Es wird eine Ultraschallprüftechnik vorgestellt, die einen Infrarot-Laser für die Ultraschallerzeugung und für den Empfang der Ultraschallwellen einen kapazitiven luftgekoppelten Wandler benutzt. Mit Pulsdauern von 4-7 ns und Pulsenergien von 40-400 mJ werden durch den Punktlaser Longitudinal-, Transversal- und Oberflächenwellen am seitlichen Schienenkopf erzeugt, die auf der gegenüberliegenden Seite des Schienenkopfes mit dem luftgekoppelten Wandler im Abstand zur Oberfläche von bis zu 8 cm im Frequenzbereich von 50 kHz bis 2 MHz nachgewiesen werden. Bei einer Neigung von 6,5 Grad zur Schienenoberflächennormale hat die Empfangsamplitude ihren Maximalwert. Vor Beginn der Untersuchungen werden die Schienen keiner Reinigung unterzogen, so dass die Empfangssignale allen negativen Einflüssen ausgesetzt sind, die durch Schmutz, Oxidschichten und Oberflächenrauigkeiten verursacht werden. Oberflächenfehler unterbrechen das Empfangssignal der Rayleighwelle, innenliegende Fehler unterbrechen dagegen das Empfangssignal der Longitudinal- und Transversalwelle. Auch die wiedergegebenen Frequenzspektren der Empfangssignale zeigen einige rissbedingte Unterschiede. Neben den punktförmigen werden auch linienförmige Laserpulsquellen mit Pulsenergien zwischen 100 und 360 mJ/Puls untersucht. Bei der linienförmigen Laserquelle wird der größte Teil der Laserenergie in Rayleighwellen umgewandelt, die sich senkrecht zur Pulslinie ausbreiten. Typische Schienenfehler in Form von seitlich unterschiedlich ausgebildeten Krempen am Schienenkopf können mit den linienförmigen Laserquellen besser nachgewiesen werden als mit den punktförmigen. Abschließend wird auf den Nachweis quer zur Schienenlängsachse verlaufende Oberflächenfehler hingewiesen, wobei Laserauftreffpunkt und Empfangsort des luftgekoppelten Wandlers 15 cm voneinander entfernt sind. (Brekow, G.)
Point and line source laser generation of ultrasound for inspection of internal and surface flaws in rail and structural materials
Ultraschallerzeugung mit punkt- und linienförmigen Laserquellen für die Schienen- und Bauwerkstoffprüfung auf Innen- und Oberflächenfehler
Research in Nondestructive Evaluation ; 13 , 4 ; 189-200
2001
12 Seiten, 10 Bilder, 2 Tabellen, 44 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
Laser-generated acoustic signal interaction with surface flaws on rail wheels
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