Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallprüfung

Mit Hilfe von Ultraschall können Fehler bzw. Ungänzen im Volumen und an den Oberflächen von Bauteilen bzw. technischen

Komponenten nachgewiesen werden. Ein Vorteil der bei der Ultraschallprüfung bevorzugt eingesetzten Impuls-Echo-Technik,

ist die hervorragende Nachweisbarkeit von flächigen Trennun ^¬ gen, wie beispielsweise Rissen. Voraussetzung für einen zuverlässigen Nachweis ist, dass die im Prüfkörper vorhandenen

Fehler geeignet angeschallt werden. Ultraschallprüfungen werden sowohl in der Fertigung als integrierte Prüfung zum Zweck

der Qualitätssicherung als auch als wiederkehrende Prüfung im

Rahmen von Wartung und Instandhaltung zur Gewährleistung der

weiteren Gebrauchseignung des PrüfObjektes eingesetzt.

Grundsätzlich werden bei einer Ultraschallprüfung im Impuls- Echo-Verfahren lediglich diejenigen Fehler nachgewiesen, deren

Ultraschallecho empfangen wird. Die Frage, ob ein solches von

einem Fehler reflektiertes Ultraschallecho mittels der verwen ^¬ deten Prüfeinrichtung detektiert wird oder nicht, ist also

maßgeblich von der geometrischen Anordnung zwischen Sensor,

Empfänger und dem im Prüfkörper vorhandenen Fehler sowie von

den Reflektionseigenschaften dieses Fehlers abhängig.

Um ein möglichst vollständiges Schadensbild des zu prüfenden

Werkstückes bzw. Prüfkörpers zu erhalten, wird das zur Prüfung

verwendete Schallfeld an einer Vielzahl von verschiedenen

Punkten aus einer Vielzahl von verschiedenen

Einschallrichtungen in das zu prüfende Volumen eingekoppelt.

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 Auf diese Weise können die zu prüfenden Volumenbereiche und

Oberflächen weitgehend erfasst werden. Üblicherweise wird zu

diesem Zweck die Oberfläche des Prüfobjektes mit einem

Prüfkopf abgerastert, so dass eine Vielzahl verschiedener

Einkoppelpunkte angefahren werden kann. Um außerdem möglichst

viele verschiedene Einschallrichtungen abzudecken, weist ein

solcher Prüfkopf in der Regel mehrere in unterschiedliche

Richtungen orientierte Ultraschallwandler auf. So wird das zur

Prüfung verwendete Ultraschallfeld üblicherweise senkrecht als

auch in einem Winkel von 45° zur Oberfläche des Prüfkörpers in

diesen eingekoppelt.

Das beschriebene Rasterverfahren führt jedoch zu relativ langen Prüfzeiten. Soll die Prüfung automatisiert durchgeführt

werden, so sind aufwendige Manipulatoren zur Realisierung

einer solchen Rasterbewegung notwendig. Schließlich bleibt

nach wie vor eine gewisse Unsicherheit bei der Prüfbewertung,

da weder alle denkbaren Einkoppelpunkte noch alle denkbaren

Einschallrichtungen so abgedeckt bzw. angefahren werden kön- nen, so dass die Fehlerart und Fehlergeometrie stets zuverläs ^¬ sig abgeleitet werden kann. Diese Unsicherheit in der Bewer ^¬ tung der Prüfergebnisse kann zu unnötigem Ausschuss in der

Fertigung oder zu einer Beeinträchtigung der technischen Sicherheit führen.

Grundsätzlich werden Art und Anzahl der in einem Prüfsystem

verwendeten Ultraschallsensoren anhand der gestellten Prüfaufgabe optimiert. Dabei sind sowohl die Zugänglichkeit der Prüf- oberfläche als auch die Aussagekraft der Prüfung im Hinblick

auf eine potentielle Fehlerkonfiguration zu beachten.

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 Eine bekannte technische Weiterentwicklung in der Ultraschall ^¬ technik stellt die sogenannte Gruppenstrahlertechnik dar. Bei

dieser Technik übernimmt ein Gruppenstrahlerprüfköpf die Funk ^¬ tion mehrerer Ultraschallsensoren. Mit Hilfe eines

Gruppenstrahlerprüfköpfes kann sowohl der Einschallwinkel als

auch die Fokussierung des Schallfeldes elektronisch gesteuert

werden. Die Gruppenstrahlertechnik stellt jedoch relativ hohe

Anforderungen an die Prüfelektronik, bei nach wie vor langen

Prüfzeiten. Die Prüfzeiten bleiben hoch, da mit Hilfe der

Gruppenstrahlertechnik lediglich die Anzahl der benötigten

Einzelsensoren durch den Einsatz des Gruppenstrahlers reduziert werden kann; die Anzahl der Prüftakte bleibt jedoch

grundsätzlich unverändert. Ziel heutiger Ultraschallprüfungen ist neben einer qualitativen oftmals auch eine quantitative Aussage über das Schadens ^¬ bild des Prüfkörpers. So ist neben der Lage des Fehlers auch

die Fehlerart sowie dessen Ausdehnung von Interesse. Anhand

des Ergebnisses einer quantitativen Prüfung kann die weitere

Gebrauchseignung des Prüfobjektes mit größerer Sicherheit

beurteilt werden. Je nachdem wie gravierend der gefundene

Fehler ist kommt als Maßnahme der Ausschluss von der weiteren

Verwendung, eine Reparatur des Prüfobjektes oder die Freigabe

für den weiteren Betrieb in Betracht.

Im Rahmen der quantitativen zerstörungsfreien Prüfung wird

außerdem eine 3D-Visualisierung der Prüfbilder angestrebt. Mit

Hilfe der Gruppenstrahlertechnik werden bereits Prüfergebnisse

in dieser Form visualisiert, wobei die erzeugten Prüfbilder in

der Regel als B- und C-Bilder im Querschnitt bzw. in Drauf ^¬ sicht mit bekannten tomographischen Techniken visualisiert

werden. Eine wirkliche 3D-Bildgebung ist jedoch derzeit noch

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 nicht möglich. Stattdessen werden lediglich 2D-Bilder zu 3D- Bildern zusammengesetzt, wobei auf Grund der begrenzten Anzahl

von Einschallrichtungen der Nachteil in Kauf genommen wird,

dass das System nicht empfindlich auf flächige Trennungen mit

beliebigen Orientierungen schräg zur Messebene ist.

Ein wichtiger Teilbereich der Ultraschallprüfung ist die Bohrlochprüfung (engl.: Boresonic Inspection) . Diese wird unter

anderem bei hohl gebohrten Turbinenwellen oder Achsen von

Eisenbahnradsätzen eingesetzt. Ultraschallsysteme zur Bohr ^¬ lochprüfung sind kommerziell am Markt verfügbar.

Bei diesen bekannten Ultraschallsystemen wird eine rotierende

Prüflanze in eine in einem Prüfkörper vorhandene Kavität,

üblicherweise ein zentral in dem Prüfkörper vorhandenes Bohr ^¬ loch, eingeführt. Alternativ zur Rotation der Prüflanze kann

das zur Untersuchung vorgesehene Werkstück um diese Prüflanze

rotiert werden. Solche Ultraschallsysteme arbeiten nach dem

Prinzip der Ultraschallmehrkanaltechnik. Mehrere im Prüfkopf- System vorhandene Ultraschallsensoren koppeln die zur Prüfung

verwendeten Ultraschallfelder unter verschiedenen Einschallwinkeln von der Innenseite des Werkstückes, also aus Richtung

des Bohrloches, in das Material des Prüflings ein. In der

Regel werden neben Sensoren, deren Ultraschallfeld senkrecht

zur Längsachse des Prüfkörpers orientiert ist auch diskrete

Sensoren eingesetzt, deren Ultraschallfeld um 45° gegenüber

der Längsachse geneigt ist. Mit Hilfe letzterer Sensoren kön ^¬ nen über den sog. Winkelspiegeleffekt vor allem in Umfangs- richtung des Prüfkörpers verlaufende Außenanrisse nachgewiesen

werden. Ein Verfahren, mit welchem in Längsrichtung des Werkstückes verlaufende Außenanrisse nachgewiesen werden können,

geht beispielsweise aus der DE 199 52 407 AI hervor.

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 Die detektierten Fehler werden anhand von Bezugsreflektoren,

deren Lage im Werkstück bekannt ist, räumlich zugeordnet,

sowie nach Größe und Ausdehnung bewertet. Als Bezugs- oder

Ersatzreflektoren werden beispielsweise an der Außenseite

eines zum Prüfobjekt artgleichen Testkörpers vorhandene Nuten

oder in dessen Volumen eingebettete Kreisscheibenreflektoren,

welche ideal zur jeweiligen Einschallrichtung orientiert sind,

verwendet. Ein Nachteil dieser bekannten Prüfverfahren ist die

relativ lange Prüfzeit, da eine beispielsweise schraubenförmi ^¬ ge Abtastung der Bohrlochoberfläche erfolgt. Außerdem führt

der Befundnachweis über Ersatzreflektoren dazu, dass reale

Fehler mit anderen Reflexionseigenschaften nur schwach oder

gar nicht detektiert werden. Eine quantitative Bewertung der

Befunde hinsichtlich ihrer Art und Ausdehnung ist ebenfalls

nur sehr bedingt möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie

eine Vorrichtung zur Ultraschallprüfung anzugeben, welches /

welche hinsichtlich der notwendigen Prüfzeiten sowie hinsichtlich Fehlernachweis und Fehlerbewertung gegenüber den aus dem

Stand der Technik bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen verbessert ist. Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfah ^¬ ren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen

nach Anspruch 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand

der abhängigen Ansprüche. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ultraschallprüfung

wird in einem ersten Schritt ein Prüfkopf innerhalb einer in

einem Prüfkörper vorhandenen, sich in einer Axialrichtung

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 erstreckenden Bohrung angeordnet. Der Prüfköpf erstreckt sich in Axialrichtung und weist eine Mehrzahl von in dieser Axialrichtung hintereinander angeordneten und untereinander beabs- tandeten Sensorringen auf. Diese erstrecken sich jeweils in

einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung und weisen jeweils

eine Mehrzahl von untereinander beabstandeten Ultraschallwandlern auf. Die Ultraschallwandler sind in einem Segment eines

jeweiligen Sensorringes angeordnet, welches sich in Umfangs- richtung des jeweiligen Sensorringes auf zumindest einer Teil- strecke eines Umfangs des jeweiligen Sensorringes erstreckt.

Die Ultraschallwandler unterschiedlicher Sensorringe können

dabei - in Axialrichtung betrachtet - sowohl hintereinander

als auch leicht gegeneinander versetzt angeordnet sein. In

einem weiteren Verfahrensschritt wird ein von einem Segment

eines Sensorrings ausgehender Ultraschallprüfpuls in den Prüf ^¬ körper eingekoppelt. Dabei werden die Ultraschallwandler synchron oder sequentiell zur Emission gleichartiger Einzelpulse

angeregt. Synchron bedeutet dabei, dass mehrere, insbesondere

alle in einem Segment eines Sensorrings liegenden Ultraschall- wandler gleichzeitig angeregt werden. Die Superposition dieser

Einzelpulse ergibt den Ultraschallprüfpuls . In einem weiteren

Verfahrensschritt werden ein erstes Echosignal mit einem ers ^¬ ten Ultraschallwandler und ein zweites Echosignal mit einem

zweiten Ultraschallwandler des Prüfkopfes empfangen. Dies gilt

für beliebige erste und zweite Ultraschallwandler des gesamten

Prüfköpfes. Sowohl das erste als auch das zweite Echosignal

sind durch eine Reflexion des eingekoppelten Ultraschallprüf- pulses an ein und demselben in dem Prüfkörper vorhandenen

Fehler bedingt. Der erste und der zweite Ultraschallwandler

sind räumlich voneinander beabstandet angeordnet. Die hier

verwendeten Ultraschallwandler sind vorzugsweise so dimensioniert, dass sie in Axialrichtung einen Schallfeldöffnungswin-

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 kel von bis zu 120° aufweisen, welcher somit über den bei

herkömmlichen Ultraschallverfahren verwendeten Ultraschallwandlern vorhandenen Schallfeldöffnungswinkel von bis etwa 20°

deutlich hinausgeht. Durch eine derartige Ausgestaltung der

Ultraschallwandler wird erreicht, dass der von einem Ultraschallwandler erzeugte Ultraschallpuls einen größeren Bereich

beschallt, wobei ein in einem Werkstück vorhandener Fehler

unter einem größeren Aspektwinkelbereich erfasst wird. Außerdem wird durch den weiteren Schallfeldöffnungswinkel ermög- licht, dass gleichzeitig Longitudinal-/ und Transversalwellen

erzeugt werden.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Messwerte des

ersten und zweiten Echosignals zur Bestimmung des Ortes

und/oder der Lage des Fehlers im Prüfkörper relativ zu dem

ersten und zweiten Ultraschallwandler ausgewertet. Die Orts- /Lagebestimmung wird umso präziser, je mehr erste und zweite

Ultraschallwandler in einem Prüfköpf verwendet werden. Unter einem Prüfkopf wird im vorliegenden Zusammenhang kein

konventioneller Prüfkopf mit lediglich einem Ultraschallwandler, welcher in eine feste Abstrahlrichtung emittiert, verstanden. Als Prüfköpf wird vielmehr ein PrüfköpfSystem, welches eine Vielzahl von Ultraschallwandlern umfasst, angesehen.

Der Begriff Prüfkopf soll aus Gründen der Lesbarkeit trotzdem

beibehalten werden.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ultraschallprüfung liegt

die folgende Erkenntnis zu Grunde:

Da es sich bei der Überlagerung von Ultraschallfeldern in

einem Werkstück grundsätzlich um ein lineares Problem handelt,

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 ist es unerheblich, ob der in Rede stehende Ultraschallprüf- puls durch synchronen oder sequentiellen Betrieb der Ultraschallwandler in den Prüfkörper eingekoppelt wird. Werden die

Ultraschallwandler sequentiell betrieben, so werden die emp- fangenen Signale nachträglich - rein rechnerisch - überlagert.

Das gleiche gilt, wenn die in einem Segment eines jeweiligen

Sensorringes angeordneten Ultraschallwandler zur Einkopplung

des Ultraschallprüfpulses in den Prüfkörper eingesetzt werden.

Der in einem durch die Größe dieses Segmentes definierten

Öffnungswinkel in den Prüfling eingekoppelte Ultraschallprüf- puls kann - rein rechnerisch - mit einem weiteren Prüfpuls

überlagert werden, welcher von dem entsprechenden Segment nach

einer Drehung des Prüfkopfes ausgesendet wird.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird daher der Prüfkopf

zwischen der Einkopplung zweier aufeinanderfolgender Ultraschallprüfpulse um die Axialrichtung L rotiert. Gemäß einer

Weiterbildung wird eine Vielzahl von Prüfpulsen zur Abtastung

des Prüfkörpers in diesen eingekoppelt und der Prüfkopf wird

entlang einer in Axialrichtung orientierten Prüfstrecke bewegt. Bevorzugt wird der Prüfköpf derart rotiert bzw. bewegt,

dass ein erstes Schallfeld eines ersten Prüfpulses und ein

zweites Schallfeld eines zweiten Prüfpulses einander teilweise

überlappen.

Da es sich bei der Überlagerung von Ultraschallfeldern grundsätzlich um ein lineares Problem handelt, können die zur Prüfung verwendeten Ultraschallfelder nachträglich rechnerisch

überlagert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die

einzelnen während einer Rotation des Prüfkopfes um die Axial ^¬ richtung ausgesendeten Prüfpulse - rein rechnerisch - so über-

Nr \ND\ 090053 \P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-01-Beschreibung. rtf 01.10.2010 0 lagert werden, so dass das zur Prüfung vorgesehene Ultra ^¬ schallfeld eine Ringwelle ergibt.

Bevorzugt erfolgt eine Ultraschallprüfung in der Art und Wei- se, dass zunächst der Ultraschallprüfköpf entlang der Axial ^¬ richtung der Bohrung verfahren wird, wobei lediglich ein Segment des Prüfkörpers abgetastet wird. Beispielsweise wird

lediglich ein Viertelsegment des Prüfkörpers in Axialrichtung

abgetastet. Anschließend wird der Prüfköpf um einen entspre- chenden Winkel gedreht, und es erfolgt erneut eine Abtastung

des Prüfkörpers, diesmal in einem benachbarten Segment. Nach

einer entsprechenden Anzahl von Abtastfahrten werden die Ergebnisse durch Überlagerung der jeweils einander zuzuordnenden

Ultraschallprüfpulse zu einer Ringwelle überlagert, und die

Echosignale ausgewertet.

Gemäß einer alternativen Verfahrensvariante wird der Ultra ^¬ schallprüfkopf nach Aussendung eines Prüfpulses um einen ent ^¬ sprechenden Winkel, beispielsweise 45° gedreht, wobei an- schließend ein weiterer Prüfpuls ausgesendet wird. Nach einer

vollständigen Drehung lässt sich wiederum rein rechnerisch aus

den ausgesandten Ultraschallprüfpulsen eine Ringwelle rekonstruieren . Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Prüfkopf derart

rotiert, dass ein in einer Ebene senkrecht zu der Axialrich ^¬ tung zwischen einer ersten Position, in der ein erster Ultraschallprüfpuls ausgesendet wird und einer zweiten Position, in

der ein zweiter Ultraschallprüfpuls ausgesendet wird, gemesse- ner Rotationswinkel kleiner ist als ein ebenfalls in einer

Ebene senkrecht zur der Axialrichtung gemessene Öffnungswinkel

des Schallfeldes des ersten bzw. zweiten Ultraschallprüfpul-

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 ses. Mit anderen Worten wird der zwischen Aussendung des ersten und zweiten Ultraschallprüfpulses gelegene Rotationswinkel

gerade so gewählt, dass die in den entsprechenden Positionen

ausgesandten Ultraschallprüfpulse einander überlappen. In

Folge dieser Überlappung kann die rechnerische Superposition

der Ultraschallprüfpulse sichergestellt werden.

Alternativ zu einer segmentweisen Ausstattung der Sensorringe

mit Ultraschallwandlern kann gemäß einer weiteren Ausführungs- form der Prüfkopf derart ausgestaltet sein, dass die Ultra ^¬ schallwandler zumindest eines Sensorringes entlang des voll ^¬ ständigen Umfangs auf dem jeweiligen Sensorring angeordnet

sind. Besonders bevorzugt sind die Ultraschallwandler gleich ^¬ mäßig entlang des Umfangs des betreffenden Sensorringes ver- teilt. Die Ultraschallwandler des Prüfköpfes werden nun bevorzugt derart synchron oder sequentiell angesteuert, dass der

Ultraschallprüfpuls die Form einer senkrecht zu der Axialrich ^¬ tung propagierenden Ringwelle annimmt. Bei der sequentiellen

Ansteuerung ergibt sich die Ringwelle wiederum anhand einer

rechnerischen Überlagerung der Einzelpulse.

Unter dem bereits mehrfach verwendeten Begriff einer Ringwelle

ist eine von der Oberfläche der Bohrung ausgehende, senkrecht

zur Axialrichtung in den Prüfkörper hinein propagierende Ult- raschallwelle zu verstehen. Die Ringwelle ist in Axialrichtung

divergent. Bei Betrachtung des Grenzfalls einer Bohrung mit

beliebig kleinem Durchmesser kollabiert die Schallquelle einer

solchen Ringwelle zu einer sich entlang der Axialrichtung

erstreckenden Quelle mit einer Linienapertur, die der Apertur

des Sensorelementes in Achsrichtung entspricht. Auch physika ^¬ lisch nicht ideale Wellen sollen als Ringwellen bezeichnet

werden. Eine solche nicht ideale Ringwelle entsteht beispiels-

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 weise dann, wenn zu ihrer Erzeugung eine Anzahl von Ultraschallwandlern verwendet wird, deren Apertur und Abstand in

Umfangsrichtung größer sind, als durch das Sampling Theorem

vorgegeben .

Vorteilhaft kann mit Hilfe der vorgesehenen Ringwelle das

Volumen des Prüfkörpers gleichförmig durchschallt werden. Die

Wahrscheinlichkeit einen im Volumen oder an der Oberfläche des

Prüfkörpers vorhandenen Fehler zu detektieren, kann auf diese

Weise gesteigert werden. Da außerdem zum Empfang der von den

Fehlern ausgehenden Echosignale mehrere Ultraschallempfänger

vorgesehen sind, kann nach den bekannten Regeln der Ultraschalltomographie eine dreidimensionale Rekonstruktion der

Lage und Größe der Reflektoren im Volumen des Prüfkörpers

durchgeführt werden. Diese dreidimensionale Rekonstruktion

kann auch ein phasensensitives Verfahren sein, das besonders

präzise Abbilder hinsichtlich der Struktur bzw. Geometrie der

vorhandenen Fehler liefert. Gemäß einer weiterbildenden Ausführungsform werden zur Aussendung der Ringwelle die Ultraschallwandler eines einzelnen

Sensorrings angesteuert, während zum Empfang des Echosignals

die Ultraschallwandler mehrerer Sensorringe vorgesehen sind.

Da nunmehr eine Vielzahl von Ultraschallwandlern zum Empfang

der Echosingale bereit stehen, ist die Wahrscheinlichkeit bei

einer bestimmten Sendeposition auch tatsächlich das zugehörige

Echosignal mit mindestens einem der Ultraschallwandler zu

empfangen erhöht. Gemäß einer Weiterbildung wird zur Ultraschallprüfung des

Prüfkörpers eine Mehrzahl von Ultraschallprüfpulsen verwendet,

wobei der Prüfkopf in der Zeit zwischen der Emission zweier

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 Ultraschallprüfpulse entlang der Axialrichtung verschoben

wird. Bevorzugt wird der Prüfkopf dabei um eine Schrittweite

verschoben, welche der halben Wellenlänge des zur Prüfung

verwendeten Ultraschallprüfpulses - gemessen im Material des

Prüfkörpers - entspricht. Durch Verschiebung des Prüfköpfes um

eine halbe Wellenlänge, kann rechnerisch die effektive Apertur

der Ultraschallwandler vergrößert werden.

Gemäß einer weiteren Verfahrensvariante werden die zur Emissi- on der Ringwelle vorgesehenen Sensorringe in Axialrichtung

nacheinander angesteuert. Dabei ist jeweils nur einer der

Sensorringe zur Emission der Ringwelle vorgesehen, während die

Ultraschallwandler aller Sensorringe, also ggf. auch desjeni ^¬ gen Sensorrings, der zur Emission der Ringwelle vorgesehen

ist, zum Empfang der Echosignale vorgesehen sind. Mit anderen

Worten werden die Sensorringe des Prüfkopfes wie ein Lauflicht

nacheinander aktiviert. Der Empfang der Reflexionen erfolgt

stets mit Hilfe aller Sensorringe, wobei der synchrone Empfang

aller Ultraschallwandler aller Sensorringe besondere Vorteile

bezüglich der Prüfgeschwindigkeit bringt.

Besonders vorteilhaft ist die beschriebene Verfahrensvariante

dann, wenn außerdem der Abstand zwischen den Sensorringen - gemessen in Axialrichtung - der doppelten Wellenlänge ent- spricht. Nachdem nun ein oder mehrere Sensorringe, im Extrem ^¬ fall alle Sensorringe des Prüfkopfes einmal zur Emission ange ^¬ regt wurden, wird der Prüfkopf um eine halbe Wellenlänge in

Axialrichtung verschoben. Nachdem der Prüfköpf um eine Anzahl

von Schritten, welche dem Abstand der Sensorringe entsprechen,

verschoben wurde, wird die Apertur entsprechend dem Sampling

Theorem weiter aufgefüllt und die synthetische Apertur des

Messdatensatzes wächst um ein Ringsegment, d.h. um die Ausdeh-

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 nung eines Sensorrings, gemessen in Axialrichtung. Im weiteren Fortschritt kann eine nahezu beliebig große synthetische Aper ^¬ tur aufgebaut werden, die für eine dreidimensionale, hochauf ^¬ gelöste Bildrekonstruktion eine hinreichende Anzahl von Mess- daten enthält. Vorteilhaft können auf diese Weise auch weit

von der Messoberfläche entfernte Fehler mit hoher Auflösung

gemessen werden, da das Schallfeld aufgrund der großen synthe ^¬ tischen Apertur auch auf große Entfernungen synthetisch fokus- siert werden kann.

Ein weiterer Vorteil besteht in der hohen erreichbaren Prüfgeschwindigkeit, wobei gleichzeitig die Möglichkeit zur tomogra ^¬ phischen 3D-Rekonstruktion besteht. Bevorzugt können für die

Rekonstruktion die von den einzelnen Ultraschallwandlern emp- fangenen nicht gleichgerichteten Signale, die A-Bilder, verwendet werden, die in einer mathematischen Formulierung eine

Informationsmatrix bilden. Diese Informationsmatrix beschreibt

die Messinformation, die für eine tomographische Rekonstrukti ^¬ on zur Verfügung steht. Ein Prüfköpf mit einer Anzahl von n

Ultraschallwandlern, welche sowohl senden als auch empfangen,

bildet maximal eine Informationsmatrix mit n mal n Elementen,

wobei auf Grund des Reziprozitätstheorems die Elemente i,j die

gleiche Information beinhalten wie die Elemente j,i. Werden

vorteilhaft die m Ultraschallwandler eines Sensorrings gleich- zeitig angeregt und empfangen alle Ultraschallwandler einzeln,

so reduziert sich die Matrix auf (n/m) -n Elemente, die jeweils

die Summe an Informationen enthalten, die analog im Werkstoff

durch Schallfeldüberlagerung entsteht. Das System kann weiter auf den Fall reduziert werden, dass nur

ein Sensorring in einer Position des Prüfkopfes sendet. Die

Matrix enthält dann lediglich 1-n Elemente. In diesem Grenz-

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 fall kann vorteilhaft mit der höchsten Geschwindigkeit geprüft werden .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ultraschallprüfung eines

Prüfkörpers, der eine sich in einer Axialrichtung erstreckende

Bohrung aufweist, umfasst einen Prüfkopf und eine Verarbei ^¬ tungseinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

nach einem der Ansprüche 1 bis 12. Der Prüfköpf erstreckt sich

ebenso wie die Bohrung in einer Axialrichtung und weist eine

Mehrzahl von in Axialrichtung hintereinander angeordneten und

untereinander beabstandeten Sensorringen auf. Die auf den

Sensorringen angeordneten Ultraschallwandler können dabei - betrachtet in Axialrichtung - sowohl hintereinander als auch

leicht gegeneinander versetzt angeordnet sein. Letztere er- strecken sich in einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung

und weisen eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung der Sensorringe angeordneten Ultraschallwandlern auf.

Die bezüglich des Verfahrens genannten Vorteile gelten für die

Vorrichtung analog.

Gemäß einer ersten Ausführungsform sind die Ultraschallwandler

zumindest eines Sensorrings entlang des vollständigen Umfangs

auf dem Sensorring angeordnet. Bevorzugt sind die Ultraschall- wandler gleichmäßig entlang des vollständigen Umfangs auf dem

Sensorring angeordnet. Vorteilhaft erlaubt eine derartige

Vorrichtung die Aussendung einer Ringwelle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Sendeelemente in

Umfangsrichtung des Sensorringes voneinander um eine Strecke

beabstandet, die größer als die halbe Wellenlänge eines von

den Sendeelementen aussendbaren Prüfpulses - gemessen im Mate-

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 rial des Prüfkörpers - ist. Mit anderen Worten liegt der Ab ^¬ stand der Sendeelemente, betrachtet in Umfangsrichtung des

Sensorringes, bei einem Wert, welcher größer sein kann als

derjenige Wert, der durch das Sampling Theorem bestimmt ist.

Durch Einsatz geeigneter Filteralgorithmen können bei der

Auswertung der gewonnenen Messdaten die dadurch bedingten

Bildstörungen kompensiert werden.

Gemäß einer Weiterbildung sind die Sendeelemente von in Achs- richtung aufeinander folgenden Sensorringen - betrachtet in

einer Projektion in Achsrichtung des Prüfkopfes - in einer

gemeinsamen Umfangsrichtung des Prüfkopfes gegeneinander versetzt angeordnet. Bevorzugt sind die Sendeelemente aufeinan ^¬ derfolgender Sensorringe jeweils um einen identischen Drehwin- kel in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figu ^¬ ren der Zeichnungen näher erläutert. Sich entsprechende Bau ^¬ teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil eines Prüf ^¬ körpers sowie durch einen Prüfkopf,

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des aus Fig. 1 bekannten Prüf ^¬ körpers und Prüfkopfes,

Fig. 3a-f zeigen die simulierte Ausbreitung eines Prüfpulses

in einem Prüfkörper zu verschiedenen Zeitpunkten,

Fig. 4 zeigt eine 3D-Rekonstruktion eines zylindrischen Abschnittes eines Prüfkörpers,

Fig. 5-7 zeigen jeweils eine 2D-Proj ektion der in Fig. 4 ge- zeigten 3D-Rekonstruktion in eine xy-, yz- bzw. xz-Ebene.

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 Fig. 1 zeigt einen innerhalb einer Bohrung 26 befindlichen

Prüfköpf 2 in einem Längsschnitt. Der Prüfköpf 2 wird mit

Hilfe eines zu einer Prüflanze gehörenden Stabes 4 in die

Bohrung 26 eingeführt. Alternativ kann der Prüfköpf 2 mit

Hilfe einer Schub/Zug-Vorrichtung unter Einsatz einer flexiblen Welle in die Bohrung 26 eingeführt werden. Bei dem Prüfob ^¬ jekt soll es sich beispielhaft um eine Hohlwelle 6 handeln,

welche eine axial mittige Bohrung 26 aufweist. Der Prüfköpf 2

umfasst acht in Axialrichtung L hintereinander angeordnete

Sensorringe 81 bis 88. Im dargestellten Beispiel fällt die

Axialrichtung L der Bohrung mit einer Mittenlängsachse des

Prüfkopfes 2 zusammen. Jeder der Sensorringe 81 bis 88 umfasst

acht sowohl als Ultraschallsender als auch als Ultraschallempfänger dienende Ultraschallwandler 10. Die Position der Ultra- schallwandler 10 in Umfangsrichtung des Sensorrings 81 bis 88

verändert sich von einem Sensorring 81 bis 88 zum nächsten.

Dies führt dazu, dass in dem in Fig. 1 gezeigten Querschnitt

lediglich die Ultraschallwandler 10 der Sensorringe 82, 85 und

88 zu sehen sind. Die Sensorringe 81 bis 88, genauer deren

Ultraschallwandler 10 sind derart gegeneinander versetzt angeordnet, dass durch eine Drehung um 15° um die Axialrichtung L

ein Sensorring 81 bis 88 in den in Axialrichtung L folgenden

Sensorring 81 bis 88 übergeht. Beispielsweise geht der Sensor ^¬ ring 82 nach dreimaliger Drehung um 15° in den Sensorring 85

über.

Die in den Sensorringen 81 bis 88 vorhandenen Ultraschallwandler 10 werden beispielsweise federbelastet gegen die Innensei ^¬ te 12 der Hohlwelle 6 gedrückt. Zur Einkopplung eines Ultra- schallfeldes befindet sich zusätzlich ein geeignetes Koppelme ^¬ dium wie beispielsweise Öl in dem zwischen dem Prüfkopf 2 und

der Innenseite 12 der Hohlwelle 6 vorhandenen Spalt 14.

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 Zur Prüfung der Hohlwelle 6 auf einen beispielhaft dargestell ^¬ ten Fehler 16 wird ein Ultraschallprüfpuls in Form einer Ringwelle in den Prüfkörper, d.h. die Hohlwelle 6 eingekoppelt.

Die Einkopplung geschieht mit Hilfe der synchron arbeitenden

Ultraschallwandler 10 eines der Sensorringe 81 bis 88, wobei

beispielhaft der Sensorring 85 zur Aussendung der durch den

synchronen Betrieb der Ultraschallwandler 10 erzeugten Ringwelle vorgesehen ist. Es ist ebenso möglich, die Ultraschall- wandler 10 sequentiell zu betreiben, und die gewonnen Messsig ^¬ nale nachträglich rechnerisch zu überlagern.

In Fortführung des Konzeptes der sequentiellen Ansteuerung der

Ultraschallwandler 10 eines Sensorringes 81 bis 88 können

alternativ zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel

solche Sensorringe 81 bis 88 in den Prüfkopf 2 integriert

werden, welche lediglich entlang einer Teilstrecke des Umfangs

der jeweiligen Sensorringe 81 bis 88 mit Ultraschallwandlern

10 besetzt sind. Die Ultraschallwandler 10 sind in diesem Fall

zu einem Segment zusammengefasst .

Fig. 2 zeigt eine Querschnittansicht der Hohlwelle 6 und des

Prüfköpfes 2 auf Höhe des Sensorringes 85. Entlang des Umfangs

des Sensorringes 85 befinden sich 8 Ultraschallwandler 10,

welche synchron oder sequentiell betrieben werden können.

Alternativ kann der Sensorring 85 Prüfkopf 2 derart ausgestaltet sein, dass dieser lediglich in dem Segment 30 drei Ultra ^¬ schallwandler 10 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel wei ^¬ sen die entsprechenden Segmente der weiteren Sensorringe 81

bis 84, 86 bis 88 die gleiche Anzahl an Ultraschallwandlern

auf. Allerdings ist auch eine unterschiedliche Anzahl möglich.

Mit Hilfe eines Prüfkopfes 2 laut Ausführungsbeispiel, welcher

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 lediglich in den entsprechenden umfangsmäßig angeordneten

Segmenten der jeweiligen Sensorringe 81 bis 88 mit Ultra ^¬ schallwandlern 10 bestückt ist, kann die Prüfung der Hohlwelle

6 gemäß der im Folgenden beschriebenen Verfahrensvarianten

durchgeführt werden:

Mit Hilfe des zuvor beschriebenen Prüfkopfes 2 wird zunächst

lediglich ein Teilbereich, im dargestellten Beispiel in etwa

ein Viertel der Hohlwelle 6 entlang der Axialrichtung L abge- tastet. Nach dieser Prüffahrt wird der Prüfköpf 2 um bei ^¬ spielsweise 90° um die Axialrichtung L gedreht und ein benach ^¬ bartes Viertelsegment der Hohlwelle 6 wird abgetastet. Nach

vier Prüffahrten werden die von dem Segment 30 des Prüfkopfes

2 an einander entsprechenden Axialpositionen ausgesendeten

Ultraschallprüfpulse rechnerisch zu einer Ringwelle addiert.

Somit ergibt sich eine vollständige Abtastung der Hohlwelle 6

mit Hilfe von durch rechnerische Überlagerung erzeugten Ringwellen . Alternativ kann der Prüfkopf 2, nachdem die Ultraschallwandler

10 des Segmentes 30 zur Aussendung eines Ultraschallprüfpulses

angeregt wurden, um in zuvor erläuterten Beispiel zu bleiben,

90° gedreht werden, so dass ein weiterer Ultraschallprüfpuls

in das benachbarte Viertelsegment der Hohlwelle 6 abgegeben

werden kann. Erst nachdem die Hohlwelle 6 mit Hilfe einer

vollständigen Drehung des Prüfkopfes 2 abgetastet wurde, dies

erlaubt die rechnerische Überlagerung der gesendeten Prüfpulse

zu einer Ringwelle, wird der Prüfkopf 2 in Axialrichtung L

verfahren .

Für die weiteren Erläuterungen wird nun erneut auf Fig. 1

Bezug genommen, wobei erneut von einem Prüfkopf 2 ausgegangen

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 wird, der Sensorringe umfasst, welche entlang ihres vollstän ^¬ digen Umfangs mit Ultraschallwandlern 10 besetzt ist. Insbe ^¬ sondere sollen die Sensorringe 81 bis 88 des Prüfkopfes 2

entlang ihres vollständigen Umfangs gleichmäßig mit Ultra- schallwandlern 10 besetzt sein. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass der Ultraschallprüfpuls in Form einer Ringwelle

durch synchrone oder sequentielle Ansteuerung der Ultraschall ^¬ wandler 10 eines solchen Sensorringes 81 bis 88 erfolgt. Während lediglich einer der Sensorringe 81 bis 88 zur Aussen ^¬ dung der Ringwelle verwendet wird, sind zum Empfang der Echo ^¬ signale alle Sensorringe 81 bis 88, einschließlich des senden ^¬ den Sensorrings 85 vorgesehen. In Fig. 1 ist lediglich die

Emissionsrichtung E des von den Ultraschallwandlern 10 des

Sensorringes 85 ausgehenden Prüfpulses dargestellt. Ausgehend

von den Ultraschallwandlern 10 des Sensorringes 85 breitet

sich der Prüfpuls in Form einer Ringwelle in der Hohlwelle 6

als Prüfkörper aus. Dabei ist diese Ringwelle aufgrund der in

Axialrichtung L kleinen Abmessungen der Ultraschallwandler 10

in dieser Richtung stark divergent. Mit Auftreffen des Ultraschallprüfpulses auf den Fehler 16 entstehen Echosignale 20,

die von voneinander beabstandeten Ultraschallwandlern 10 empfangen werden. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um

die Ultraschallwandler 10 der Sensorringe 82, 85 und 88. Ana- log der bekannten Impuls-Echo-Technik, mit dem Unterschied,

dass nunmehr eine Vielzahl von Echosignalen 20 anstatt lediglich eines Echosignals verarbeitet werden, kann die Lage sowie

die Position des Fehlers 16 innerhalb der Hohlwelle 6 relativ

zu den Ultraschallempfängern, d.h. den Ultraschallwandlern 10

der Sensorringe 82, 85 und 88 bestimmt werden.

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 Die Ansteuerung der Ultraschallwandler 10 des Prüfkopfes 2

erfolgt mit Hilfe einer Verarbeitungseinheit 28, die über

geeignete Kabel mit den Ultraschallwandlern 10 verbunden ist.

Die Verarbeitungseinheit 28 steuert die Einkopplung des Ultra- schallfeldes in die Hohlwelle 6 und sorgt außerdem für die

Auswertung der von den Ultraschallwandlern 10 empfangenen

Echosignale 20.

Fig. 2 zeigt die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Situ- ation in einer Querschnittsansicht. Gezeigt ist ein Quer ^¬ schnitt der Hohlwelle 6 sowie des Prüfkopfes 2 auf der Höhe

des Sensorrings 85. Es soll nun beispielhaft davon ausgegangen

werden, dass die acht Ultraschallwandler 10 des Sensorrings 85

derart synchron betrieben werden, dass sie eine Ringwelle

emittieren, welche radial in Emissionsrichtung E in die Hohlwelle 6 als Prüfkörper propagiert. Zwei Wellenfronten 18 die ^¬ ser Ringwelle sind in Fig. 2 schematisch angedeutet. Der Ult ^¬ raschallprüfpuls wird von dem in der Hohlwelle 6 vorhandenen

Fehler 16 reflektiert, die Echosignale 20 werden von den räum- lieh beabstandeten Ultraschallwandlern 10 des Sensorringes 85

detektiert. Anhand dieser Echosignale 20 kann der Fehler 16 in

der in Fig. 2 dargestellten Schnittebene, d.h. einer Ebene

senkrecht zur Axialrichtung L, lokalisiert werden. Da nunmehr eine Lokalisation des Fehlers 16 sowohl in einer

Ebene parallel zur Axialrichtung L (vgl. Fig. 1) als auch in

einer Ebene senkrecht zu dieser Axialrichtung L möglich ist,

kann die räumliche Lage des Fehlers 16 relativ zum Prüfkopf 2

eindeutig bestimmt werden.

Im Folgenden soll ein weiteres konkretes Ausführungsbeispiel

erläutert werden. Es wird zu diesem Zweck beispielshaft davon

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 ausgegangen, dass die zu prüfende Hohlwelle 6 aus Stahl be ^¬ steht und mit einer Prüffrequenz von 4MHz untersucht wird. Der

Durchmesser der Innenbohrung der Hohlwelle 6 soll ebenfalls

beispielhaft 30mm betragen. Die Apertur der in den Fig. 1 und

2 gezeigten Ultraschallwandler 10 soll zwei Wellenlängen betragen, betrachtet in Umfangsrichtung des Sensorrings 81 bis

88. Dieser Wert ist ein anhand der konkreten technischen Prüfaufgabe zu optimierender Parameter, der die Anzahl der Prüfkanäle und die Qualität des Prüfbildes bestimmt. Da die Wellen- länge einer Longitudinalwelle bei einer Prüffrequenz von 4MHz

in Stahl in etwa 1,5mm beträgt, ist die Apertur der Ultra ^¬ schallwandler 10 in Umfangsrichtung in etwa 3mm.

Der Abstand A zwischen zwei Ultraschallwandlern 10 in Umfangs- richtung der Sensorringe 81 bis 88 beträgt in etwa 9mm (vgl.

Fig. 2) . Ein Sensorring 81 bis 88 umfasst jeweils acht Ultra ^¬ schallwandler 10, welche gleichmäßig über den Umfang des je ^¬ weiligen Sensorrings 81 bis 88 verteilt sind. Die Größe des

Abstandes A in Verbindung mit einer Schwingerapertur von zwei

Wellenlängen verletzt das Sampling Theorem. Die dadurch hervorgerufenen Artefakte können jedoch durch Einsatz geeigneter

Filteralgorithmen weitgehend aus den Messergebissen eliminiert

werden . Die Ultraschallwandler 10 von in Axialrichtung L aufeinanderfolgenden Sensorringen 81 bis 88 sind in Umfangsrichtung jeweils um 1,5mm gegeneinander verschoben; dies entspricht (abweichend von dem in Fig. 1, 2 gezeigten Ausführungsbeispiel)

einer Drehung des betreffenden Sensorringes 81 bis 88 um ca.

5,6°. Mit anderen Worten sind die Sensorringe 81 bis 88 so

gegeneinander verschoben, dass bei einem angenommenen neunten

Sensorring sich dessen Ultraschallwandler 10 wieder an der

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 gleichen Position befinden wie bei dem ersten Sensorring 81.

Da die Apertur der Ultraschallwandler 3mm und der Abstand A

zwischen den Ultraschallwandlern 9mm beträgt, folgt also nach

12mm der nächste Schwinger. Somit sind die Sensorringe 81 bis

88 um jeweils 1,5mm (1,5mm x 8 = 12mm) gegeneinander verdreht.

Der Abstand AS der Sensorringe 81 bis 88 (vgl. Fig. 1) beträgt

dreieinhalb Wellenlängen bei einer Elementapertur in axialer

Richtung von einer halben Wellenlänge, d.h. alle sechs Milli- meter befindet sich ein Sensorring 81 bis 88.

Zur Ultraschalluntersuchung der Hohlwelle 6 werden nacheinander alle Sensorringe 81 bis 88 zur Emission einer Ringwelle

angeregt, wobei die von einem Fehler 16 ausgehenden Echosigna- le 20 jeweils von allen Sensorringen 81 bis 88 empfangen werden. Nachdem die Sensorringe 81 bis 88 des Prüfkopfes 2 nach ^¬ einander durchgeschaltet wurden, ein solcher Vorgang soll auch

als Prüfzyklus bezeichnet werden, wird der Prüfkopf 2 in Axi ^¬ alrichtung L um eine halbe Wellenlänge verschoben. Nach acht

solcher Prüfzyklen erhält man eine vollständige Empfangsapertur über die gesamte Länge des Prüfkopfes 2, in welchem sich

die Sensorringe 81 bis 88 erstrecken.

Wird das Ultraschallsystem mit einer Impulsfolgefrequenz von

1kHz betrieben, und wird der Prüfkopf 2 bereits nach einem

Sendevorgang in Axialrichtung L verschoben, so entspricht dies

einer Prüfgeschwindigkeit von 750mm pro Sekunde. Werden alle

acht Sensorringe 81 bis 88 zum Senden eingesetzt, verlangsamt

sich die Prüfgeschwindigkeit um einen Faktor acht, und liegt

somit im Bereich von 100mm pro Sekunde. Mit einer solchen

Prüfgeschwindigkeit ließe sich eine Hohlwelle 6 von 2m Länge

in etwa 20s prüfen. Durch geringere Prüfgeschwindigkeiten

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 können stabilisierende redundante Datensätze bei Überlappung

der Sensorpositionen aufgenommen werden.

Fig. 3a-f zeigt eine Modellrechnung auf der Basis eines übli- chen elasto-dynamischen Codes für die Ausbreitung einer Ringwelle in einem akustisch isotropen Festkörper. Die Ringwelle

22 propagiert, ausgehend von der Schallquelle 24, in den Fest ^¬ körper hinein (vgl. Fig. 3a und b) . Erreicht diese die Fehler

16, bilden sich Echosignale 20 (vgl. Fig. 3c) . Die Ringwelle

22 passiert den Fehler 16, während sich die gestreuten Echo ^¬ signale 20 abhängig von der Geometrie der Fehler 16 mehr oder

weniger in entgegengesetzter Richtung im Festkörper ausbreiten. Um den Ort der Schallquelle 24, der hier der Einfachheit

halber nur punktförmig dargestellt ist, befinden sich auch die

Ultraschallempfänger zum Empfang der Echosignale 20, so dass

anhand der Laufzeit der Echosignale und mit Hilfe mehrerer

untereinander beabstandeter Empfänger die Position der Fehlers

16 innerhalb des Festkörpers bestimmt werden kann (vgl. Fig.

3d-f) .

Position und Form der detektierten Fehler 16 werden unter

Anwendung üblicher tomographischer Rekonstruktionsalgorithmen

in einem echten 3D-Bild des Prüfkörpers dargestellt. Dem Be ^¬ nutzer steht also ein dreidimensionales Schadensbild zu Verfü- gung, wie es beispielhaft in Fig. 4 gezeigt ist.

Fig. 4 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines zylind ^¬ rischen Abschnittes einer Hohlwelle 6 als Prüfkörper. Neben

einer zentralen Bohrung 26 als Kavität sind im Volumen vorhan- dene Fehler 161 bis 165 sichtbar.

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0 Neben der in Fig. 4 gezeigten 3D-Ansicht des Schadensbildes

können verschiedene Projektionen angezeigt werden, welche

beispielhaft in den Fig. 5 bis 7 gezeigt sind. So zeigt Fig. 5 eine Projektion der aus Fig. 4 bekannten dreidimensionalen Rekonstruktion in eine xy-Ebene . Die Fig. 6 und

7 zeigen weitere Projektionen der dieser dreidimensionalen

Rekonstruktion in die yz- bzw. xz-Ebene.

N:\ND\090053\P090053DE\P090053DE01\P090053 O\P090053 O-2010-10-0 l-Beschreibung . rtf 01.10.2010 0