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EP0222276A2 - Ultraschallprüfkopf - Google Patents

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Publication number
EP0222276A2
EP0222276A2 EP86115116A EP86115116A EP0222276A2 EP 0222276 A2 EP0222276 A2 EP 0222276A2 EP 86115116 A EP86115116 A EP 86115116A EP 86115116 A EP86115116 A EP 86115116A EP 0222276 A2 EP0222276 A2 EP 0222276A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
test head
ultrasonic test
head according
sound
lamellae
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP86115116A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0222276A3 (de
Inventor
Wolfgang Dr. Gebhardt
Helmut Woll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP0222276A2 publication Critical patent/EP0222276A2/de
Publication of EP0222276A3 publication Critical patent/EP0222276A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/0681—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface and a damping structure
    • B06B1/0685—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface and a damping structure on the back only of piezoelectric elements

Definitions

  • the invention relates to an ultrasonic test head with an oscillating crystal arrangement, on the side of which is opposite the sound emission direction, a damping body is arranged.
  • Such an ultrasonic test head is known for example from DE-AS 22 17 472.
  • the known ultrasonic test head has a transducer made of lithium sulfate or a similar crystal and a damping body made of a hardenable synthetic resin to which metal powder has been added in order to increase the specific impedance of the casting resin.
  • the powdered heavy metal additive is tungsten.
  • the invention has for its object to provide an ultrasonic test head with a damping body, which is characterized by a high acoustic impedance and high acoustic absorption and ease of manufacture.
  • the damping body consists of a plurality of alternately packed sound-conducting and sound-absorbing lamellae, which are coupled to the oscillating crystal arrangement on one side of the lamella edges.
  • the sound-conducting lamellae consist of lead platelets with a wedge-shaped cross section, the thickness at the wedge base being approximately 1.5 mm. Teflon wedges with a thickness of 1.5 mm at the base are arranged between the lead plates, which are wedge-shaped in cross section. All layers are glued together and additionally pressed together by clamps to increase the mechanical stability. Because the sound-conducting wedges consist of lead, it is possible to solder them to the electrodes of the oscillating crystal arrangement in order to further improve the acoustic properties compared to cementing or gluing.
  • the damping body according to the invention can be designed for any conceivable geometry of the oscillating crystal arrangement, in particular also for array ultrasound probes.
  • the test head shown in simplified perspective in FIG. 1 without its housing has a piezo plate 1 as an oscillating crystal arrangement, which can be excited to oscillate with the aid of high-frequency electrical signals.
  • the electrical lines for supplying the excitation voltage are not shown in FIG. 1, just like the electrode surfaces provided on both sides of the piezo plate 1 in the usual way.
  • a damping body 2 is fixed by gluing, kitting or soldering, which has a high specific acoustic impedance in order to achieve that the difference in acoustic impedances of the piezo plate 1 and the damping body 2 is as small as possible is to a big band to achieve the width of the ultrasonic probe.
  • the damping body 2 is also highly absorbent, in order to ensure that a wave which starts from the piezo plate 1 and runs into it does not produce any disturbing echoes.
  • the damping body 2 consists of several sound-conducting lamellae 3, which are glued, cemented or soldered along their narrow sides 4 to the top of the piezo plate 1.
  • Sound-absorbing slats 5 are provided as damping layers between the sound-conducting slats 3 made of lead, steel, brass, zinc or another metal.
  • the sound-absorbing lamellae 5 consist of Teflon, silicone rubber, rubber, PVC, casting resin or a plastic adhesive.
  • Typical dimensions for the damping body 2 are 1 to 4 cm for the thickness, 1 to 6 cm for the length and 1 to 4 cm for the width.
  • the thickness of the sound-conducting lamellae 3 is 0.5 to 5 mm and in particular approximately 1.5 mm.
  • the thickness of the sound-absorbing slats 5 is in the same range.
  • the sound-conducting lamellae 3 and the sound-absorbing lamellae 5 can be held together to increase the mechanical stability in a manner not shown in the drawing with the aid of a clamp-like clamping device.
  • the clamp-like clamping device can, for example, consist of two plates, which form the lower and the upper plate for the stack of the lamellae 3, 5 and which with the aid of Threaded rods are screwed together.
  • the entire arrangement can be cast into a metallic housing which projects with its lower edge over the underside of the piezo plate 1.
  • the intermediate space thus formed can accommodate a protective layer, in particular a plate made of glass, in a manner also not shown in the drawing, which prevents damage to the piezo plate 1 when the ultrasonic test head is moved on a rough surface.
  • the broadband nature of the ultrasonic test head is determined by the specific acoustic impedance of the lamellae 3, 5 arranged essentially perpendicular to the piezo plate 1.
  • the impedance depends on the one hand on the lamella material and on the other hand on the lamella thickness.
  • the vibration of the piezo plate 1 excites plate waves in the sound-conducting lamellae 3, which are damped by the sound-absorbing lamellae 5.
  • a beveling of the sound-conducting fins 3 further reinforces this effect, which is why FIGS. 2, 4 and 7 represent particularly advantageous profiles for the sound-conducting fins 3.
  • the slat thickness By selecting the slat thickness, it is possible to vary the speed of sound and thus the specific acoustic impedance of the damping body 2 by almost a factor of 2. By using different lamella materials, practically any required specific acoustic impedance can be realized in order to increase the bandwidth.
  • FIG. 2 shows a damping body 2 whose sound-conducting lamellae 3 do not have a constant thickness, like the sound-conducting lamellae 3 of the exemplary embodiment according to FIG. 1, but a thickness that decreases toward the upper edge 6.
  • the damping layers or sound-absorbing slats 5 present between the sound-conducting slats 3 have a complementary shape and can in particular be produced by pouring out the intermediate spaces.
  • the spaces between the sound-conducting fins 3 can also contain sound-absorbing fins 5, in which tungsten powder is embedded.
  • Damping body 2 with the basic structure discussed above can be applied not only to the back of a piezo plate 1 serving as an individual oscillator, but also to other oscillating crystal arrangements.
  • Fig. 3 an embodiment of the invention is shown schematically in a plan view, which shows how below the damping body 2 with a plurality of sound-conducting fins 3 and a plurality of sound-absorbing fins 5 at right angles to the fins 3, 5 piezo rods 7 instead of the piezo plate 1 are arranged.
  • the piezo sticks 7 can be produced in particular by subsequent processing of the piezo plate 1.
  • Fig. 3 thus illustrates that the damping body 2 composed of lamellae 3, 5 can also be used in a linear group radiator.
  • Figures 4, 5 and 6 also show a lamellar damping body 2 in a schematic representation.
  • 4 shows sound-conducting slats 3 with a wedge-shaped cross section.
  • the sound-conducting lamellae 3 preferably made of lead, are soldered to the piezo plate 1 or another piezoceramic. While the sound-conducting slats 3 do not touch each other in the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3, this is the case at the base 8 in the exemplary embodiment shown in FIG. 4.
  • the sound-absorbing slats 5 can be Teflon wedges glued to the sound-conducting slats 3, the thickness of which is 1.5 mm at the upper edge, if the sound-conducting wedges formed by the sound-conducting slats 3 also have a thickness of 1.5 at the base mm.
  • FIG. 5 shows a side view of the damping body 2 and the piezo plate 1 in order to illustrate the geometric relationships of the damping body 2, the dimensions of which have already been given above.
  • FIG. 6 shows a schematic top view of the ultrasound probe from the top.
  • the sound-conducting slats 3 end in cutting edges 10 in order to avoid reflections as far as possible.
  • FIGS. 7, 8 and 9 A further exemplary embodiment of an ultrasound test head is shown schematically in FIGS. 7, 8 and 9, which has a damping body 2 with a lamella arrangement.
  • FIGS. 7 to 9 the same reference numerals have been used for corresponding parts as for the embodiments already discussed.
  • sawtooth-shaped sound-conducting lamellae 3 and corresponding sawtooth-shaped sound-absorbing lamellae 5 are used.
  • the sawtooth-shaped lamellae 3, 5 in cross section have a rectangular shape, as can be seen in FIG. 9, which represents a side view.
  • FIG. 8 illustrates the position of the cutting edges 10, into which the sound-conducting lamellae 3 run upwards.
  • the damping body 2 can of course be designed for any conceivable geometry of the oscillating crystal arrangement or the piezoceramic.
  • a lamellar damping body 2 is particularly well suited for mosaic-like array ultrasound probes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

Ein Ultraschallprüfkopf mit einer Schwingkristallan­ordnung (1) verfügt auf der von der Schallabstrahlrich­tung wegweisenden Rückseite über einen Dämpfungskörper (2) mit einer Vielzahl von abwechselnd aufeinanderge­packten schalleitenden und schallabsorbierenden Lamel­len (3, 5), die auf einer Seite der Lamellenberandungen mit der Schwingkristallanordnung (1) gekoppelt sind, um auf diese Weise eine hohe akustische Impedanz sowie eine hohe akustische Absorption zu gewährleisten.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ultraschallprüfkopf mit einer Schwingkristallanordnung, auf deren der Schall­abstrahlrichtung gegenüberliegenden Seite ein Dämp­fungskörper angeordnet ist.
  • Ein derartiger Ultraschallprüfkopf ist beispielsweise aus der DE-AS 22 17 472 bekannt. Der bekannte Ultra­schallprüfkopf verfügt über einen Schwinger aus Li­thiumsulfat oder einem ähnlichen Kristall und einem Dämpfungskörper aus einem aushärtbaren Kunstharz, dem Metallpulver zugesetzt worden ist, um die spezifische Impedanz des Gießharzes zu erhöhen. Bei dem pulverför­migen Schwermetallzusatz handelt es sich um Wolfram.
  • Zur Realisierung sehr breitbandiger Prüfköpfe muß jedoch der Metallpulveranteil oft weit über 50 Volu­menprozent getrieben werden, was fertigungstechnisch äußerst große Schwierigkeiten bereitet. Weiterhin erge­ben sich hierbei Probleme bezüglich der Reproduzierbar­keit.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin­dung die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallprüfkopf mit einem Dämpfungskörper zu schaffen, der sich durch eine hohe akustische Impedanz und hohe akustische Ab­sorption sowie eine einfache Herstellbarkeit auszeich­net.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß daß der Dämpfungskörper aus einer Vielzahl von abwech­selnd aufeinander gepackten schalleitenden und schall­absorbierenden Lamellen besteht, die auf einer Seite der Lamellenberandungen mit der Schwingkristallanord­nung gekoppelt sind.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die schalleitenden Lamellen aus Bleiplättchen mit keilförmigem Querschnitt, wobei die Dicke an der Keilbasis etwa 1,5 mm beträgt. Zwischen den im Quer­schnitt keilförmigen Bleiplättchen sind Teflonkeile mit einer Dicke an der Basis von ebenfalls 1,5 mm angeord­net. Alle Schichten sind miteinander verklebt und zur Erhöhung der mechanischen Stabilität zusätzlich durch Klammern zusammengepreßt. Dadurch, daß die schalleiten­den Keile aus Blei bestehen, ist es möglich, diese mit den Elektroden der Schwingkristallanordnung zu verlö­ten, um gegenüber dem Aufkitten oder Aufkleben die akustischen Eingenschaften noch weiter zu verbessern.
  • Der erfindungsgemäße Dämpfungskörper kann für jede denkbare Geometrie der Schwingkristallanordnung ausge­legt werden, insbesondere auch für Array-Ultraschall­prüfköpfe.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Ultraschallprüfkopf in einer perspektivischen Ansicht,
    • Fig. 2 einen Ultraschallprüfkopf in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung mit sich zum oberen Rand hin verjüngenden schalleitenden Lamellen,
    • Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Ultraschallprüfkopf mit einer Schwingkristallanordnung aus Piezo­stäbchen,
    • Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Ultraschall­prüfkopf mit keilförmigen Lamellen,
    • Fig. 5 eine Seitenansicht auf einen Ultraschallprüf­kopf gemäß Fig. 4,
    • Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Ultraschallprüfkopf gemäß Fig. 4,
    • Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Ultraschall­prüfkopf mit einer sägezahnförmigen Lamellen­anordnung,
    • Fig. 8 eine Draufsicht auf den Ultraschallprüfkopf gemäß Fig. 7 und
    • Fig. 9 eine Seitenansicht auf den Ultraschallprüf­kopf gemäß Fig. 7.
  • Der in Fig. 1 perspektivisch vereinfacht ohne sein Gehäuse dargestellte Prüfkopf verfügt über eine Piezo­platte 1 als Schwingkristallanordnung, die mit Hilfe hochfrequenter elektrischer Signale zum Schwingen ange­regt werden kann. Die elektrischen Leitungen zur Zufüh­rung der Erregerspannung sind in Fig. 1 ebenso wie die auf beiden Seiten der Piezoplatte 1 in üblicher Weise vorgesehenen Elektrodenflächen nicht gezeichnet.
  • Auf der in Fig. 1 oberen Seite der Piezoplatte 1 ist ein Dämpfungskörper 2 durch Kleben, Kitten oder Löten befestigt, der eine hohe spezifische akustische Impe­danz besitzt, um zu erreichen, daß die Differenz der akustischen Impedanzen der Piezoplatte 1 und des Dämp­fungskörpers 2 möglichst klein ist, um eine große Band­ breite des Ultraschallprüfkopfes zu erzielen. Der Dämp­fungskörper 2 ist weiterhin hochabsorbierend, um zu erreichen, daß eine von der Piezoplatte 1 ausgehende und in ihn hineinlaufende Welle keine störenden Echos erzeugt.
  • Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Dämpfungskörper 2 aus mehreren schalleiten­den Lamellen 3, die entlang ihrer Schmalseiten 4 mit der Oberseite der Piezoplatte 1 verklebt, verkittet oder verlötet sind.
  • Zwischen den schalleitenden Lamellen 3 aus Blei, Stahl, Messing, Zink oder einem sonstigen Metall sind schall­absorbierende Lamellen 5 als Dämpfungsschichten vorge­sehen. Die schallaborbierenden Lammellen 5 bestehen aus Teflon, Silikonkautschuk, Gummi, PVC, Gießharz oder einem Kunststoffkleber.
  • Typische Abmessungen für den Dämpfungskörper 2 betragen 1 bis 4 cm für die Dicke, 1 bis 6 cm für die Länge und 1 bis 4 cm für die Breite. Die Dicke der schalleitenden Lamellen 3 beträgt 0,5 bis 5 mm und insbesondere etwa 1,5 mm. Die Dicke der schallabsorbierenden Lamellen 5 liegt im gleichen Bereich.
  • Die schalleitenden Lamellen 3 und die schallabsorbie­renden Lamellen 5 können zur Erhöhung der mechanischen Stabilität in einer in der Zeichnung nicht dargestell­ten Weise mit Hilfe einer klammerartigen Einspannvor­richtung zusammengehalten sein. Die klammerartige Ein­spannvorrichtung kann beispielsweise aus zwei Platten bestehen, die die untere und die obere Platte für den Stapel der Lamellen 3, 5 bilden und die mit Hilfe von Gewindestangen miteinander verschraubt sind. Die gesam­te Anordnung kann in ein metallisches Gehäuse einge­gossen sein, das mit seinem unteren Rand über die Unterseite der Piezoplatte 1 hervorsteht. Der dadurch gebildete Zwischenraum kann in einer in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Weise eine Schutzschicht, insbesondere eine Platte aus Glas, aufnehmen, die Be­schädigungen der Piezoplatte 1 verhindert, wenn der Ultraschallprüfkopf auf einer rauhen Oberfläche ver­schoben wird.
  • Die Breitbandigkeit des Ultraschallprüfkopfes wird durch die spezifische akustische Impedanz der im we­sentlichen senkrecht zur Piezoplatte 1 angeordneten Lamellen 3, 5 bestimmt. Die Impedanz hängt einerseits von dem Lamellenmaterial und andererseits auch von der Lamellendicke ab. Die Schwingung der Piezoplatte 1 erregt in den schalleitenden Lamellen 3 Plattenwellen, die durch die schallaborbierenden Lamellen 5 gedämpft werden. Eine Abschrägung der schalleitenden Lamellen 3 verstärkt diesen Effekt noch, weshalb die Figuren 2, 4 und 7 besonders vorteilhafte Profile für die schallei­tenden Lamellen 3 darstellen. Durch die Wahl der Lamel­lendicke ist es möglich, die Schallgeschwindigkeit und damit die spezifische akustische Impedanz des Dämp­fungskörpers 2 um fast den Faktor 2 zu variieren. Durch Einsatz unterschiedlicher Lamellenmaterialien kann damit praktisch jede geforderte spezifische akustische Impedanz realisiert werden, um auf diese Weise eine Erhöhung der Bandbreite zu erzielen.
  • Fig. 2 zeigt einen Dämpfungskörper 2, dessen schallei­tende Lamellen 3 nicht wie die schalleitenden Lamellen 3 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 eine konstante Dicke, sondern eine zum oberen Rand 6 hin abnehmende Dicke aufweisen. Durch die sich entgegen der erwünsch­ten Schallabstrahlrichtung des Ultraschallprüfkopfes verjüngenden schalleitenden Lamellen 3 wird erreicht, daß am oberen Rand 6 möglichst keine Reflexionen mehr auftreten, wie dies bei einer Anordnung gemäß Fig. 1 noch möglich ist. Die zwischen den schalleitenden La­mellen 3 vorhandenen Dämpfungsschichten oder schallab­sorbierenden Lamellen 5 verfügen über eine komplemen­täre Form und können insbesondere durch Ausgießen der Zwischenräume hergestellt sein. Die Zwischenräume zwi­schen den schalleitenden Lamellen 3 können auch schall­absorbierende Lamellen 5 enthalten, in denen Wolfram­pulver eingebettet ist.
  • Dämpfungskörper 2 mit dem oben erörterten prinzipiellen Aufbau können nicht nur auf die Rückseite einer als Einzelschwinger dienenden Piezoplatte 1 aufgebracht sein, sondern auch auf sonstige Schwingkristallanord­nungen. In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Aufsicht schematisch dargestellt, die erkennen läßt, wie unterhalb des Dämpfungskörpers 2 mit mehreren schalleitenden Lamellen 3 und mehreren schallabsorbierenden Lamellen 5 im rechten Winkel zu den Lamellen 3, 5 verlaufende Piezostäbchen 7 statt der Piezoplatte 1 angeordnet sind. Die Piezostäbchen 7 können insbesondere durch nachträgliches Bearbeiten der Piezoplatte 1 erzeugt werden. Fig. 3 veranschaulicht somit, daß der aus Lamellen 3, 5 zusammengesetzte Dämpfungskörper 2 auch bei einem linearen Gruppenstrah­ler zum Einsatz kommen kann.
  • Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen ebenfalls einen lamellen­artig aufgebauten Dämpfungskörper 2 in schematischer Darstellungsweise. In Fig. 4 erkennt man schalleitende Lamellen 3 mit einem keilförmigen Querschnitt. An ihrer Basis 8 sind die vorzugsweise aus Blei bestehenden schalleitenden Lamellen 3 mit der Piezoplatte 1 oder einer sonstigen Piezokeramik verlötet. Während bei den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbei­spielen die schalleitenden Lamellen 3 sich gegenseitig nicht berühren, ist dies an der Basis 8 bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall.
  • Zwischen den keilförmigen schalleitenden Lamellen 3 befinden sich komplementär geformte schallabsorbierende keilförmige Lamellen 5 aus den bereits oben erwähnten Materialien. Insbesondere können die schallabsorbieren­den Lamellen 5 mit den schalleitenden Lamellen 3 ver­klebte Teflonkeile sein, deren Dicke am oberen Rand 1,5 mm beträgt, wenn die schalleitenden Keile, die durch die schalleitenden Lamellen 3 gebildet sind, an der Basis ebenfalls eine Dicke von 1,5 mm aufweisen.
  • Zur Verdeutlichung zeigt Fig. 5 eine Seitenansicht auf den Dämpfungskörper 2 und die Piezoplatte 1, um die geometrischen Verhältnisse des Dämpfungskörpers 2 zu veranschaulichen, über dessen Abmessungen bereits oben Angaben gemacht worden sind.
  • In Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht auf den Ultraschallprüfkopf von der Oberseite her dargestellt. Insbesondere erkennt man in Fig. 6, wie die schallei­tenden Lamellen 3 in Schneiden 10 auslaufen, um Re­flexionen möglichst zu vermeiden.
  • In den Figuren 7, 8 und 9 ist ein weiteres Ausführungs­beispiel eines Ultraschallprüfkopfes schematisch dar­gestellt, der über einen Dämpfungskörper 2 mit einer Lamellenanordnung verfügt. In den Figuren 7 bis 9 wurden für entsprechende Teile die gleichen Bezugszei­chen wie für die bereits erörterten Ausführungsformen verwendet. Bei dem in den Figuren 7 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiel werden sägezahnförmige schalleiten­de Lamellen 3 sowie entsprechende sägezahnförmige schallaborbierende Lamellen 5 verwendet. Die im Quer­schnitt sägezahnförmigen Lamellen 3, 5 haben eine rechteckige Gestalt, wie aus Fig. 9 hervorgeht, die eine Seitenansicht darstellt. Fig. 8 veranschaulicht die Lage der Schneiden 10, in die die schalleitenden Lamellen 3 nach oben hin auslaufen.
  • Der Dämpfungskörper 2 kann selbstverständlich für jede denkbare Geometrie der Schwingkristallanordnung oder der Piezokeramik ausgelegt werden. Ein lamellenartig aufgebauter Dämpfungskörper 2 ist insbesondere gut auch für mosaikartig aufgebaute Array-Ultraschallprüfköpfe geeignet.
  • Versuche an einem100 mm dicken Stahlblock mit einem Ultraschallprüfkopf einer aktiven Fläche von 30 mm x 40 mm haben bei einer Mittenfrequenz von etwa 1 MHz an­hand einer Rückwandechofolge gezeigt, daß eine Verstär­kungsreserve von mehr als 60 dB zu erreichen ist. Die Erfindung gestattet somit die Realisierung sehr breit­bandiger Prüfköpfe mit einem Dämpfungskörper, dessen spezifische akustische Impedanz innerhalb weiter Gren­zen definiert festgelegt werden kann und der sich neben einer hohen akustischen Absorption auch durch eine hohe mechanische Stabilität sowie eine äußerst einfache und damit preiswerte Fertigung auszeichnet.

Claims (16)

1. Ultraschallprüfkopf mit einer Schwingkristallan­ordnung, auf deren der Schallabstrahlrichtung gegenüberliegenden Seite ein Dämpfungskörper ange­ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungskörper (2) aus einer Vielzahl von abwechselnd aufeinander gepackten schalleitenden und schallabsorbierenden Lamellen (3, 5) besteht, die auf einer Seite der Lamellenberandungen (4, 8) mit der Schwingkristallanordnung (1) gekoppelt sind.
2. Ultraschallprüfkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schalleitenden Lamellen (3) metallische Lamellen sind.
3. Ultraschallprüfkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen La­mellen (3) einen keilförmigen Querschnitt auf­weisen.
4. Ultraschallprüfkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengepackten metallischen Lamellen (3) einen sägezahnförmigen Querschnitt aufweisen.
5. Ultraschallprüfkopf nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metal­lischen Lamellen (3) an ihrer Basisseite (8) mit der Schwingkristallanordnung (1) verbunden sind.
6. Ultraschallprüfkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (3) mit der Schwingkristallanordnung (1) verlötet sind.
7. Ultraschallprüfkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (3) mit der Schwingkristallanordnung (1) verklebt sind.
8. Ultraschallprüfkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (3) mit der Schwingkristallanordnung (1) verkittet sind.
9. Ultraschallprüfkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schalleitenden Lamellen (3) Bleiplättchen sind.
10. Ultraschallprüfkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die schallabsorbierenden Lamellen (5) aus Teflon, Gummi, Silikonkautschuk, PVC, Gießharz oder einem Kunststoffkleber bestehen.
11. Ultraschallprüfkopf nach Anspruch 10, da­durch gekennzeichnet, daß in den schallabsorbierenden Lamellen (5) Wolframpulver eingebettet ist.
12. Ultraschallprüfkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkristallanordnung eine Piezoplatte (1) ist.
13. Ultraschallprüfkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkristallanordnung stäbchenförmige Schwinger (7) aufweist, deren Längsachsen quer zur Ebene der Lamellen (3, 5) verlaufen.
14. Ultraschallprüfkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkristallanordnung ein mosaikartig aufge­bautes Prüfkopfarray ist.
15. Ultraschallprüfkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen durch eine klammerartige Ein­spanneinrichtung aufeinander gedrückt sind.
16. Ultraschallprüfkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkristallanordnung mit dem aus ge­packten Lamellen (3, 5) bestehenden Dampfungskör­per (2) in einem Metallgehäuse eingegossen ist, das auf der Schallaustrittsseite mit einer Schutz­schicht für die Schwingkristallanordnung versehen ist.
EP86115116A 1985-11-15 1986-10-31 Ultraschallprüfkopf Withdrawn EP0222276A3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853540610 DE3540610A1 (de) 1985-11-15 1985-11-15 Ultraschallpruefkopf
DE3540610 1985-11-15

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EP0222276A2 true EP0222276A2 (de) 1987-05-20
EP0222276A3 EP0222276A3 (de) 1988-09-28

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ID=6286117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP86115116A Withdrawn EP0222276A3 (de) 1985-11-15 1986-10-31 Ultraschallprüfkopf

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EP (1) EP0222276A3 (de)
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