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Ultraschall-Doppelbogenerkennung: Funktionsprinzip, Materialgrenzen und Einrichtung

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Ultraschall-Doppelbogenerkennung: Funktionsprinzip, Materialgrenzen und Einrichtung

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Die Doppelbogenerkennung ist eine Klassifizierungsmessung.
Bei einem Ultraschall-Doppelbogensensor sind Sender und Empfänger auf gegenüberliegenden Seiten des Materialwegs angeordnet. Das akustische Signal, das kein Blatt, ein Blatt oder zwei Blätter durchquert, verändert sich, da jede Grenzfläche zwischen Luft und Material die Energie unterschiedlich durchlässt, reflektiert und dämpft. Die Steuerung klassifiziert das empfangene Signal als fehlendes Blatt, Einzelblatt, Doppelblatt oder einen Fehlerzustand.

Das aussagekräftige Ergebnis ist keine allgemeine Dickenmessung. Es handelt sich um eine zuverlässige Entscheidung zwischen definierten Materialzuständen, während sich die Blätter bewegen, flattern, überlappen, knittern, die Charge wechseln oder mit Druck und Beschichtungen versehen sind. Ein Schwellenwert, der bei einem Papierstapel funktioniert, kann bei einer Kunststofffolie, einer Metallfolie, Wellpappe, einem Klebeetikett, einem nassen Bogen oder einer neuen Materialcharge versagen. Die Anwendung muss anhand repräsentativer Proben eingelernt und validiert werden.

Warum Ultraschall Schichten unterscheiden kann
Luft und feste Materialien weisen sehr unterschiedliche akustische Impedanzen auf. Wenn sich in der Luft ausbreitender Ultraschall auf ein Blatt trifft, dringt nur ein Teil der Energie hindurch. Ein zweites Blatt führt zu weiteren Grenzflächen und oft zu einer dünnen Luftschicht zwischen den Blättern, wodurch sich die empfangene Amplitude, Wellenform, Phase oder Korrelation ändert. Ein fehlendes Blatt erzeugt eine andere Reaktion. Die genaue Unterscheidung hängt von Material, Dicke, Porosität, Steifigkeit, Beschichtung, Oberflächenstruktur, Frequenz, Winkel, Sensorgeometrie und Elektronik ab.

Zusammengepresste Bleche ohne Luftspalt lassen sich unter Umständen schwerer unterscheiden als locker voneinander getrennte Bleche. Umgekehrt kann ein zerknittertes Einzelblech variable Winkel und Weglängen erzeugen, die einer Doppelblech-Signalantwort ähneln. Der Sensor misst daher den akustischen Zustand des Stapels und zählt nicht die sichtbaren Kanten.