Impuls-Echo-Verfahren

Übersicht

Das Impuls-Echo-Verfahren ist das wichtigste Verfahren der Ultraschallprüfung (UT) innerhalb der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP). Ein Prüfkopf sendet einen Schallimpuls in das Werkstück ein und empfängt die an Grenzflächen reflektierten Echos. Die Laufzeit des Impulses erlaubt Rückschlüsse auf die Lage innerer Ungänzen (z. B. Risse, Lunker, Einschlüsse).

Dieses GeoGebra-Programm simuliert die Prüfung mit einem Winkelprüfkopf. Der Schallimpuls breitet sich schräg im Werkstück aus. Je nach Stellung von Prüfkopf, Einschallwinkel und Ungänze entstehen unterschiedliche Schallwege – von der verpassten Ungänze über das direkte Echo bis zur Reflexion an der Werkstückrückwand.

Vorschau Impuls-Echo-Verfahren: Werkstück mit Winkelprüfkopf, Schallwegen und Ungänze
Impuls-Echo-Verfahren mit Winkelprüfkopf – interaktive Simulation

Einstellbare Parameter

Im GeoGebra-Programm können über Schieberegler folgende Größen eingestellt werden:

Eingabewerte und Regler
Regler Einheit Bedeutung
Werkstücklänge mm Länge des Prüfwerkstücks
Werkstückdicke mm Dicke des Prüfwerkstücks
Länge der Ungänze mm Ausdehnung des inneren Fehlers
Verschiebung Schallaustritt mm Position des Schallaustrittspunkts an der Oberfläche
Einschallwinkel ° Winkel des Schallimpulses im Werkstück

Anmerkung: Die Ungänze kann zusätzlich mit der Maus gedreht (Winkel der Ungänze) und verschoben werden. Damit lassen sich die drei Szenarien der Schritt-für-Schritt-Anleitung gezielt einstellen.

Angezeigte Werte

Schritt-für-Schritt-Anleitung

Schritt 1: Schallimpuls verfehlt die Ungänze

Der Schallimpuls läuft am Fehler vorbei und wird erst an der Werkstückrückwand reflektiert. Die Ungänze bleibt unentdeckt – kein Fehler-Echo am Prüfkopf. Diese Einstellung zeigt, warum die Prüfkopfposition und der Einschallwinkel sorgfältig gewählt werden müssen.

Schritt 1: Schallimpuls verfehlt die Ungänze, Reflexion nur an der Werkstückrückwand
Schritt 1: Der Schallimpuls läuft an der Ungänze vorbei

Schritt 2: Schallimpuls trifft die Ungänze direkt

Wird die Ungänze in den Schallweg gebracht, wird der Impuls am Fehler reflektiert und gelangt als Fehler-Echo zurück zum Prüfkopf. Der Sprungabstand kennzeichnet die horizontale Entfernung zwischen Schallaustrittspunkt und Treffpunkt.

Schritt 2: Schallimpuls trifft die Ungänze direkt und wird als Echo zurückreflektiert
Schritt 2: Direkter Treffer – Reflexion an der Ungänze

Schritt 3: Treffer nach Reflexion an der Werkstückunterseite

Der Schallimpuls wird zunächst an der Werkstückunterseite reflektiert und trifft erst danach auf die Ungänze (2. Reflexion). Das Echo erreicht den Prüfkopf verspätet – aus der Laufzeit allein ließe sich die Fehlerlage nicht ohne Weiteres ablesen. Auch hier wird der Sprungabstand angezeigt.

Schritt 3: Schallimpuls wird an der Werkstückunterseite reflektiert und trifft danach die Ungänze
Schritt 3: Ungänze wird nach Rückwandreflexion getroffen

Legende im Programm

Farbliche Kennzeichnung der Schallwege
Darstellung Bedeutung
Eingangsimpuls Vom Prüfkopf eingesendeter Schallimpuls
Reflektierter Eingangsimpuls An einer Grenzfläche zurückgeworfener Impuls
Reflexion an Ungänze Am inneren Fehler reflektierter Impuls
2. Reflexion Impuls nach erneuter Reflexion (z. B. an der Rückwand)

Anwendungsbereich

Das Programm eignet sich besonders für:

GeoGebra-Programm herunterladen

  • Anwendung online in GeoGebra öffnen
  • Interaktive Version: impuls-echo-simulation.ggb herunterladen

    Benötigt: GeoGebra Classic (Desktop oder Web-Version). Programm lokal speichern und mit GeoGebra öffnen.

    Hinweise zur Nutzung