TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin T1 - Recent Developments of Fluidic Ultrasonic Transducers at BAM N2 - Ultrasonic measurement technology has become indispensable in NDT. In order to reduce measurement time and extend the application to other materials, contactless ultrasound is the subject of many different research groups. Department 8 has been researching successfully in this field for years. A novel approach is based on so-called fluidic devices. These devices can be used to perform binary logic operations with the help of natural flow instabilities. Hence the abbreviated name, Fluidic (FLUID+LogIC). Only a pressure reservoir of the used fluid is required as energy supply. This enables the production of very robust actuators that generate ultrasonic signals in an extremely energy efficient way. The presentation includes the research results of the ZIM innovation project OsciCheck. The original idea will be presented and its application on different building materials is validated. Beyond this, the possible application areas are much larger and a detailed outlook is given to discuss the future potential of fluidic ultrasonic actuators. T2 - Abteilungsseminar Abteilung 8 CY - Berlin, Germany DA - 23.09.2021 KW - Uultrasound KW - Non-destructive testing KW - Fluidic devices KW - Hydrogen KW - Ranging KW - Harsh environments PY - 2021 AN - OPUS4-53356 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin T1 - Influence of Operating Conditions on the Fluidic Ultrasonic Transducer Signal N2 - Motivation: • Air-coupled ultrasound (AC-US) enables faster measurements in non-destructive testing for civil engineering • Current state of the art: piezo and capacitive transducers are mostly used for AC US • Currently >99.9% sound intensity loss due to impedance mismatches Innovation: • Fluidic transducers generate US (30-60 kHz) by rapid switching of a supersonic jet • Fluidic transducers rely on external components such as solenoid valves and tubing --> How do repetition time and tube length influence the signal? T2 - DAGA 2021 CY - Vienna, Austria DA - 15.08.2021 KW - Ultrasound KW - Non-destructive testing KW - Fluidic devices PY - 2021 AN - OPUS4-53408 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Maack, Stefan A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Bühling, Benjamin A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Low frequency ultrasonic dataset for pulse echo object detection in an isotropic homogeneous medium as reference for heterogeneous materials in civil engineering N2 - The dataset presented contains ultrasonic data recorded in pulse echo mode. The investigated specimen is made of the isotropic homogeneous material polyamide and has a drill hole of constant diameter running parallel to the surface, which was scanned in a point grid using an automatic scanner system. At each measuring position, a pitch-catch measurement was performed using a sampling rate of 2 MHz. The probes used are arrays consisting of a spatially separated receiving and in-phase transmitting unit. The transmitting and receiving sides each consist of 12 point-shaped single probes. These dry-point contact (DPC) probes operate according to the piezoelectric principle at nominal frequencies of 55 kHz (shear waves) and 100 kHz (longitudinal waves), respectively, and do not require a coupling medium. The measurements are performed with longitudinal (100 kHz) and transverse (55 kHz) waves with different geometric orientations of the probe on the measurement surface. The data presented in the article provide a valid source for evaluating reconstruction algorithms for imaging in the low-frequency ultrasound range. KW - Non-destructive testing KW - Ultrasound KW - Pulse-echo method KW - Reference material KW - Reconstruction algorithm KW - Validation PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-547326 DO - https://doi.org/10.1016/j.dib.2022.108235 VL - 42 SP - 1 EP - 11 PB - Elsevier Inc. AN - OPUS4-54732 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Maack, Stefan A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Bühling, Benjamin A1 - Borchardt-Giers, Kerstin A1 - Aßmann, Norman A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Low frequency ultrasonic pulse-echo datasets for object detection and thickness measurement in concrete specimens as testing tasks in civil engineering N2 - The dataset contains raw data gathered with the ultrasonic pulse-echo method on concrete specimens. The surfaces of the measuring objects were automatically scanned point by point. Pulse-echo measurements were performed at each of these measuring points. The test specimens represent two typical testing tasks in construction industry: the detection of objects and the determination of dimensions to describe the geometry of components. By automating the measurement process, the different test scenarios are examined with a high repeatability, precision and measuring point density. Longitu- dinal and transversal waves were used and the geometrical aperture of the testing system was varied. The low-frequency probes operate in a range of up to approximately 150 kHz. In addition to the specification of the geometrical dimensions of the individual probes, the directivity pattern and the sound field characteristics are provided. The raw data are stored in a universally readable format. The length of each time signal (A-scan) is two milliseconds and the sampling rate is two mega-samples per second. The provided data can be used for comparative studies in signal analysis, imag- ing and interpretation as well as for evaluation pur- poses in different, practically relevant testing scenarios. KW - Validation KW - Puls-echo method KW - Ultrasonic KW - Non-destructive testing KW - SAFT KW - Reconstruction algorithm PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-575185 DO - https://doi.org/10.1016/j.dib.2023.109233 SN - 2352-3409 VL - 48 SP - 1 EP - 16 PB - Elsevier Inc. AN - OPUS4-57518 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin T1 - Using a spectral entropy criterion for improved onset picking in ultrasonic testing N2 - In ultrasonic testing, the time of flight (ToF) of a signal can be used to infer material and structural properties of a test item. In dispersive media, extracting the bulk wave velocity from a received signal is challenging as the waveform changes along its path of propagation. When using signal features such as the first peak or the envelope maximum, the calculated velocity changes with the propagation distance. This does not occur when picking the signal onset. Borrowing from seismology, researchers used the Akaike information criterion (AIC) picker to automatically obtain onset times. In addition to being dependent on arbitrarily set parameters, the AIC picker assumes no prior knowledge of the spectral properties of the signal. This is unnecessary in ultrasonic through-transmission testing, where the signal spectrum is known to differ significantly from noise. In this contribution, a novel parameter-free onset picker is proposed, that is based on a spectral entropy criterion (SEC) to model the signal using the AIC framework. Synthetic and experimental data are used to compare the performance of SEC and AIC pickers, showing an improved accuracy for densely sampled data. T2 - 183rd Meeting of the Acoustical Society of America CY - Nashville, TN, USA DA - 05.12.2022 KW - ToF KW - Arrival time KW - Nondestructive testing KW - Through-transmission KW - AIC picker PY - 2022 AN - OPUS4-56616 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bühling, Benjamin A1 - Maack, Stefan T1 - Improving onset picking in ultrasonic testing by using a spectral entropy criterion N2 - In ultrasonic testing, material and structural properties of a specimen can be derived from the time-of-flight (ToF). Using signal features, such as the first peak or envelope maximum, to calculate the ToF is error-prone in multipath arrangements or dispersive and attenuating materials, which is not the case for the signal onset. Borrowing from seismology, researchers used the Akaike information criterion (AIC) picker to automatically determine onset times. The most commonly used formulation, Maeda's AIC picker, is reassessed and found to be based on inappropriate assumptions for signals often used in ultrasonic testing and dependent on arbitrary parameters. Consequently, an onset picker for ultrasonic through-transmission measurements is proposed, based on a spectral entropy criterion (SEC) to model the signal using the AIC framework. This SEC picker takes into account the spectral properties of the ultrasonic signal and is virtually free of arbitrary parameters. Synthetic and experimental data are used to compare the performance of SEC and AIC pickers. It is shown that the accuracy of onset picking is improved for densely sampled data. KW - Akaike information criterion picker KW - Nondestructive testing KW - Ultrasound KW - Time of flight PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-594284 UR - https://pubs.aip.org/asa/jasa/article/155/1/544/3061576/Improving-onset-picking-in-ultrasonic-testing-by DO - https://doi.org/10.1121/10.0024337 SN - 0001-4966 VL - 155 IS - 1 SP - 544 EP - 554 PB - AIP Publishing CY - Melville, NY, USA AN - OPUS4-59428 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan T1 - Entwicklung eines luftgekoppelten Ultraschall-Echo-Prüfverfahrens mittels fluidischer Anregung N2 - In vielen technischen Bereichen werden Ultraschallverfahren zur zer-störungsfreien Werkstoffprüfung eingesetzt. Dabei wird ein Schallpuls von einem Prüfkopf in ein Prüfobjekt eingebracht. Der Puls kann unter anderem durch Membra-nen oder Piezoelemente erzeugt werden und wird in der Regel durch direkten Kontakt oder über ein Koppelmittel an das Objekt übertragen. Luftgekoppelter Ultraschall spielt in kommerziellen Anwendungen bisher eine untergeordnete Rolle, da die Dif-ferenz der akustischen Impedanzen von Luft und Festkörpern immense Verluste beim Übergang des Schallsignals hervorruft. In diesem Beitrag soll ein neuartiges Anregungsprinzip vorgestellt werden, mit dem ein Großteil dieser Verluste vermieden wird. Anstelle eines Festkörpers soll mit Hilfe einer fluidischen Düse Druckluft zur Signalerzeugung eingesetzt werden. In die-ser Düse wird eine selbsterhaltende Strömungsinstabilität erzeugt, die einen Schall-puls von bis zu 100 kHz hervorruft, sodass der Impedanzverlust in die Umgebungsluft entfällt. Da die charakteristische Frequenz eines fluidisch generierten Pulses maßgeb-lich von der Bauform der Düse und dem anliegenden Druck abhängt, lässt sich mittels einer geeigneten Strömungsregelung ein breiter Frequenzbereich zur Abtastung nut-zen. Die so emittierten Pulse werden auf das Prüfobjekt gerichtet und die reflektierten Signale mit einem Laservibrometer an der Oberfläche des Objekts im Echo-Verfahren abgetastet. Von drei signalmindernden Materialübergängen bei gewöhnlichem luftge-koppeltem Ultraschall bleibt in dem hier vorgeschlagenen Messystem lediglich die Grenzfläche von Luft zu Prüfkörper, sodass eine höhere Signalausbeute als bisher er-wartet werden kann. T2 - DACH-Jahrestagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Ultraschall KW - Ultrasound KW - Air-coupled KW - Luftgekoppelt KW - Fluidic oscillator KW - Fluidischer Oszillator KW - Laser-Doppler-Vibrometer KW - Refraktovibrometrie KW - Refracto-vibrometry KW - NDT KW - ZfP PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-481207 VL - 2019 SP - 1 EP - 8 PB - DGZfP Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung AN - OPUS4-48120 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin T1 - Entwicklung eines luftgekoppelten Ultraschall-Echo-Prüfverfahrens mittels fluidischer Anregung N2 - In vielen technischen Bereichen werden Ultraschallverfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eingesetzt. Dabei wird ein Schallpuls von einem Prüfkopf in ein Prüfobjekt eingebracht. Der Puls kann unter anderem durch Membranen oder Piezoelemente erzeugt werden und wird in der Regel durch direkten Kontakt oder über ein Koppelmittel an das Objekt übertragen. Luftgekoppelter Ultraschall spielt in kommerziellen Anwendungen bisher eine untergeordnete Rolle, da die Differenz der akustischen Impedanzen von Luft und Festkörpern immense Verluste beim Übergang des Schallsignals hervorruft. In diesem Beitrag soll ein neuartiges Anregungsprinzip vorgestellt werden, mit dem ein Großteil dieser Verluste vermieden wird. Anstelle eines Festkörpers soll mit Hilfe einer fluidischen Düse Druckluft zur Signalerzeugung eingesetzt werden. In dieser Düse wird eine selbsterhaltende Strömungsinstabilität erzeugt, die einen Schallpuls von bis zu 100 kHz hervorruft, sodass der Impedanzverlust in die Umgebungsluft entfällt. Da die charakteristische Frequenz eines fluidisch generierten Pulses maßgeblich von der Bauform der Düse und dem anliegenden Druck abhängt, lässt sich mittels einer geeigneten Strömungsregelung ein breiter Frequenzbereich zur Abtastung nutzen. Die so emittierten Pulse werden auf das Prüfobjekt gerichtet und die reflektierten Signale mit einem Laservibrometer an der Oberfläche des Objekts im Echo-Verfahren abgetastet. Von drei signalmindernden Materialübergängen bei gewöhnlichem luftgekoppeltem Ultraschall bleibt in dem hier vorgeschlagenen Messystem lediglich die Grenzfläche von Luft zu Prüfkörper, sodass eine höhere Signalausbeute als bisher erwartet werden kann. T2 - Akustisches Seminar der TU Berlin CY - Berlin, Germany DA - 24.06.2019 KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Ultrasound KW - Vibrometer PY - 2019 AN - OPUS4-48303 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin T1 - OsciCheck - Fluidische Erzeugung eines luftgekoppelten Ultraschallpulses N2 - Das ZIM-Projekt OsciCheck wird vorgestellt, die Funktionsweise eines fluidischen Oszillators erläutert und die nächsten Arbeitsschritte im Projekt dargestellt. T2 - Herbstworkshop der jungen DEGA CY - Berlin, Germany DA - 01.11.2019 KW - Fluidischer Oszillator KW - Ultraschall KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2019 AN - OPUS4-51294 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -