3.6 Justierkonzepte
Der Begriff „Justierung” bezeichnet drei Verfahren mit Ultraschallprüfgeräten: 1. Schallgeschwindigkeit/Nullpunktkalibrierung, die für alle neu eingesetzten Prüfteile oder Prüfköpfe durchgeführt werden muss, 2. Justierstandards, die zur Einstellung einer Prüfung mit einem Justierkörper durchgeführt wird und 3. Kalibrierung für Zertifizierungen, die regelmäßig überprüft, dass das Gerät richtig misst.
Schallgeschwindigkeit/Nullpunktjsutierung
Ein Ultraschallprüfgerät misst Dicke, Tiefe oder Abstand durch sehr präzise zeitgesteuerte Echos. Um die Zeitmessungen in Abstandsmessungen umzuwandeln, muss das Gerät mit der Schallgeschwindigkeit im Prüfmaterial und mit der Nullpunktverschiebung, die für Gerät, Prüfkopf oder Echoform erforderlich sind, programmiert werden. Dieses Verfahren ist unter Schallgeschwindigkeit/Nullpunktjustierung bekannt. Die Genauigkeit von Dicken-, Tiefen- oder Abstandsmessungen ist nur gewährleistet, wenn die Kalibrierung genau und sorgfältig durchgeführt wurde. Eine falsche Justierung führt zu ungenauen Messwerten. Allgemein ist die Justierung ein einfaches Verfahren. Justierungen für verschiedene Materialien und Prüfköpfe können gespeichert und schnell aufgerufen werden.
Bei der Schallgeschwindigkeitsjstierung misst das Prüfgerät die Schallgeschwindigkeit in einer Referenzprobe des Prüfmaterials und speichert diesen Wert zur Berechnung der Dicke aus den gemessenen Zeitintervallen. Hauptfaktoren, die die Schallgeschwindigkeit beeinflussen, sind Dichte, Elastizität und Zusammensetzung des Materials, Gefügestruktur und Temperatur. Bei der Nullpunktjustierung mit dem Prüfgerät wird ein Justierkörper aus dem gleichen Material und mit bekannter Dicke verwendet, um eine Nullpunktverschiebung zu berechnen, die den Anteil der gesamten gesendeten Impulse kompensiert, die andere Faktoren als den tatsächlichen Schallweg im Prüfteil repräsentiert. Der Hauptfaktor, der den Nullwert in Anwendungen zur Fehlererkennung häufig beeinträchtigt, ist der Vorlaufkeilvorlauf oder die Zeitdauer, die die Schallwelle benötigt bis sie den Sensor verlässt. Andere Faktoren schließen Verzögerungen durch elektronische Vorlaufstrecken, Kabel und Koppelmittel ein.
Das empfohlene Justierverfahren von Schallgeschwindigkeit und Nullpunkt ist eine Zwei-Punkt-Justierung mittels Justierkörper verschiedener Dicken aus dem Prüfteilmaterial, deren Abmessungen präzise bekannt sind. Bei Anwendungen zur Fehlererkennung wird die Zwei-Punkt-Justierung oft mit einem IIW-Justierkörper durchgeführt, der verschiedene Schallweglängen bereitstellt. Der Prüfkopf ist an lange und kurze Schallwege bekannter Länge gekoppelt. Das Gerät misst die Impulslaufzeit und der Prüfer gibt die bekannte Dicke oder den bekannten Abstand ein. Mit diesen vier verfügbaren Prüfdatenpunkten, den zwei eingegebenen Werten der Dicke und des Abstands plus der gemessenen Impulslaufzeit berechnet das Gerät die eindeutige Schallgeschwindigkeit und den Nullwert, der die Gleichung löst. Diese Werte werden dann für Messungen verwendet und können als Teil der Konfiguration gespeichert werden.
Die meisten modernen Digitalprüfgeräte haben Softwareanzeigen, die den Prüfer durch das erste Justierverfahren von Schallgeschwindigkeit und Nullpunkt führen. Dieses Verfahren wird genauer in Abschnitt 4 beschrieben.
Justierstandards
Hier wird eine spezifische Prüfung mit entsprechenden Justierkörpern oder ähnlichen Referenzstandards durchgeführt. Normalerweise umfasst dies das Festlegen eines Signalamplitudenlevels von einem Referenzstandard zum Vergleich mit Angaben des Prüfteils. Details erforderlicher Justierstandards sind üblicherweise in den vom Nutzer festgelegten Verfahren für jede spezifische Prüfung dokumentiert.
Kalibrierzertifikat
Im Kalibrierzertifikat wird die Messgenauigkeit und Linearität eines Ultraschallgeräts unter spezifischen Prüfbedingungen dokumentiert. Im Fall von Prüfgeräten werden sowohl horizontale (Tiefe oder Abstand) als auch vertikale (Amplitude) Zertifizierungen bereitgestellt. Diese Zertifizierung wird regelmäßig entsprechend anerkannter Standards oder Normen, wie ASTM E-317 oder EN12668, durchgeführt. Die Messgenauigkeit unter dokumentierten Prüfbedingungen wird normalerweise mit der vom Hersteller festgelegten Toleranz für ein gegebenes Gerät verglichen. Im Falle von älteren analogen Geräten muss das Kalibrierzertifikat manuell mit einem Prüfer, der die Prüfdaten erfasst, durchgeführt werden. Digitale Geräte werden hingegen häufig in einem automatisierten Verfahren mit der Computersoftware, die relevante Parameter überprüft, zertifiziert.
Da die Messgenauigkeit bei der Fehlererkennung sehr von den richtigen Einstellungen sowie der Integrität des Geräts abhängt, liegt es in der Verantwortung des Prüfers, die Messgenauigkeit auf dem Niveau zu überprüfen, das er für eine bestimmte Prüfung benötigt. Dies ist üblicherweise durch das Überprüfen der Messwerte mittels entsprechender Justierkörper problemlos durchzuführen.
