Grundlagen Ultraschallprüfung - 2

- Einteilung der Schallwellen

Schallwellen sind mechanisch, elastische Wellen und werden anhand ihrer Frequenz unterteilt in:
⇥         Infraschall <16 Hz, ist für Menschen nicht hörbar

⇥         Hörschall von 16 Hz bis 20 kHz, ist der für menschen hörbare Schall

⇥         Ultraschall von 20 kHz bis 1,6 GHz, ist für Menschen nicht hörbar, dazu noch hochfrequent

⇥         Hyperschall > 1 GHz, wird durch Schalwellen gebildet, die nur bedingt ausbreitungsfähig sind


- Wellentypen

⇥         Longitudinalwellen
Sind Wellen, bei denen Schwingungs- und Ausbreitungsrichtung identisch sind. Long-Wellen treten in gasförmigen, flüssigen und festen Medien auf.

⇥         Transversalwellen
Sind Wellen, bei denen Schwingungs- und Ausbreitungsrichtung senkrecht zueinander stehen und treten nur in festen Stoffen auf.


- Vergleich der Schallgeschwindigkeiten

In ein und demselben Material ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Longitudinalwellen immer größer als die der Transversalwellen.


-Verhalten von Schallwellen beim senkrechten Auftreffen auf eine Grenzfläche

• Schallwellenwiderstand

Der Schallwellenwiderstand oder heute auch Schallkennimpedanz, ist ein Maß für den Widerstand, den ein Material der Ausbreitung eine Schallwelle entgegensetzt. Der Schallwellenwiderstand nimmt in der Reihenfolge der Aggregatzustände gasförmig, flüssig und fest, zu.

Die Formel für den Schallwiderstand ist

W=ρ*c        auch Z=ρ*c

c -                 Ausbreitungsgeschwindigkeit [m/s]
ρ (rho) -         Dichte [kg/m3]

• Grenzflächen

Zwischen zwei Materialien, die sich berühren, aber nicht vermischen, bildet sich eine Grenzfläche. An dieser Fläche zwischen zwei Medien ändern sich die Eigenschaften der Schallwellen.

• Reflexions- und Durchlässigkeitsfaktor

Treffen Schallwellen senkrecht auf eine Grenzfläche von zwei Medien, dann wird ein Teil der Wellen reflektiert und ein Teil geht senkrecht durch die Grenzfläche.

Grundlagen Ultraschallprüfung - 1

Wie nähert man sich man ein solches Thema? Aus meiner Sicht mit den Grundbegriffen, um die es sich dreht.

A. Begriffe

- Schwingung

Die Schwingung ist ein periodischer, in regelmäßig Zeitabschnitten sich wiederholender Vorgang. [mehr]
Die Schwingung beschreibende Größen sind die Auslenkung, Amplitude A, Schwingungsdauer T und die Frequenz f.
Eine wichtige Formel, die man sich merken sollte, ist f=1/T. Die Frequenz hat die Maßeinheit Herz.
Wichtig ist noch zu wissen, dass man von einer gedämpften und ungedämpften Schwingung spricht. Die ungedämpfte, sich nicht verändernde Schwingung gibt es nur theoretisch.

- Wellen

„Eine Welle ist in der Physik ein räumlich und zeitlich veränderliches Feld, das Energie, jedoch keine Materie, durch den Raum transportiert“.
Genau ☺

Betrachten wir jetzt nur die mechanischen Wellen, dann kann man sagen, dass diese sich nur in Materie ausbreiten. Erfolgt der Energietransport über eine elastische Kopplung schwingender Masseteilchen (wie bei den Schallwellen), so handelt es sich um eine elastische Welle.
Elektromagnetische Wellen, wie Licht-, Röntgen- oder Radiowellen, können sich auch im Vakuum ausbreiten.

Bei den elastischen Wellen ist das Kopplungsverhalten zu beachten. Es ist ein großer Unterschied, ob keine, eine starre oder eine elastische Kopplung vorliegt. Bei fehlender oder auch bei einer völlig starren Kopplung kommt es zu keiner Wellenausbreitung. Nur bei einer elastischen Kopplung hat man die gewähr, dass Energie zeitlich verzögert ausgebreitet wird.

Beschreibende Größen von Wellen

Wellenlänge λ=c/f in [mm]

Ausbreitungsgeschwindigkeit c
in der Ultraschallprüftechnik wird c in [m/s] angegeben.

Grundlagen der Ultraschallprüfung - Einleitung

Ich nehme mir wieder etwas vor.
Diesmal möchte ich gern eine kleine Folge von Artikeln schreiben, in denen die Grundlagen der Ultraschallprüfung umrissen werden. Wenn das einigermaßen rund ist, möchte ich gern noch etwas zur Magnetpulver-Prüfung schreiben.
Alles geht sicherlich nicht mal so nebenbei, aber man muss sich nur Ziele setzen ☺