Akustische Rissprüfung von Nockenringen in der Serienfertigung 1 ...

G. Wirth Akustische Rissprüfung
punkt-Laservibrometer berührungslos durchgeführt, wodurch eine aufwendige Kontaktierung
zur zuverlässigen Signaleinkopplung wie bei herkömmlichen piezokeramischen Körperschallaufnehmer
überflüssig ist. Die Laservibrometrie ermöglicht eine Analyse im Bereich von
nahe 0Hz bis etwa 250 kHz, wobei die Signale mit hoher Präzision und weitestgehend frei von
Störeinflüssen gemessen werden.
Das Messprinzip der Laservibrometrie beruht auf dem Dopplereffekt. Monochromatisches Licht
der Frequenz fe eines HeNe-Lasers wird in einem optischen Strahlteiler, wie in Abbildung 6
dargestellt, in einen Mess- und einen Referenzstrahl aufgeteilt. Der Messstrahl wird auf die
Oberfläche des Prüflings gerichtet und reflektiert. Das Licht erfährt dabei eine Modulation der
Frequenz fr = fe + fd in Abhängigkeit von der Oberflächengeschwindigkeit vd des Prüflings,
fd=2vd/λ, wobei λ die Wellenlänge des Laserlichts bezeichnet. Im Laservibrometer wird das
reflektierte Licht mit dem in der Braggzelle um eine Frequenz fb verschobenen Referenzstrahl
interferiert. Der Detektor wandelt das resultierende Licht in ein zur Oberflächengeschwindigkeit
des Messobjektes proportionales elektrisches Signal um, das anschliessend analog demoduliert
wird.
4.3 Merkmalsextraktion
Abbildung 6: Funktionsweise eines Laservibrometers
Aus den Messsignalen können prinzipiell zwei unterschiedliche Arten von Merkmalen generiert
werden, die Resonanzfrequenzen sowie deren Dämpfungsgrade. Im vorliegenden Fall haben
Vorstudien ergeben, dass die Resonanzfreuqenzen für eine zuverlässige Unterscheidung zwischen
Nockenringen mit und ohne Riss ungeeignet sind. Dagegen stellen die Dämpfungsgrade
für das geforderte Fehlerkriterium eindeutige Merkmale dar. Gute Nockenringe besitzen geringere
Dämpfungsgrade und damit längere Ausklingzeiten als gerissenen Nockenringe.
Zunächst wird für jedes Signal das Maximum bestimmt und damit der Zeitpunkt der Erregung
als Referenzzeitpunkt festgelegt. Anschliessend wird der Betrag des Signals gebildet und durch
stückweise Maximumsuche die Signalhüllkurve approximiert. Die einzelnen lokalen Maxima
werden logarithmiert und aus den einzelnen Werten eine Regressionsgerade berechnet. Der
Schnittpunkt der Regressionsgeraden mit der Abszisse ergibt die Ausklingzeit.
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