EP1525430B1

Method for determining the sound velocity in a basic material, particularly for measuring the thickness of a wall

Abstract

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EP1525430B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 47

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Expired 27 June 2023, 3.2 years ago.

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6 claims: 1 independent, 5 dependent

  1. 1
    Verfahren zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit Cb in einem Basismaterial (34) unter Verwendung eines Ultraschallprüfkopfes, der einen Sendeschwinger (24), einen Empfangsschwinger (26) und einen VorlaufKörper (20) aufweist, wobei der Vorlaufkörper (20) a) eine Koppelfläche (22) hat, mit der der Prüfkopf an das Basismaterial (34) ankoppelbar ist, b) den Empfangsschwinger (26) sowie den Sendeschwinger (24) aufnimmt und c) eine Schallgeschwindigkeit Cv hat, der Sendeschwinger (24) und der Empfangsschwinger (26) jeweils schräg zueinander und schräg zur Koppelfläche (22) unter einem Eintrittswinkel (αv) ausgerichtet sind, sodass eine Hauptsenderichtung des Sendeschwingers (24) und eine Hauptempfangsrichtung des Empfangsschwingers sich unterhalb der Koppelfläche (22) schneiden, Sendeschwinger (24) und Empfangsschwinger (26) einen Mittenabstand K voneinander haben, der Sendeschwinger (24-) und der Empfangsschwinger (26) einen Mittenabstand Dv von der Koppelfläche (22) hat, bei welchem Verfahren ein Ultraschallimpuls vom Sendeschwinger (24) erzeugt wird, durch den Vorlaufkörper (20) in das Basismaterial (34) läuft, dort eine Kriechwelle (35) hervorruft und von dieser ein Teil über den Vorlaufkörper (20) den Empfangsschwinger (26) erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass die kürzeste Schalllaufzeit Ttot gemessen wird, die bei unterschiedlichen, sich im Eintrittswinkel (α v ) unterscheidenden Schalllaufwegen auftritt, und die Schallgeschwindigkeit Cb im Basismaterial (34) bestimmt wird über denjenigen Weg zwischen Sendeschwinger (24) und Empfangsschwinger, der die kürzeste Gesamtlaufzeit Ttot liefert.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass derjenige Weg, der die kürzeste Gesamtlaufzeit Ttot liefert, bestimmt wird durch Aufsummieren der Laufstrecke vom Sendeschwinger (24) zum Basismaterial (34), der Laufstrecke im Basismaterial (34) und der Laufstrecke vom Basismaterial (34) zum Empfangsschwinger (26) und Optimieren dieser Laufstrecken hinsichtlich der kürzesten Gesamtlaufzeit Ttot, insbesondere differenzieren nach dem Eintrittswinkel (α v ).
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kürzeste Gesamtlaufzeit Ttot erhalten wird über T tot = K Cb + 2 ⁢ Dv ⁢ 1 Cv cos arcsin Cv Cb - tan arcsin Cv Cb Cb .
  4. 4
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sendeschwinger (24) und Empfangsschwinger (26) baugleich sind, dass ihre Hauptstrahlen (38, 40) in derselben Ebene liegen und dass ihre Hauptstrahlen (38, 40) im selben Eintrittswinkel (α v ) zur Koppelfläche (22) verlaufen.
  5. 5
    Verfahren zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in einem Überzugsmaterial, das sich als Schicht (46) auf dem Basismaterial (34) befindet, bei welchem Verfahren zunächst gemäss Anspruch 1 die Schallgeschwindigkeit Cb im Basismaterial (34) bestimmt wird und anschliessend der Prüfkopf auf die Schicht (46) aufgesetzt wird, die eine Dicke Ds aufweist, ein Ultraschallimpuls vom Sendeschwinger- (24) erzeugt wird, der schräg zur Koppelfläche (22) sowohl durch den Vorlaufkörper (20) als auch durch die Schicht (46) hindurchläuft, eine Kriechwelle im Basismaterial (34) hervorruft und von dieser wieder als Teil durch die Schicht (46) und durch den Vorlaufkörper (20), schräg zur Koppelfläche, den Empfangsschwinger (26) erreicht, dass das Empfangssignal mit der kürzesten Gesamtlaufzeit Ttot erfasst und gemessen wird und dass die Schichtdicke Ds der Schicht (46) ermittelt wird aus demjenigen Weg, der die kürzeste Gesamtlaufzeit Ttot liefert.
  6. 6
    Verfahren zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit Cs in einem Überzugsmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kürzeste Gesamtlaufzeit Ttot erhalten wird aus Ttot = K Cb + 2 ⁢ Dv ⁢ 1 Cv cos arcsin C v Cb - tan arcsin Cv Cb Cb + Ds ⁢ 1 Cs cos arcsin Cs Cb - tan arcsin Cs Cb Cb , mit Ds = Dicke der Schicht.