Ultraschall - Einzelsatz

Versuchsmaterial

Buchen

In diesem Versuch wird ein Ultraschallimpuls von einem Prüfkopf mit entsprechendem Koppelmittel in ein Werkstück geschickt. Der Schall wird an einem innen liegenden Hindernis (oder an der Unterseite des Werkstückes) reflektiert und von einem Empfänger neben dem Prüfkopf aufgenommen. Mit Hilfe der ermittelten Laufzeit wird die Materialtiefe errechnet.

Der Hersteller des benutzten Messgerätes ist die 1949 in Wuppertal gegründete Firma KARL DEUTSCH Prüf- und Messgerätebau GmbH + Co KG. Sie stellt eine Vielzahl von Messgeräten zur Werkstoffprüfung her.

Vorwiegend werden die hier eingesetzten, so genannten Echometer in der Industrie gebraucht, um Werkstoffe auf innere und äußere Risse, sowie Luftblasen und ähnliches, was deren Stabilität gefährden könnte, zu prüfen.

Die Universität Wuppertal entwarf in Zusammenarbeit mit der Firma KARL DEUTSCH einen Versuch für Schülerinnen und Schüler mit dem Echometer 1071. Die Untersuchungen sollen die Schülerinnen und Schüler einmal mit Geräten aus der Industrie vertraut machen. Sie sollen sie kennen lernen und erfahren, dass man unter Nutzung von einfachen physikalischen Formeln Messgeräte dieser Art bauen kann. Andererseits sollen die Schülerinnen und Schüler Anwendungen des Weg-Zeit-Gesetzes sowie die praktische Anwendung von Ultraschall kennen lernen und verinnerlichen. Das Weg-Zeit-Gesetz, wie es z.B. durch eine Fahrbahn vermittelt wird, sollte bekannt sein.

Im Versuch sollen die Schülerinnen und Schüler eine Ausfräsung in einem unbekannten Werkstück mit Hilfe des Echometers ausmessen und anschließend die Daten entweder in einem selbst gezeichneten Diagramm oder mittels Excel darstellen.

Eine Messung mit Excel (in Einmillimeterabständen) könnte wie im Bild gezeigt aussehen. Es ist zu erkennen, dass sich eine Art innere Treppe im Stahl befindet.

Um noch mehr Praxisnähe zu schaffen, kann bei Bedarf ein einzelnes Stück Eisenbahngleis mit eingebohrten Fehlern gebucht werden, dessen Tiefe die SchülerInnen mittels des Echometers ermitteln können.

In einem weiteren Versuch können die SchülerInnen die Verschiedenen Schallgeschwindigkeiten von mehreren Stoffen bestimmen. Es können natürlich auch die Schallgeschwindigkeiten selbst mitgebrachter Materialien getestet werden. Die Voraussetzung an diese ist lediglich, dass sie eben sind und dessen Dicke (Tiefe) bekannt ist.