TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Thermografischer Nachweis von Rotorblattstrukturen unter verschienden meteorologischen Bedingungen T2 - Fachveranstaltung "Rotorblätter von Windenergieanlagen" CY - Essen, Germany DA - 2013-06-12 PY - 2013 AN - OPUS4-28687 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Active Thermography a nondestructive testing method for damage assessment in concrete structures T2 - International workshop "Concrete conservation and preservation" CY - Gothenburg, Sweden DA - 2013-12-06 PY - 2013 AN - OPUS4-28688 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Direct comparison of two pyrometers and a low-cost thermographic camera for time resolved LWIR temperature measurements N2 - The contactless measurement of temperatures with pyrometers is state of the art and a number of different commercial devices are available. Alternatively, these temperature measurements can be performed by means of infrared cameras. In light of permanently falling costs, the application of IR cameras simply as contactless thermometers appears to be an alternative to the use of pyrometers. For a current study, the surface temperature development of a sample has to be measured and recorded with at least 20 Hz sampling rate in a temperature range between 0°C and 70°C and with a temperature resolution of 0.1 K. The absolute value of the temperature is not as important as relative changes. Due to disturbing irradiation in the SWIR and MWIR regions, the sensor should work in the LWIR. We compared two pyrometers and a low-cost infrared camera with regard to the requirements defined above. In this paper we describe the setup, the results and the data evaluation. Both, raw data and post processed data, were considered. Surprisingly, the infrared camera had by far the best performance of the considered devices. Particularly, due to the large number of pixel (160 x 120), the S/N could be reduced considerably compared to the pyrometers. We also studied the stability of the frame rate and the related time steps of the IR camera. Although the frame rate is unstable (running under Windows operating system), the output data for the time steps were found to be correct and the required time resolution was achieved. The application of IR cameras simply as contactless thermometers appears to be an alternative to the use of pyrometers. For a current study, the surface temperature development of a sample has to be measured and recorded with at least 20 Hz sampling rate in a temperature range between 0°C and 70°C and with a temperature resolution of 0.1 K. We compared two pyrometers and a low-cost infrared camera both sensitive in the LWIR only. Surprisingly, the infrared camera had by far the best performance of the considered devices. T2 - Thermosense XXXIX: Thermal Infrared Applications CY - Anaheim, CA, USA DA - 10.04.2017 KW - Contactless temperature measurement KW - Layer thickness KW - Pyrometer KW - Infrared camera PY - 2017 AN - OPUS4-43391 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Photothermische Schichtdickenmessung an Betonbeschichtungen - unter Laborbedingungen und auf der Baustelle N2 - Bei der Realisierung von Oberflächen-Schutz-System (OSS) auf Betonflächen ist die tatsächlich erreichte Dicke der Beschichtung ein wesentlicher Parameter, der über die Funktionalität und Langzeitstabilität der aufgetragenen Schicht entscheidet. Die Firma IBOS und die BAM haben in den letzten Jahren gemeinsam einen funktionstüchtigen Prototyp eines Messgeräts zur zerstörungsfreien Schichtdickenmessung für Bodenbeschichtungen entwickelt. Hierin wird die Abkühlkurve eines vorher erwärmten Bereichs berührungslos mit einer IR-Kamera erfasst und mit einem Modell verglichen, was die Bestimmung der Schichtdicke ermöglicht. Im Rahmen dieses Beitrags wird die Umsetzung der Methode unter Laborbedingungen und in der Praxis auf der Baustelle erläutert und diskutiert. T2 - Jahrestagung der DGZfP 2018 CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Betonbeschichtung KW - Oberflächenschutzsystem KW - Schichtdickenmessung PY - 2018 AN - OPUS4-44934 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Entwicklung einer reproduzierbaren und quantifizierbaren Heißluftquelle für thermografische Untersuchungen N2 - Der Beitrag beschreibt den Aufbau und die Entwicklung einer Heißluftquelle als Wärmequelle für die aktive Thermografie. Als Ausgangspunkt wird zunächst die Quellenlage betrachtet. In der Literatur über Thermografie spielt Heißluft als Wärmequelle nur in weniger als 0,1% eine Rolle, die Ursache dafür ist nicht bekannt. Es wird vermutet, dass dieser Erwärmungsmethode unterstellt wird, sie hätte Nachteile bezüglich Homogenität der Erwärmung sowie Leistungseintrag. In einer der raren Publikationen über einen Verfahrensvergleich schnitt die Heißluft-Thermografie jedoch nicht schlechter als die Vergleichsverfahren mit optischer Anregung ab, bei gleichzeitig deutlichem Zeitgewinn und geringerem technischen Aufwand. Danach wird der fertige Versuchsaufbau mit seinen wesentlichen Komponenten dargestellt. Der Einfluss der Geometrie der Luftaustrittsdüse auf die erreichbare Wärmeverteilung an einem flachen Blech wurde an mehreren Düsen untersucht. Hierbei erwies sich eine langgestreckte Umlenkdüse mit einer Strahlumlenkung von etwa 20° als optimal zur Erzeugung einer möglichst homogenen Erwärmung. Ein weiterer zu optimierender Parameter war die erreichbare Schaltdynamik des Heißgasstromes. Beim schnellen Schalten großer Volumenströme treten Druckstöße mit entsprechenden Temperaturänderungen auf. Hinzu kommt, dass der verwendete MFC (mass flow controller) bei großen Volumenströmen zum Einschwingen bei Schaltprozessen neigt. Daher enthält der Aufbau einen offenen Bypass zur Stabilisierung des Volumenstroms. Mit dem so realisierten Messplatz wurde die Reproduzierbarkeit der erzielten Erwärmung durch mehrfache Wiederholungsmessungen über einen längeren Zeitraum untersucht. Hierzu wurde ein auch zu Validierungszwecken genutzter PVC-Block mit 13 mm Dicke jeweils für 60 s erwärmt und die Oberflächentemperatur des PVC-Blocks mit einer IR-Kamera aufgezeichnet. Bei jeweiligem Neuaufbau ohne Justierhilfe ergab sich eine Reproduzierbarkeit von etwa 22% bei 5 Versuchen. Unter Nutzung einer Justierhilfe (Schablone für Abstand in der Kamerasoftware) ließ sich die Reproduzierbarkeit auf 5% bei 7 Versuchen reduzieren. Ein weiterer zu klärender Punkt war der erzielbare Wärmeeintrag im Vergleich zu einer Anregung mit Blitzlampen. Hierzu wurde eine Messung mit 60 s Heißluftheizung direkt mit einer Evaluierungsmessung mit Blitzlampen am gleichen PVC-Probekörper mit 4 FBB an der Rückseite verglichen. Die Inhomogenität der Erwärmung wurde durch eine Phasenauswertung unterdrückt. Die Phasenauswertung gestattete den Nachweis aller 4 FBB, wobei das Signal zu Rausch-Verhältnis bei der Heißlufterwärmung deutlich besser war. Der direkte Vergleich der Temperaturkurven zeigt, dass bei 60 s Heizlufterwärmung ca. 4,5 mal mehr Energie als bei der Blitzanregung vom Probekörper absorbiert wurde. Hieraus lässt sich die eingekoppelte Heizleistung mit 100 mW/cm² abschätzen. Das entspricht in etwa dem Niveau, wie es auch mit bewegten Halogenstrahlern, bewegten IR-Strahlern oder der Sonne erreicht wird. Diese Ergebnisse belegen, dass eventuell vorhandene Vorbehalte gegenüber einer Heißluft als Wärmequelle für die aktive Thermografie zumindest für thermisch langsame Materialien wie Kunststoffe oder mineralische Baustoffe unbegründet sind. Die Einsatzgrenzen bei der Untersuchung thermisch schnellerer Materialien wie Metalle steht noch aus, hier ist mit Abstrichen zu rechnen. Auf der anderen Seite lässt eine mögliche Düsenoptimierung noch deutliche Verbesserungen erwarten. T2 - Thermografiekolloquium der DGZfP 2019 CY - Halle, Germany DA - 19.09.2019 KW - Thermografie KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Heißluftquelle PY - 2019 AN - OPUS4-49217 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Active IR Thermography N2 - This is an overview about physics and principles of active thermography.The generation and detection of thermal contrasts is described. Two applications are explained more in detail: a large mural at a building wall heated by sun and crack detection supported by additional heating. T2 - NDT&E Advanced Training Workshop 2019 CY - Berlin, Germany DA - 12.06.2019 KW - NDT KW - Thermography KW - Civil engineering PY - 2019 AN - OPUS4-49790 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Elahi, Seyed Ahmad T1 - Searching for the first sign - crack initiation under fatigue loading in seawater-corroded structural S355 steel N2 - Corrosion caused by direct contact with seawater is the most important problem for technical systems and components made of steel in the maritime sector (quote). The loss of material associated with general corrosion leads to a weakening due to the associated reduction in cross-section. Besides, stress concentrations will occur at localized areas of corrosion called corrosion pits. With repeated loading, such pit may act as a nucleation site for fatigue cracks, which ultimately lead to the degradation of the fatigue strength of the material (quote). Due to the random nature of the spatial occurrence of such localized corrosion, the prediction of service life under fatigue loading is made even more difficult. Research shows that a significant portion of fatigue life is spent in the transition of a corrosion pit to a short fatigue crack and in the growth of such short cracks [1]. As a part of the MAXWind project, numerical models are developed that incorporate the evolution of pit morphology due to corrosion [2], associated geometric stress concentration [3], and pit to crack transition [4]. Experiments that represent actual corrosion pits are thus required to verify and validate such models and to determine the model parameters. As part of the project, structural steel coupons (used for manufacturing wind turbine monopile structures) were directly exposed to seawater in an offshore facility for 22 months. Subsequently, dog-bone shaped specimens were extracted from coupons from different corroded contact areas (underwater, water level, splash zone) for fatigue strength evaluation. This article describes selected results of fatigue tests (purely tensile at different load levels. The sample surfaces were monitored with an IR camera during the entire fatigue test. The aim of this observation was to record the spatial temperature distribution which can be correlated to the stress distribution on the sample surface. The occurrence of cracks is characterized by the appearance of closely neighboring regions with reduced (at the crack flanks) and increased (at the crack tip) internal stress [5]. The resulting temperature differences are very small but can be quantified using the lock-in technique (i.e. TSA - thermal stress analysis). In this study, different thermal signatures are considered, which can be used as an indicator for the first occurrence of macroscopic cracks. T2 - 21st International Conference on Experimental Mechanics CY - Bologna, Italy DA - 07.07.2025 KW - Thermoelastic effect KW - TSA KW - Thermal stress analysis KW - Internal stress distribution PY - 2025 AN - OPUS4-63721 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Jonietz, Florian T1 - 3D-Scannen mit integrierter thermografischer Qualitätsprüfung N2 - Sowohl die 3D-Formbestimmung als auch die Thermografie sind Verfahren der Qualitätssicherung. Im vorgestellten Projekt wird versucht, die beiden Methoden zusammenzuführen. Das Prinzip des für die Formbestimmung verwendeten 3D-Scanners beruht auf dem bereits bekannten Verfahren der Streifenlichtprojektion. Die Neuartigkeit des hier verwendeten 3D-Scanners besteht darin, dass nicht im sichtbaren, sondern im infraroten Spektralbereich gearbeitet wird. Dadurch wird es möglich, nicht die Reflexion, sondern die Wärmestrahlung des Prüfobjektes nach Absorption der eingebrachten Strahlung auszuwerten. Dies ermöglicht erstmals, transparente und stark absorbierende Oberflächen zu erfassen. Die Anregung mit Wärmestrahlung stellt das Bindeglied zum Verfahren der aktiven Thermografie für die Detektion verdeckter Schäden dar. Bei letzterem Verfahren wird der Wärmestau über Defekten beim Eindringen der Wärme in die Tiefe des Materials gemessen. Dabei stellen Defekte eine Störung des 3D-Scan-Verfahrens dar, während umgekehrt unregelmäßig geformte Oberflächen das thermografische Verfahren erschweren, d.h. der Messeffekt eines der Verfahren ist ein Störeffekt für das jeweils andere Verfahren. Es wird zum einen der Frage nachgegangen, inwieweit das 3D-Scan-Verfahren durch verdeckte Defekte beeinträchtigt wird, und zum anderen die Möglichkeit untersucht, den vorhandenen 3D-Scanner auch für die aktive Thermografie einzusetzen. Vor allem wurden CFK-Proben mit künstlich eingebrachten Defekten untersucht. Es werden die Möglichkeiten und Grenzen der vorhandenen Messapparatur für die Defekterkennung aufgezeigt. T2 - 3D-NordOst 2017 CY - Berlin, Germany DA - 7.12.2017 KW - Streifenprojektion KW - Zerstörungsrfreie Prüfung KW - Thermographic testing KW - 3D-Scanner PY - 2017 AN - OPUS4-43358 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stamm, Michael A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - EvalTherm - Weather-dependent passive thermography of unheated wind turbine blades N2 - Evaluation of passive Thermography for the inspection of wind turbine blades. Comparison of passive thermography from the ground with drone-supported images and active thermography. Better understand the influence of weather conditions through field measurements. Development of an inspection planning tool that incorporates weather forecasts. Use FEM simulations to predict thermal contrasts of different damages under different environmental conditions. T2 - Kolloquium CY - Saarbrücken, Germany DA - 28.09.2022 KW - Thermography KW - Wind turbine rotor blades KW - FEM PY - 2022 AN - OPUS4-56913 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ziegler, Mathias A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Röllig, Mathias T1 - Characterization of defects in fibre reinforced composites (FRC) using passive and active thermography N2 - Impact damages and delaminations in fibre-reinforced composites (FRC) might not be visible at the surface, but could have an influence on the resistance and on the long-term behaviour of the component. Therefore, and especially for safety relevant structures, non-destructive methods are required for the assessment of such damages. Active thermography methods are suitable to characterize damages after loading using different kind of excitation techniques and various configurations of infrared (IR) camera and heating sources. Here, flash lamps, impulse excitation with infrared radiator and lock-in technique with halogen lamps or widened laser beams are suited. In addition, non-optical sources like sonotrodes (requiring direct contact to the structure) or induction generators (only suited for carbon fibre reinforced polymer (CFRP) structures) could be applied as well. For the investigation of the evolution of the damage during the impact, passive thermography can be applied in-situ. Elastic and plastic deformations alter the temperature of the structure and thus the temperature on the surface. In this contribution, at first the general principles of quantitative defect characterisation in FRC using active thermography with flash, impulse and lock-in excitation are described. Optical and thermal properties of the FRC material and its anisotropy are considered. Results of phase differences obtained at flat bottom holes with flash and lock-in thermography are compared for qualifying both methods for quantitative defect characterization. Secondly, the damage evolution of CFRP and GFRP structures under impact load and static tensile loading is described. The spatial and temporal evolution of the surface temperature enables us to distinguish matrix cracks or fibre-matrix separation from delaminations between the layers. Afterwards, all results for loading defects, obtained by passive and active thermography, are compared with each other. Fig. 1 and 2 show the difference of passive and flash thermography obtained at impact and tensile loaded CFRP plates, respectively. As one purpose of these investigations is the development of standards within national (DIN) and European (CEN) standardisation bodies, new draft and final standards are presented and further needs are discussed at the end of the presentation. T2 - INTERNATIONAL SCHOOL OF QUANTUM ELECTRONICS, 62nd Course, Progress in Photoacoustic & Photothermal Phenomena CY - Erice, Italy DA - 06.09.2018 KW - Thermography KW - Flash thermography KW - Lock-in thermography KW - CFRP KW - GFRP PY - 2018 AN - OPUS4-46283 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -