelektrische Platten (Wandler) aus verschiedenen keramischen Stoffen wie Bariumtitanat, Bleimetaniobat, Bleizirkonat usw. Diese Platten werden mit kurzen elektrischen Impulsen zu mechanischen Schwingungen angeregt. Durch einen Dämpfungskörper auf der Rückseite des Wandlers ( und auch durch die Ankopplung des Prüfkopfes an das Prüfstück) wird die Schwingung der Piezoplatte gedämpft. So entsteht der Ultraschall-Impuls ( Bild 8). Bei geringer Dämpfung ist der Impuls lang, sein Frequenzspektrum entsprechend schmalbandig. Es liegt eng um die Resonanzfrequenz der Piezoplatte. Bei hoher Dämpfung erhält man
kurze, breitbandige Impulse wie Bild 9. Diese sehr kurzen Impulse bieten eine hohe Fehlerauflösung und ermöglichen genaue Laufzeitmessungen.
Prüfköpfe für senkrechtes Einschallen heißen Normalprüfköpfe, solche für Schrägeinschallung Winkelprüfköpfe ( Bild 10, 11). Prüfköpfe mit getrennten Wandlern für die Sende- und Empfangsfunktion heißen (etwas irreführend, weil das die anderen auch tun) SendeEmpfangs ( SE)- Prüfköpfe ( Bild 12).
Jeder Prüfkopf erzeugt im Prüfstück einen Schallimpuls entsprechend der Bilder 8 oder 9. Dabei braucht aber die Schwingung nicht unbedingt in dieser Art auf dem Leuchtschirm sichtbar zu sein. Gleichrichtung und Glättung im Empfangsteil können auf dem Leuchtschirm einen Impulserscheinen lassen, der mit dem Schallimpuls im Werkstück nicht mehr viel Ähnlichkeit hat. (Bildschirmkosmetik Bild 13). Eine solche Kosmetik hat aber den Nachteil, daß Informationen über den Zustand des Prüfstücks, die im ursprünglichen Impuls nach Bild 8 oder 9 enthalten waren, mehr oder weniger verlorengehen.
