D2 Ultraschall-C-Scan

Thema

Dieses Modell prüft Laminate zerstörungsfrei mittels Ultraschall mit der Impuls-Echo-Technik: Ein Wandler sendet einen Ultraschallimpuls in das Laminat aus und empfängt anschließend das von diesem Impuls erzeugte Echo, sobald er auf eine Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Materialbereichen trifft. Da der Impuls an jeder Grenzfläche ein Echo erzeugt, kann das Innere des Laminats beschädigungsfrei untersucht werden.

Die Laufzeit dieses Ultraschallimpulses – die Zeitspanne zwischen dem Aussenden des Impulses und dem Empfang des Echos durch den Wandler – bestimmt die Tiefe des Defekts, der das Echo erzeugt hat: Da sich der Impuls mit bekannter Geschwindigkeit im Laminat ausbreitet, lässt sich die zurückgelegte Strecke vor der Reflexion direkt aus dieser Laufzeit ermitteln. Eine längere Laufzeit des Impulses führt zu einer proportional größeren Tiefe des detektierten Defekts; eine kürzere Laufzeit führt zu einer geringeren Tiefe.

Ob ein Ultraschallimpuls an einer bestimmten Grenzfläche ein Echo erzeugt, hängt vom akustischen Impedanzkontrast an dieser Grenzfläche ab: Weisen die beiden Bereiche an der Grenzfläche sehr unterschiedliche akustische Impedanzen auf, wird ein großer Teil des Impulses reflektiert, anstatt sich auszubreiten. Ein größerer akustischer Impedanzkontrast an der Grenzfläche führt zu einem höheren Reflexionskoeffizienten – dem Anteil des an dieser Grenzfläche reflektierten Impulses –, ein kleinerer Kontrast hingegen zu einem niedrigeren.

Ein besonders hoher Reflexionskoeffizient an einer bestimmten Grenzfläche deutet innerhalb des Laminats auf das Vorhandensein einer Delamination, eines Hohlraums oder eines anderen inneren Defekts hin: Die Luft im Spalt einer Delamination oder eines Hohlraums besitzt eine deutlich andere akustische Impedanz als das umgebende feste Laminat. Dieser ausgeprägte Kontrast führt gemäß der bekannten Beziehung zu einem wesentlich höheren Reflexionskoeffizienten als dem, der vom intakten Inneren des Laminats erzeugt würde. Die Tatsache, dass dieser Reflexionskoeffizient so hoch ist, bedeutet, dass diese Stelle im Laminat als innerer Defekt identifiziert wird.

Dieses Modell, das mittels Ultraschall-Impuls-Echo-Prüfung geöffnet wird, detektiert daher gezielt ein weiteres Modell innerhalb dieser Gruppe, nämlich jenes, das die Delamination des Laminats beschreibt: Die Laufzeit des Impulses bestimmt die Tiefe eines Defekts, und sein hoher Reflexionskoeffizient deutet darauf hin, dass es sich bei diesem Defekt insbesondere um eine Delamination handelt. Somit bestätigt dieses Modell experimentell, wo und wann innerhalb des Laminats das von jenem anderen Modell beschriebene Kriterium für die Delaminationsausbreitung erfüllt wurde.

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