Ultraschall messen im Megahertz-Bereich
High-Purity-Anwendungen erfordern zunehmend eine Überwachung und Regelung der Ultraschallleistung
Die Überwachung der Frequenz und Leistung ist bei Reinigungsanwendungen mit Ultraschall im Bereich von 250 bis 2.000 kHz ein wichtiges Instrument zur Qualitätssicherung. Eine neue, auf Laserakustik basierende Technologie erlaubt nun die kontaktlose Inline-Überwachung im hochfrequenten Bereich bis zwei Megahertz.
Hochfrequenter Ultraschall wird eingesetzt, wenn feinste Partikel und minimale filmische Kontaminationen von empfindlichen beziehungsweise fein strukturierten Oberflächen abzureinigen sind. Dies ist beispielsweise in der Halbleiterfertigung, Mikrosystemtechnik und -elektronik, Präzisionsoptik, Analyse-, Laser- und Vakuumtechnik sowie in der Medizintechnik der Fall.
Um die für eine einwandfreie Funktion definierten Sauberkeitsanforderungen zuverlässig zu erzielen und dabei eine Beschädigung oder Beeinträchtigung der sensiblen Bauteile zu vermeiden, sind die regelmäßige Überprüfung der Schwingcharakteristik und die Berechnung reinigungsrelevanter Kennzahlen wesentliche Qualitätsparameter. Für diese Anwendungen hat Ecoclean den Messbereich der Acoustic Performance Measurement (APM)-Technologie, mit der bisher Ultraschallfrequenzen bis 132 kHz kontaktlos inline erfasst werden konnten, auf Basis der Laserakustik bis zwei Megahertz erweitert.
Vorteile durch kontakt- und bewegungsfreie Messung
Im Gegensatz zu Hydrophonen erfolgt die Messung mit der APM-Lösung ohne direkten Kontakt zum Medium sowie bewegungsfrei. Dadurch ergeben sich verschiedene Vorteile. So sind Kontaminationen der Medien durch das Messsystem ausgeschlossen und es kann auch bei Anwendungen mit aggressiver Chemie eingesetzt werden, ohne das Bad zu verschmutzen oder die Messtechnik zu beschädigen.
Die bewegungsfreie Messung sorgt außerdem dafür, dass sie reproduzierbar und inline durchgeführt werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die APM-Technologie, Ultraschallfrequenz und Schalldruck selbst durch „Wände“ hindurch zu detektieren. Sie kann daher auch bei geschlossenen Reinigungs- und Spülbecken, die beispielsweise beim Einsatz von Druckwechselverfahren (Vakuum-Flutreinigungsverfahren wie PPC – Pulsated Pressure Cleaning) erforderlich sind, sowie bei Kammerreinigungsanlagen eingesetzt werden. Für einen schnellen und einfachen Funktionscheck der für das APM-System eingesetzten laserakustischen und Kondensatormikrofone am Einsatzort stehen entsprechende Handkalibratoren zur Verfügung.
Stationäre Anwendung oder portable Lösung
Angeboten wird das Messsystem sowohl als stationäre Lösung als auch in einer portablen Ausführung für gelegentliche Kontrollen. Bei der stationären Variante wird das Mikrofon am Transportautomaten befestigt. Anschließend werden die mit Ultraschall ausgestatteten Reinigungs- und Spülwannen nacheinander angefahren und die Messungen berührungsfrei durchgeführt, so dass die Ergebnisse vergleichbar sind.
Die ermittelten Werte für Ultraschallfrequenz und -leistung werden an die Software der Messlösung übertragen, durch Algorithmen ausgewertet und mit den zuvor definierten und hinterlegten Sollwerten abgeglichen und gespeichert.
Bei Abweichungen gibt das System eine Warnung beziehungsweise Fehlermeldung aus. Anwender, die das klassische APM-System für niederfrequenten Ultraschall im Einsatz haben, aber auch Ultraschall mit Frequenzen über 132 kHz, beispielsweise in Spülprozessen nutzen, können Mikrofon und Auswerteeinheit einfach tauschen und damit sowohl nieder- als auch hochfrequenten Ultraschall monitoren.
Für Messungen mit der portablen Ausführung wird das Mikrofon mittels einer Halterung auf das jeweilige Ultraschallbecken ausgerichtet und erfasst das Schwingspektrum in der Wanne. Bei der Analyse und Auswertung durch die Software werden die gemessenen Ist-Werte mit den als Referenzwerte definierten Soll- Kenngrößen für die jeweilige Behandlungsstation abgeglichen. Alle Messungen werden in PDF-Berichten für einen lückenlosen Nachweis dokumentiert.
Die mobilen Kontrollmessungen bietet das Unternehmen herstellerunabhängig auch als Serviceleistung für Reinigungsanlagen an, in denen Ultraschall verbaut ist.
Ecoclean GmbH
www.ecoclean-group.net