Bei der Ultraschall Echo-Echo Materialdickenmessung werden mehrere Echos ausgewertet. Dieses Verfahren zur Materialdickenmessung eignet sich insbesondere für beschichtete Werkstücke. Wird der Ultraschall-Sensor auf dem beschichteten Werkstück platziert, wird bei einer Puls-Echo Messung die Beschichtung mit in die Materialstärke einberechnet. Dabei entsteht ein Fehler welcher auf die unterschiedlichen Schallgeschwindigkeiten von Beschichtungswerkstoff und Grundmaterial zurückzuführen ist. Bei einem mit Kunststoff beschichteten Stahlwerkstück liegen zwischen den Schallgeschwindigkeiten Unterschiede von 3000 … 4000 m/s. Wird die Schallgeschwindigkeit im Messgerät auf Stahl eingestellt würde bei einer Messung der Gesamtmaterialstärke die Beschichtung mit einer falschen Schallgeschwindigkeit vermessen was zu einem fehlerhaften Ergebnis führt. Zudem ist bei der Materialdickenmessung zumeist nicht das Ziel, die Stärke einer Beschichtung zu messen –dafür verwendet man Schichtdickenmessgeräte- sondern die Materialdicke des Trägermaterials. Durch die Echo-Echo Funktion des Ultraschall-Dickenmessgerätes wird die Beschichtungsstärke von der Gesamt Materialstärke abgezogen. So lässt sich mit dem Ultraschall Echo-Echo Materialdickenmessgerät die Dicke eines beschichteten Werkstückes messen, ohne dass die Beschichtungsstärke mit in das Gesamtergebnis einberechnet wird.
Ultraschall Sensoren für die Materialdickenmessung
Bei der Materialdickenmessung spielt bezüglich der Sensorauswahl insbesondere das Werkstoffgefüge des zu prüfenden Materials eine wichtige Rolle. Wie bereits beschrieben funktioniert die Materialdickenmessung umso besser, je homogener das Werkstoffgefüge ist. Metallgitter Strukturen sind ideal da die Ultraschallwellen ohne große Streuverluste durch den Werkstoff geleitet werden. Bei Gusswerkstoffen wie z.B. Gusseisen sind die Streuverluste aufgrund von Graphiteinlagerungen in der Regel deutlich größer. Dadurch sind die Energieverluste der Ultraschallwellen größer wodurch die Eindringtiefen reduziert werden. Bei sehr inhomogenen Werksoffen, wie z.B. GFK oder CFK ist die Wandstärkenmessung mit einem Materialdickenmessgerät sehr schwierig bzw. häufig nicht möglich.
Um dieser Problematik zu entgegnen, besteht bei dem Ultraschall Echo-Echo Materialdickenmessgerät von PCE Instruments die Möglichkeit, verschiedene Sensoren auszuwählen. Dabei gilt als Grundregel, je inhomogener der Werkstoff, desto tiefer sollte die Ultraschall Sondenfrequenz sein. Je dünner Materialdicken sind und je genauer die Messung sein soll, desto höher sollte die Sondenfrequenz ausgewählt werden. Für dünnwandige Werkstücke wäre beispielsweise der 7 MHz Ultraschall Sensor geeignet. Bei Gusswerkstoffen und auch bei Kunststoffen wären 2,5 MHz auszuwählen. Standardmäßig wird das Ultraschall Materialdickenmessgerät mit 5 MHz E-E Sensor ausgeliefert. Mit 5 MHz wird man relativ vielen Anwendungen gerecht, sobald es wie oben beschrieben etwas anspruchsvoller in einem speziellen Bereich wird, macht ein Sondenwechsel Sinn. Die E-E Funktion ermöglich zudem die Messung von Wandstärken durch Beschichtungen hindurch. Die anderen Sonden verfügen über diese Funktion nicht.
Das Ultraschall Echo-Echo Materialdickenmessgerät ist auch für Hochtemperaturanwendungen geeignet. Für Anwendungen mit hohen Oberflächentemperaturen bis 300 °C kann einen Hochtemperatur Sensor mit 5 MHz verwendet werden. Zu beachten ist hierbei, dass spezielles Koppelgel benötigt wird, welches entsprechenden Temperaturen standhalten kann. Außerdem ist auch zu beachten, dass Schallgeschwindigkeiten temperaturabhängig sind. Bei höheren Temperaturen sollte für eine größere Genauigkeit geprüft werden wie groß die möglichen Abweichungen der Schallgeschwindigkeit aufgrund von Temperaturänderungen sind. Bei Stahl verringert sich die Schallgeschwindigkeit um ca. 1% bei einer Temperaturerhöhung um ca. 50 °C. Bei einer 300°C heißen Oberfläche können demnach Messabweichungen von einigen Zehntel Millimeter entstehen, wenn im Materialdickenmessgerät eine Schallgeschwindigkeit eingegeben wird, welche für den entsprechenden Werkstoff eigentlich nur für Temperaturen bei ca. 20°C gilt.