TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Wernicke, Pascal A1 - Hufschläger, Daniel T1 - Pulskompression für luftgekoppelte Ultraschallprüfung mit Ferroelektret- und thermoakustischen Wandlern N2 - Die größten Vorteile der luftgekoppelten Ultraschallprüfung sind: die berührungslose Prüfung und der Verzicht auf ein flüssiges Koppelmittel. Allerdings weisen die meisten luftgekoppelten Prüfszenarien ein sehr geringes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) auf und die Pegel, die von luftgekoppelten Ultraschallwandlern realisiert werden, sind um mehrere Größenordnungen kleiner. Da diese Herausforderung auch in anderen Disziplinen wie bspw. der Radartechnik existiert und dort ebenfalls eine entscheidende Rolle spielt, wurde die dort eingesetzte Pulskompression auf die physikalischen Gegebenheiten der luftgekoppelten Ultraschallprüfung angepasst und angewandt. Dieser Beitrag präsentiert die Ergebnisse von zwei Versuchsaufbauten: 1) ein thermoakustischer Sender und ein optisches Mikrofon und 2) ein Paar Ferroelektret-Wandler als Sender und Empfänger. Aufgrund der physikalischen Randbedingungen wurden unipolare Kodierungen verwendet. Die Verwendung von unipolaren Kodes zur Modulation der Anregungssignale stellt dabei eine neue Methode dar, die so die Pulskompression für Ferroelektret- und thermoakustische Wandler ermöglichen soll. Die Anwendung der Pulskompression auf die Kombination aus thermoakustischem Sender und optischem Mikrofon konnte das Signal-zu-Rausch-Verhältnis um bis zu 15 dB und für die Ferroelektret-Wandler um bis zu 23 dB erhöhen. T2 - DAGA CY - Hannover, Germany DA - 19.3.2024 KW - Pulskompression KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Ferroelektrete KW - Thermoakustik PY - 2024 UR - https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2024/ SP - 1580 EP - 1583 AN - OPUS4-60169 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Pulse compression for air-coupled ferroelectret and thermoacoustic transducers N2 - The main advantage of air-coupled ultrasonic testing is the absence of a liquid couplant, which can damage some materials. However, most air-coupled testing scenarios have the challenge of low signals and a signal-to-noise ratio (SNR) several orders of magnitude lower than with couplant-assisted techniques. Since this challenge of small SNR also exists in radar technology, the pulse compression used there was adapted and applied to the physical conditions of air-coupled ultrasonic testing. This paper presents ultrasonic transmission measurements on a carbon-fibre-reinforced polymer plate using two experimental setups: 1) a thermoacoustic transmitter and an optical microphone and 2) a pair of ferroelectret transducers as transmitter and receiver. Thermoacoustic transmitters convert electrical energy to heat, which causes the air to expand thus producing acoustic waves. The optical microphone is based on a Fabry-Perot interferometer. Ferroelectrets are charged cellular polymers, having piezoelectric properties and excellent acoustic matching to air. Both thermoacoustic transmitters and ferroelectrets are non-linear regarding the relationship between the excited sound pressure and the excitation voltage. Due to these physical boundary conditions, unipolar coding was used to modulate the excitation signals. Various codes were tested, and parameters of the excitation pulses were varied to find the optimal combination for each experimental setup. The application of pulse compression to the combination of thermoacoustic transmitter and optical microphone increased the signal-to-noise ratio by up to 16 dB and for the ferroelectret transducers by up to 23 dB. T2 - 30th International Congress on Sound and Vibration CY - Amsterdam, Netherlands DA - 08.07.2024 KW - Pulse compression KW - Air-coupled ultrasonic transducers KW - Ferroelectret KW - Thermoacoustics PY - 2024 AN - OPUS4-60733 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Bernhardt, Yannick A1 - Császár, Lukas A1 - Dengiz, Nizamettin A1 - Fuchs, Martin A1 - Gaal, Mate A1 - Gautzsch, Tobias A1 - Gohlke, Dirk A1 - Hahn-Jose, Thomas A1 - Heckel, Thomas A1 - Hillger, Wolfgang A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Ilse, Detlef A1 - Kiel, Mario A1 - Kornely, Mike A1 - Labud, Patrick Alexander A1 - Marhenke, Torben A1 - Schubert, Frank A1 - Sommerhuber, Ryan A1 - Steinhausen, Ralf A1 - Szewieczek, Artur A1 - Wachter, Luis A1 - Waschkies, Thomas T1 - Charakterisierung und Verifizierung der luftgekoppelten Ultraschallprüfköpfe N2 - Dieses Dokument beschreibt die Eigenschaft en von fokussierten und unfokussierten Prüfköpfen, die für die zerstörungsfreie luftgekoppelte Ultraschallprüfung mit Mittenfrequenzen von über 20 kHz verwendet werden. Dieses Dokument bezieht sich auf Prüfköpfe, die auf dem piezoelektrischen Effekt basieren. KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Ultraschallprüfung KW - Prüfköpfe KW - Charakterisierung PY - 2024 SN - 978-3-947971-36-7 VL - Richtlinie US 08 SP - 1 EP - 24 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin ET - Ausgabe Mai 2024 AN - OPUS4-62489 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Wernicke, Pascal A1 - Hufschläger, Daniel T1 - Pulse compression for air-coupled ferroelectret and thermoacoustic transducers N2 - The main advantage of air-coupled ultrasonic testing is the absence of a liquid couplant, which can damage some materials. However, most air-coupled testing scenarios have the challenge of low signals and a signal-to-noise ratio (SNR) several orders of magnitude lower than with couplant-assisted tech-niques. Since this challenge of small SNR also exists in radar technology, the pulse compression used there was adapted and applied to the physical conditions of air-coupled ultrasonic testing. This paper presents ultrasonic transmission measurements on a carbon-fibre-reinforced polymer plate using two experimental setups: 1) a thermoacoustic transmitter and an optical microphone and 2) a pair of ferroe-lectret transducers as transmitter and receiver. Thermoacoustic transmitters convert electrical energy to heat, which causes the air to expand thus producing acoustic waves. The optical microphone is based on a Fabry-Perot interferometer. Ferroelectrets are charged cellular polymers, having piezoelectric proper-ties and excellent acoustic matching to air. Both thermoacoustic transmitters and ferroelectrets are non-linear regarding the relationship between the excited sound pressure and the excitation voltage. Due to these physical boundary conditions, unipolar coding was used to modulate the excitation signals. Vari-ous codes were tested, and parameters of the excitation pulses were varied to find the optimal combina-tion for each experimental setup. The application of pulse compression to the combination of thermo-acoustic transmitter and optical microphone increased the signal-to-noise ratio by up to 16 dB and for the ferroelectret transducers by up to 23 dB. T2 - 30th International Congress on Sound and Vibration CY - Amsterdam, The Netherlands DA - 08.07.2024 KW - Pulse compression KW - Air-coupled ultrasonic transducers KW - Ferroelectret KW - Thermoacoustics PY - 2024 SN - 978-90-90-39058-1 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-60725 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Dengiz, Nizametin A1 - Fuchs, Martin A1 - Gaal, Mate A1 - Gautzsch, Tobias A1 - Herzog, Thomas A1 - Kornely, Mike A1 - Littner, Linus A1 - Marhenke, Torben A1 - Schmid, Simon A1 - Sommerhuber, Ryan A1 - Steinhausen, Ralf A1 - Szewieczek, Artur A1 - Wachter, Luis A1 - Waschkies, Thomas A1 - Wunderl, Stefan T1 - Leitfaden zur Durchführung von luftgekoppelter Ultraschallprüfung N2 - Die Anwendungsgebiete der luftgekoppelten Ultraschallprüfung (ACUT) können sehr vielfältig sein und weichen häufig stark von den Einsatzgebieten der klassischen Ultraschallprüfung ab. Vielmehr ist die ACUT eine eigenständige Methode, welche sich häufig eher mit Röntgen oder Thermografie überschneidet oder Prüfungen ermöglicht, die bis heute gar nicht verlässlich zerstörungsfrei durchgeführt werden können. Obwohl die luftgekoppelte Ultraschallprüfung mittlerweile keine neue Technologie ist, bleibt sie im Vergleich zu anderen Verfahren der ZfP ein Randgebiet unter den Methoden. Dies kommt nicht zuletzt dadurch zustande, dass es an Normen, Fachbüchern und Ausbildungsmöglichkeiten für interessierte Prüfer und Prüfaufsichten mangelt. Dies schafft für viele Anwendungsgebiete eine Einstiegshürde, welche die häufigere Anwendung verhindert. Aus diesen Gründen haben sich Experten aus Forschungseinrichtungen und aus der Industrie entschieden, einen Unterausschuss „Luftgekoppelte Ultraschallprüfung“ (ACUT) als Teil des Fachausschusses Ultraschallprüfung der DGZfP einzurichten und dort diese Themen zu bearbeiten. Es wurde beschlossen, einen Leitfaden zu erarbeiten, der interessierten Anwendern den Einstieg in ACUT erleichtert und eine Hilfestellung bei der Spezifikation und Umsetzung von solchen Prüfungen gibt. Das vorliegende Dokument ist das Ergebnis dieser Zusammenarbeit. KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Ultraschallprüfung KW - Leitfaden PY - 2025 UR - https://publikationen.dgzfp.de/shop/leitfaden-zur-durchfuehrung-von-luftgekoppelter-ultraschallpruefung/ SN - 978-3-947971-45-9 VL - Richtlinie ACUT SP - 1 EP - 28 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin ET - Ausgabe Januar 2025 AN - OPUS4-62491 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Focussed sound field of thermoacoustic transmitters N2 - The thermoacoustic effect offers a method for selectively exciting broadband and focused ultrasonic waves, which can be utilized in air-coupled ultrasonic testing of lightweight components that might otherwise sustain damage from liquid couplants. Thermoacoustic transmitters are composed of an electrically conductive layer deposited on an insulating substrate. When electrical pulses are applied, the conductive layer heats, briefly warming the adjacent air and inducing thermal expansion, which generates an acoustic wave. In testing applications, the thermoacoustic transmitter is positioned at the focal distance to the structure under examination, where the resolution of the resulting ultrasonic image is influenced by the focus diameter. To optimize imaging resolution, understanding the focusing characteristics of thermoacoustic transmitters is essential. In this study, thermoacoustic transmitters with an indium tin oxide (ITO) layer on a quartz glass substrate were developed. Geometrical parameters, including substrate curvature and conductive layer thickness, along with electrical excitation parameters, were systematically varied to investigate their impact on the sound field up to approximately 1 MHz. The results indicate that, among the parameters studied, substrate curvature exerts the most significant influence on the sound field. T2 - DAS-DAGA Tagung CY - Copenhagen, Denmark DA - 17.03.2025 KW - Air-coupled ultrasound KW - Thermoacoustic transmitter KW - Focussed transducer PY - 2025 AN - OPUS4-63093 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Ahmadzadeh, Majid A1 - Weise, Matthias T1 - Focussed sound field of thermoacoustic transmitters N2 - The thermoacoustic effect offers a method for selectively exciting broadband and focused ultrasonic waves, which can be utilized in air-coupled ultrasonic testing of lightweight components that might otherwise sustain damage from liquid couplants. Thermoacoustic transmitters are composed of an electrically conductive layer deposited on an insulating substrate. When electrical pulses are applied, the conductive layer heats, briefly warming the adjacent air and inducing thermal expansion, which generates an acoustic wave. In testing applications, the thermoacoustic transmitter is positioned at the focal distance to the structure under examination, where the resolution of the resulting ultrasonic image is influenced by the focus diameter. To optimize imaging resolution, understanding the focusing characteristics of thermoacoustic transmitters is essential. In this study, thermoacoustic transmitters with an indium tin oxide (ITO) layer on a quartz glass substrate were developed. Geometrical parameters, including substrate curvature and conductive layer thickness, along with electrical excitation parameters, were systematically varied to investigate their impact on the sound field up to approximately 1 MHz. The results indicate that, among the parameters studied, substrate curvature exerts the most significant influence on the sound field. T2 - DAS-DAGA Tagung CY - Kopenhagen, Danmark DA - 17.03.2025 KW - Air-coupled ultrasound KW - Thermoacoustic transmitter KW - Focussed transducer PY - 2025 SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-63092 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - New technologies for air-coupled ultrasonic testing N2 - This presentation opens the topic with the basics of air-coupled ultrasonic testing and presents various types of transducer technologies which are used in this field: ferroelectret transducers, thermoacoustic emitters, optical methods of detection of ultrasound and plasma-acoustic emitters. T2 - Seminar "Zerstörungsfreie Prüfung" CY - Online meeting DA - 26.6.2025 KW - Air-coupled ultrasound KW - Thermoacoustic transmitter KW - Ferroelectret KW - Plasma KW - Optical detection of ultrasound PY - 2025 AN - OPUS4-64079 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Leitfaden zur Luftgekoppelten Ultraschallprüfung – praxisnahe Entscheidungshilfe N2 - Die luftgekoppelte Ultraschallprüfung (ACUT) gewinnt zunehmend an Bedeutung, insbesondere bei Leichtbaukomponenten, die durch flüssige Koppelmittel beschädigt werden könnten. ACUT unterscheidet sich in mehreren Aspekten von der herkömmlichen Kontakt-Ultraschallprüfung, weshalb bestehende Normen und Richtlinien sowie Erfahrungen aus der Kontakttechnik nicht direkt übertragbar sind. Im Rahmen der Gremienarbeit bei der DGZfP wurde daher eine Leitlinie entwickelt, die bei der Anwendung und Entscheidungsfindung anschaulich und praxisnah Hilfestellung bietet. Sie beschreibt ausführlich, wie eine ACUT-Prüfung durchzuführen ist und für welche Bauteile sie sich eignet. Die Zielgruppen sind Unternehmen der Luftfahrt-, Automobil- und Bauindustrie sowie Hersteller von Ultraschallgeräten und Dienstleistende, die ACUT anwenden. Der Leitfaden soll die Akzeptanz dieses Verfahrens in der Industrie fördern und den Weg zu einer breiteren Anwendung ebnen. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Berlin, Germany DA - 26.05.2025 KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Leitfaden KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2025 AN - OPUS4-63471 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Solodov, Dmitry A1 - Nazari, Narges A1 - Gaal, Mate A1 - Kersten, Holger T1 - Exploring the Potential of Plasma Microhollow Cathode Transducers for Air-Coupled Ultrasonic Non-Destructive Testing N2 - This study examines the feasibility of using Microhollow Cathode (MHC) plasma transducers as contactless, broadband sources for air-coupled ultrasonic nondestructive testing (NDT). To improve the detection of small or weakly bonded defects, the approach integrates Local Defect Resonance (LDR), which amplifies flaw responses at their natural vibrational frequencies. T2 - ICU2025 - International Congress on Ultrasonics 2025 CY - Paderborn, Germany DA - 21.09.2025 KW - Microhollow cathodes KW - NDT KW - LDR KW - Air-coupled ultrasound PY - 2025 SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-64738 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -