Ultraschallprüfung: Simulation von Wellenarten und Schallfeldern
K. J. Langenberg, R. Marklein, K. Mayer, Universität Gh Kassel
ABSTRACT
Gängige Begriffe und Fakten der Ultraschallprüfung - beispielsweise Wellenarten, Reflexion und Transmission, Schallfelder von Winkelprüfköpfen, Nahfeldlänge - werden fast stets anhand monochromatischer Ultraschallsignale erklärt und veranschaulicht (man vergleiche das Krautkrämer-Plakat "Die Ultraschallprüfung"). Ultraschallprüfung ist aber in der Regel eine Impulsprüfung, und die Ausbreitung, Abstrahlung und Beugung von Impulsen elastischer Wellen kann anhand von Computersimulationen, beispielsweise mit dem EFIT-Code, sichtbar gemacht werden. Hierdurch werden elementare physikalische Effekte wie Reflexion, Transmission, Modenkonversion, Totalreflexion etc. äußerst anschaulich erklär- und verstehbar. Die Anwendung und Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf die Schallfeldabstrahlung von Prüfköpfen erhellt sofort die Funktionsweise von Long-Senkrecht-, Winkel-, "Kriechwellen"- und Rayleighwellen-Prüfköpfen, womit nicht nur Begriffe wie "Nahfeld, Fokus, Fernfeld, Divergenzwinkel" anschaulich, sondern auch Effekte wie die stets existierende Verkopplung von Druck- und Schwerwellen augenfälllig werden.
Die Verfügbarkeit von Computertechnologie in der ZfP macht es heute möglich, die Physik der Ultraschallprüfung nicht nur zum Zwecke der Ausbildung zu veranschaulichen; Parametervariationen der Simulation einer Prüfsituation geben dem Prüfer ein völlig neues Werkzeug der Ultraschallsignalinterpretation in die Hand.
