Hinweise Zur Wahl Des Schallkopfs - Proceq Pundit Bedienungsanleitung

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5.

Hinweise zur Wahl des Schallkopfs

Physikalische Einflüsse auf die Wahl des Schallkopfs
Die Auswahl des geeigneten Schallkopfs für eine bestimmte Anwendung
ist v. a. von der Korngrösse und den Abmessungen des Untersuchungs-
objekts abhängig.
Einfluss der Partikelgrösse
Ungleichmässigkeiten (z. B. Aggregatpartikel, Luftblasen) im Beton wir-
ken sich auf die Ausbreitung eines Ultraschallimpulses aus. Sie verursa-
chen eine Streuung des Signals. Der Einfluss ist ganz erheblich, wenn die
Korngrösse gleich oder grösser ist als die Wellenlänge des Ultraschallsi-
gnals. Dieser Einfluss kann wesentlich verringert werden, indem die Im-
pulsfrequenz so gewählt wird, dass die Wellenlänge mindestens doppelt
so gross ist wie die Korngrösse.
Dementsprechend ist es sehr schwierig, Unregelmässigkeiten zu erfas-
sen, die kleiner sind als die halbe Wellenlänge.
Bei Fels und anderen feinkörnigen Werkstoffen wie Keramik und Holz ist
die Korngrösse weniger wichtig. Bei solchen Werkstoffen ist die Grösse
des Untersuchungsobjekts der entscheidende Faktor.
Bei Holz wurden mit 54 kHz die besten Ergebnisse erzielt.
Bei Keramik wird aufgrund der geringen Testkörpergrösse und der feinen
Körnung hauptsächlich mit 250 kHz oder 500 kHz geprüft.
© 2014 Proceq SA
Einfluss der Testkörpergrösse
Die Impulsgeschwindigkeit wird wesentlich reduziert,
wenn die seitlichen Abmessungen (rechtwinklig zur Über-
tragungsrichtung) kleiner sind als die Wellenlänge.
Signale mit höherer Frequenz weisen eine stärker definierte Kante auf und
erleichtern dadurch die Erkennung des Beginns des empfangenen Im-
pulses. Sie werden jedoch auch stärker durch Streuung beeinflusst. Ein
500 kHz-Signal besitzt eine Wellenlänge von ca. 7 mm (dabei wird ange-
nommen, dass die Schallgeschwindigkeit 3500 m/s beträgt) und wird durch
die grobe Körnung von Beton weit gestreut, was die Signalübertragung auf
bestenfalls einige wenige Dezimeter begrenzt. Ein 24 kHz-Signal besitzt
eine Wellenlänge von ca. 150 mm und wird durch Streuung kaum beein-
flusst. Der maximale Übertragungsbereich kann mehrere Meter betragen.
Wellenlänge des Schallkopfs
Die Wellenlänge ist einfach zu berechnen:
Wellenlänge = Ultraschall-Impulsgeschwindigkeit / Frequenz
Die Ultraschall-Impulsgeschwindigkeit bei Beton bewegt sich im Bereich
von 3000 m/s (mangelhafte Qualität) bis 5000 m/s (hohe Qualität). Zur
Berechnung der Wellenlängen, der maximalen Korngrösse und der seit-
lichen Mindestabmessung des Untersuchungsobjekts wurden Durch-
schnittswerte von 3700 m/s (Längswelle) bzw. 2500 m/s (Scherwelle) für
Normalbeton herangezogen.
HINWEIS! Für Ultraschallmessungen auf Fels empfiehlt die
Norm ASTM D2845 eine seitliche Mindestabmessung des
Fünffachen der Wellenlänge. Zudem wird eine Wellenlän-
ge empfohlen, die mindestens dem Dreifachen der durch-
schnittlichen Korngrösse entspricht. Beispiel: Bei einem NX-
Kern mit einem Durchmesser von 54.7 mm sollte aufgrund
dieser Empfehlung eine Schallkopffrequenz von 250 kHz
oder 500 kHz verwendet werden (abhängig von der Impuls-
geschwindigkeit der zu prüfenden Felstypen). Die maximale
Korngrösse würde 5 mm bzw. 2.33 mm betragen.
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