AirTech Prüfköpfe

Herkömmliche Prüfköpfe für die Tauchtechnik würden bei Luftankopplung wegen der großen akustischen Fehlanpassung zwischen Wandler und Luft Amplitudenverluste von bis zu -90 dB aufweisen. Daher sind spezielle Prüfköpfe für eine luftgekoppelte Prüfung erforderlich. In der Ultraschallprüfung werden vorwiegend piezokeramische Wandler eingesetzt, denn sie zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad bei der Wandlung zwischen elektrischer und akustische Energie aus. Die hohe akustische Impedanz des Piezomaterials erfordert eine λ/4-Anpassschicht an die umgebende Luft. Diese Anpassung bildet einen schmalbandigen Frequenzfilter, so dass im Zeitbereich „lange“ Ultraschallimpulse erzeugt werden.

Für robuste industrielle Anwendungen bieten wir piezoelektrische Prüfköpfe im Frequenzbereich von 50 bis 300 kHz an. Diese relativ niedrigen Frequenzen im Vergleich zur konventionellen Ultraschallprüfung sind wegen der frequenzabhängigen Schwächung in Luft erforderlich. Abbildung 1 zeigt unsere AirTech Prüfköpfe, die technischen Daten sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Trotz unterschiedlicher Prüffrequenzen haben alle unsere Prüfköpfe den gleichen Einspanndurchmesser und lassen sich dadurch schnell wechseln. 

Die durchschnittliche Empfindlichkeit der Wandler bis 200 kHz beträgt -31 dB. Bei einer Sendespannung von 200 Vss beträgt die Empfangsspannung in Durchschallungsanordnung ohne Prüfkörper ca. 5,5 Vss. Ein zwischen dem Sende- und Empfangsprüfkopf platzierter Prüfkörper reduziert die Empfangsspannung typischerweise um ca. 80 dB. Zusätzlich verursacht ein zu detektierender Schaden im Prüfkörper einen Amplitudenabfall von ca. 20 dB, was zu einer Empfangsspannung von ca. 55 µVss führt. Aus diesem Grund müssen Prüfköpfe für die Luftankopplung eine hohe Empfindlichkeit aufweisen, wenn Schadensanzeigen nicht im Rauschpegel untergehen sollen.

Abb. 1: Übersicht AirTech Prüfköpfe

Abb. 2: Anwendungsbeispiel

 AirTech
50
AirTech
75
AirTech
120
AirTech
200
AirTech
300
Frequenz50 kHz75 kHz125 kHz200 kHz300 kHz
Bandbreite5 kHz9 kHz13 kHz21 kHz68 kHz
Max. Spannung1500 Vss1000 Vss800 Vss500 Vss400 Vss
Aktiver-Ø44.5 mm30.0 mm19.0 mm11.0 mm7.1 mm
Nahfeldlänge73 mm50 mm32 mm18 mm12 mm
Schallbündel-Ø13 mm8 mm5 mm3 mm2 mm
Wellenlänge in Luft6.8 mm4.5 mm2.8 mm1.7 mm1.1 mm
Empfindlichkeit-33 dB-31 dB-32 dB-33 dB-52 dB

Tab. 1: AirTech-Prüfköpfe

Die AirTech Prüfköpfe sind sehr robust und zuverlässig. Alle Prüfkopftypen wurden einem über 12-monatigen Dauertest mit jeweils höchster Sendespannung und 100 Hz Pulsfolgefrequenz unterzogen. Sie zeigten keine messbaren Alterungserscheinungen und sind deshalb für Industrieeinsätze bestens geeignet.

Alle unsere Prüfköpfe sind als AirTech XX-R Version mit einem eingebauten ultra-rauscharmen Vorverstärker verfügbar (siehe Abbildung 3). Der Verstärker liefert eine Verstärkung von 52 dB. Hierdurch können Kabellängen von über 100 Metern zwischen Prüfkopf und Prüfsystem verwendet werden.
Fokussierte Prüfköpfe können wir auf Anfrage anbieten.

Abb. 3: AirTech 200-R Empfangsprüfkopf mit eingebautem ultrarauscharmen Vorverstärker