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 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?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 A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan 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 - 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 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 - Entwicklung eines luftgekoppelten Ultraschall-Echo-Prüfverfahrens mittels fluidischer Anregung N2 - In vielen technischen Bereichen werden Ultraschallverfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung (ZfP) eingesetzt um auf Basis der Signalstärke und der Laufzeit Einbauteile und Beschädigungen zu orten. Luftgekoppelter Ultraschall spielt bisher in kommerziellen Anwendungen vor Allem im Bauwesen eine untergeordnete Rolle, da die Differenz der akustischen Impedanzen von Luft und Festkörpern immense Verluste beim Übergang des Schallsignals hervorruft. Im Rahmen des Promotionsvorhabens soll die Eignung eines neuartigen Anregungsprinzip untersucht werden, mit dem ein Großteil dieser Verluste vermieden werden soll. Anstelle eines Festkörpers soll mit Hilfe einer fluidischen Düse Druckluft zur Signalerzeugung eingesetzt werden. Die Impedanzverluste zwischen Aktuatormembran und Umgebungsluft entfallen daher. Die gezielte Schallerzeugung durch einen pulsierenden Freistrahl ist weitgehend unerforscht. Es ist daher notwendig, den so erzeugten Schallpuls in der Interaktion mit dem transienten Strömungsfeld zu untersuchen. Das kompressible Medium Luft und die geringen räumlichen Dimensionen einer hochfrequenten Pulsdüse werfen darüber hinaus einige Herausforderungen hinsichtlich der eingesetzten Messtechnik auf. Hier sollen geeignete Verfahren weiterentwickelt und validiert werden, um die Eignung des fluidisch erzeugten Pulses zu überprüfen. In diesem Vortrag werden erste Messungen an einem fluidischen Schalter mit denen an einem kommerziellen Luftultraschallprüfkopf verglichen. T2 - Doktorandenseminar BAM Abt. 8 CY - Berlin, Germany DA - 17.02.2020 KW - ZfP KW - Ultraschall KW - NDT KW - Ultrasound KW - Air-coupled KW - Non-Contact KW - Luftgekoppelt KW - Kontaktlos PY - 2020 AN - OPUS4-51120 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Bühling, Benjamin T1 - Acoustic and flow data of an ultrasonic fluidic switch and an ultrasonic piezoelectric transducer N2 - This dataset contains acoustic and flow data of an ultrasonic fluidic switch, which have been acquired using a microphone, a hot-wire anemometer and a pitot tube. Furthermore, acoustic data of a commercial piezoelectric transducer is provided. KW - Fluidics KW - Air-coupled ultrasound KW - Ultrasound KW - Non-destructive testing KW - Acoustic-flow interaction KW - Piezoelectric transducer PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.7910/DVN/OQYPC9 PB - Harvard College CY - Cambridge, MA, USA AN - OPUS4-52392 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin A1 - Maack, Stefan A1 - Strangfeld, Christoph T1 - OsciCheck - Fluidic Generation of Ultrasound N2 - The OsciCheck project is presented. The working principle and sound field of a fluidic switch is described. Future goals of the project are presented. T2 - CoDA Summer School 2020 CY - Berchtesgaden, Germany DA - 28.09.2020 KW - Fluidic Switch KW - Air-coupled ultrasound KW - Ultrasound KW - Non-destructive testing KW - Fluidischer Schalter KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Ultraschall KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2020 AN - OPUS4-51380 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Aßmann, Norman A1 - Bühling, Benjamin T1 - Impact-echo dataset "Radarplatte" N2 - This dataset contains raw data resulting from Impact-Echo measurements at the reference conrete block "Radarplatte", located at BAM (German Federal Institute for Materials Research and Testing). This specimen has been described in detail by Niederleithinger et al. (2021), who applied muon tomography, ultrasonic echo measurements, radar and X-ray laminography to visualize its internal structure. The Impact-Echo method is based on the excitation of the zero-group-velocity frequency of the first symmetric Lamb mode of a plate-like structure, in order to assess its thickness. Numerous publication elaborate on Impact-Echo theory, examples are (Gibson and Popovics 2005, Schubert and Köhler 2008 , Abraham and Popovics 2010). The measurements have been conducted using a setup that contains only commercially available components. The setup consists of an Olson CTG-2 concrete thickness gauge (Olsen Instruments, USA) for actuation and sensing and an 8-bit NI USB-5132 digital storage oscilloscope (National Instruments, USA) combined with the Echolyst software (Schweizerischer Verein für technische Inspektionen (SVTI), Switzerland) for data acquisition. Measurements were conducted using a grid of 23x23 points with a spacing of 50 mm. At each point 8192 samples were recorded at a sampling rate of 1 MS/s. The dataset contains the (X,Y) location in mm of the individual measurement points as well as the raw measurement data at those points. The data is provided in the formats *.mir/*.mhdr (Echolyst), *.npy (Python) and *.mat (Matlab) and *.csv to ease the import in various post-processing tools. KW - Nondestructive testing KW - Impact-echo KW - S1-ZGV mode KW - Concrete PY - 2021 U6 - https://doi.org/10.7910/DVN/UNOH2U PB - Harvard College CY - Cambridge, MA, USA AN - OPUS4-53886 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schweitzer, T. A1 - Hörmann, M. A1 - Bühling, Benjamin A1 - Bobusch, B. T1 - Switching Action of a Bistable Fluidic Amplifier for Ultrasonic Testing N2 - Air-coupled ultrasonic testing is widely used in the industry for the non-destructive testing of compound materials. It provides a fast and efficient way to inspect large concrete civil infrastructures for damage that might lead to catastrophic failure. Due to the large penetration depths required for concrete structures, the use of traditional piezoelectric transducer requires high power electric systems. In this study, a novel fluidic transducer based on a bistable fluidic amplifier is investigated. Previous experiments have shown that the switching action of the device produces a high-power broadband ultrasonic signal. This study will provide further insight into the switching behaviour of the fluidic switch. Therefore, parametric CFD simulations based on compressible supersonic RANS simulations were performed, varying the inlet pressure and velocity profiles for the control flow. Switching times are analyzed with different methods, and it was found that These are mostly independent of the slope of the velocity profile at the control port. Furthermore, it was found that an inversely proportional relationship exists between flow velocity in the throat and the switching time. The results agree with the theoretical background established by experimental studies that can be found in the literature. KW - Ultrasound KW - Non-destructive testing KW - Fluidic devices KW - Computational fluid dynamics KW - Concrete KW - Bistable fluidic amplifier PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-525115 SN - 2311-5521 VL - 6 IS - 5 SP - 171 PB - MDPI CY - Basel, Switzerland AN - OPUS4-52511 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin A1 - Schweitzer, Thorge A1 - Maack, Stefan A1 - Strangfeld, Christoph 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 - Bühling, Benjamin A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan A1 - Schweitzer, T. T1 - Experimental analysis of the acoustic field of an ultrasonic pulse induced by a fluidic switch N2 - Ultrasonic inspection is a common tool for non-destructive testing in civil engineering (NDT-CE). Currently, transducers are coupled directly to the specimen surface, which makes the inspection time-consuming. Air-coupled ultrasound (ACU) transducers are more time-efficient but need a high pressure amplitude as the impedance mismatch between the air and the concrete is high and large penetration depth is needed for the inspection. Current approaches aim at eliminating the impedance mismatch between the transducer and the air to gain amplitude; however, they hardly fulfill the NDT-CE requirements. In this study, an alternative approach for ultrasound generation is presented: the signal is generated by a fluidic switch that rapidly injects a mass flow into the ambience. The acoustic field, the flow field, and their interaction are investigated. It is shown that the signal has dominant frequencies in the range of 35–60 kHz, and the amplitude is comparable to that of a commercial ACU transducer. KW - Air-coupled ultrasound KW - Non-destructive testing KW - Ultrasonic transducer KW - Acoustic-flow interaction PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-523862 VL - 149 IS - 4 SP - 2150 EP - 2158 AN - OPUS4-52386 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -