2.2 Erzeugung von Ultraschall (Schallköpfe)
Ultraschallwellen zur Fehlererkennung werden durch kleine Ultraschallköpfe erzeugt und empfangen. Sie wandeln elektrische Impulse in Schallwellen und diese dann in elektrische Energie um. Diese Schallköpfe zur Fehlererkennung gibt es in einer Vielfalt von Größen, Frequenzen und Gehäusen. Aber normalerweise besitzen sie den gleichen Aufbau.
Das aktive Element eines Schallkopfs ist üblicherweise eine dünne Scheibe, quadratisch oder rechteckig, aus piezoelektrischer Keramik oder piezoelektrischen Verbundwerkstoffen, das die Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie (Ultraschallschwingungen) und umgekehrt durchführt. Wird das Element durch einen elektrischen Impuls angeregt, erzeugt es Schallwellen, und wenn es durch zurückkommende Echos in Schwingung versetzt wird, erzeugt es eine Spannung. Das aktive Element, oft als Kristall bezeichnet, wird von einer Verschleißplatte oder einer akustischen Linse vor Beschädigungen geschützt und durch einen Block aus Dämpfungsmaterial unterstützt, der den Wandler nach der Erzeugung des Schallimpulses beruhigt. Diese Komponenten befinden sich in einem Gehäuse mit passenden elektrischen Anschlüssen. Die üblichen Kontakt-, Winkel-, Vorlaufstrecken- und Tauchtechnikschallköpfe bestehen aus diesem Grundaufbau. Sender/Empfänger-Schallköpfe, die oft bei Korrosionsprüfungen eingesetzt werden, unterscheiden sich dadurch, dass sie separate Sende- und Empfängerelemente haben, die durch eine Schallgrenze getrennt sind, keinen Träger aufweisen und bevorzugt eine integrierte Vorlaufstrecke zur Steuerung und Kopplung der Schallenergie aufweisen, anstatt eine Verschleißplatte oder eine Linse.
Koppelmittel
Koppelmittel zur Ultraschallprüfung werden in allen Kontaktprüfungen eingesetzt, um die Übertragung der Schallenergie zwischen Schallkopf und Prüfteil zu erleichtern. Koppelmittel sind zähflüssige ungiftige Flüssigkeiten, Gels oder Pasten. iSie sind notwendig, weil die Schallenergie bei den Ultraschallfrequenzen, die typischerweise für die zerstörungsfreie Prüfung mit Ultraschall verwendet werden, nicht effektiv durch die Luft übertragen wird. Auch wenn nur ein sehr kleiner Luftspalt zwischen Schallkopf und Prüfteil besteht, kann keine Schallenergie übertragen werden und die Prüfung mit konventionellem Ultraschall ist nicht möglich.
Eine Anzahl herkömmlicher Substanzen, wie Wasser, Motoröl, Schmierfett und sogar einige kommerzielle Produkte, wie Haargel, können als Koppelmittel bei vielen Anwendungen eingesetzt werden. Es werden spezielle Koppelmittel eingesetzt, wenn bei hohen Temperaturen geprüft wird und wenn spezielle chemische Eigenschaften, wie niedriger Halogengehalt, benötigt werden.
