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werden mit wesentlich höheren Frequenzen ausgestrahlt und können nur über eine vergleichsweise kurze
Distanz empfangen werden. Dasselbe Phänomen trifft auch auf Ultraschallenergie zu. Ein niederfrequenter
1-MHz-Impuls durchdringt Metall viel weiter als ein 5-MHz-Impuls. Ein Messkopf mit einer niedrigeren
Frequenz kann deshalb ein Echo in einer längeren Schraube bzw. in einer Schraube, die einen größeren
Schallübertragungswiderstand aufweist, erzeugen. Wenngleich die niedrigere Frequenz eine größere
Durchdringungskraft aufweist, resultiert sie auch in mehr unerwünschten Störgeräuschen. Niederfrequente
Energie tendiert, ähnlich einem nicht fokussierten Lichtstrahl, zur Streuung. Wenn niederfrequente Energie
an einem Ende einer Schraube eingebracht wird, wird ein erheblicher Anteil in der zylindrischen Form von
Seite zu Seite reflektiert und erzeugt ein gestörtes und verzerrtes Echo. Demgegenüber tendieren
höherfrequente Impulse zu einer direkteren Durchdringung einer Schraube entlang ihrer Mittellinie und
wieder zurück und erzeugen weniger Störungen und Verzerrung.
Zum
Erzielen
eines
ausgewogenen
Verhältnisses
zwischen
maximaler
Frequenz
und
Störungsunterdrückung muss ein für die Messung von Schrauben geeigneter Messkopf verwendet werden.
Der Durchmesser des Messkopfs (der im Allgemeinen durch den Durchmesser des piezoelektrischen
Kristalls bestimmt ist) wirkt sich direkt auf die Energieübertragung aus; Kristalle mit größerem Durchmesser
können mehr Energie abstrahlen und empfangen und tendieren zu einer geringeren seitlichen Streuung der
Energie. Ihr Messgerät ist für das Erreichen dieser idealen Ausgewogenheit konzipiert - die direkte
Übertragung des stärkstmöglichen Impulses bei geringstmöglicher Störung und Streuung direkt entlang der
Mittellinie der Schraube und wieder zurück zum Erhalt des genauesten Messwerts.
5 SCHRAUBENVORBEREITUNG
5.1 RICHTIGE VERWENDUNG VON ULTRASCHALL-KOPPELMITTEL
Schallenergie mit der von diesem Messgerät verwendeten Frequenz gewährleistet eine gute
Durchdringung von Feststoffen und den meisten Flüssigkeiten. Ihre Durchdringungskraft in Luft ist gering.
Dieser variable, der Schallenergie entgegenwirkende Widerstand wird als Schallimpedanz bezeichnet. Die
plötzliche Änderung der Impedanz, die erfolgt, wenn der Schallimpuls versucht, die Grenzlinie zwischen
dem Metall und der Luft am Ende der Schraube zu überqueren, bewirkt, dass der Großteil der Energie -
ähnlich dem Licht, das von der silberbeschichteten Rückseite eines Spiegels reflektiert wird - als ein Echo
zurückgeworfen wird.
Jeder Luftspalt zwischen der Kontaktfläche des Messkopfs und dem Ende der Schraube verhindert, dass
die Schallenergie in die Schraube übertragen wird. Der Spalt muss mit einer geeigneten Koppelflüssigkeit
gefüllt werden. In der Regel wird ein flüssiges Koppelmittel zwischen dem Messkopf und der Schraube
aufgetragen. Da die Schallimpedanz der Flüssigkeit näher bei der des Messkopfs und des
Schraubenmaterials als bei der von Luft liegt, bildet das Koppelmittel einen kontinuierlichen Pfad für den
ausgehenden Impuls und das zurückkehrende Echo.
Viele Flüssigkeiten sind als ein adäquates Koppelmittel verwendbar, Flüssigkeiten mit einer geringeren
Schalldämpfung resultieren jedoch in besseren Ergebnissen. Flüssigkeiten, die Glyzerin enthalten, bieten
eine solche geringe Impedanz, und mit einem für die Ultraschallprüfung hergestellten Koppelmittel, wie dem
mit diesem Messgerät gelieferten, werden die besten Ergebnisse erzielt.
Der einzige Zweck des Koppelmittels ist, den Luftspalt zwischen dem Messkopf und dem Schraubenende
zu füllen. Dies ist am einfachsten mit einer Flüssigkeit zu erzielen, deren Viskosität ausreicht, sie in Position
zu halten. Substanzen mit sehr hoher Viskosität können jedoch eine derart dicke Schicht zwischen dem
Messkopf und der Schraube bilden, dass Messfehler auftreten. Zudem können viskose Substanzen
Luftblasen einschließen, die eine adäquate Energieübertragung verhindern.
Das mit Ihrem Messgerät gelieferte Ultraschall-Koppelmittel ist am besten geeignet. Tragen Sie nur die
geringste Menge Koppelmittel auf, die zum Füllen des Luftspalts benötigt wird, und setzen Sie den
Messkopf sorgfältig auf, so dass etwaige eingeschlossene Luft oder überschüssiges Koppelmittel aus dem
Spalt gedrückt wird.
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