TY - THES A1 - Gaal, Mate T1 - Trial Design for Testing and Evaluation in Humanitarian Mine Clearance N2 - This thesis proposes a design of experiment for testing and evaluation of the equipment and the methods used in manual mine clearance. The thesis is based on several metal detector trials and a trial of manual demining methods. The core of this dissertation comprises four metal detector trials performed in Germany and Croatian in 2003 and 2005. The purpose of these trials was to investigate the feasibility of the tests described in the CWA (Comité Européende Normalisation/CEN/Workshop Agreement) 14747:2003, the standard for testing metal detectors for humanitarian demining. The goals of the trials were: to find an appropriate design of experiment for testing metal detectors; to establish the use of ROC diagrams (Receiver Operating Characteristics) and POD curves (Probability of Detection) in the analysis of the experimental results; and to gain practical experience in organising and conducting metal detector trials. Apart of this thesis is devoted to a trial of manual demining methods performed in Mozambique in 2004. The main goal of that trial was to compare the speed of various manual demining methods, including the most common excavation methods. The outcome of this work is the proposals and recommendations for an update of the standard for testing metal detectors CWA 14747:2003. Maximum detection height measurements were performed as a part of the metal detector trial carried out in Croatiain2005. The results reveal a high variability of the maximum detection height. This high variability needs to be taken into account in all experiments. Apart of the variability is caused by the differences between the operators and by the setup of the metal detector. It is therefore recommended that two kinds of experiments with the maximum detection height as a response variable are defined in the next update of CWA 14747:2003. The first kind should include the setup, the soil and the operator as factors in the design of experiment. The in-soil measurements with the same detector should be performed with repeated setups and with several operators. The second kind of experiments should be experiments evaluating the influence of other predictor variables. In those experiments, it is recommended to perform one-factor or multiple-factor in-air measurements with the operators and the setup as a block. The main part of the metal detector trials described in this thesis was the detection reliability tests. Detection reliability tests as described in CWA14747:2003 come closest to representing the real field conditions in demining. They include many environmental influences and, most importantly, many of the human factor influences. However, each test design is a compromise between fully representative conditions and cost effectiveness. In this thesis, a fractional factorial design based on the Graeco-Latin square is proposed as a solution to the experimental problem. The results are reported in the form of ROC diagrams and POD curves. The crossover design enables each operator to work with fewer detector models with in a certain time. The variations of the design enabled an unbiased comparison of detectors in each soil and with each target model separately. It is recommended that the solutions proposed in this thesis be incorporated in the standard CWA14747:2003. It has been shown that maximum detection heights measurements provide the information about the best possible performance of a metal detector in are liability test. T3 - BAM Dissertationsreihe - 27 KW - Minenräumung KW - demining KW - Metalldetektor KW - metal detector PY - 2007 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-1310 SN - 978-3-9811655-6-2 SN - 1613-4249 VL - 27 SP - 1 EP - 158 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-131 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina A1 - Osterloh, Kurt A1 - Rosenthal, Martina A1 - Ewert, Uwe A1 - Guelle, D. A1 - Lewis, A. T1 - Metal Detector Test Trials in Germany and Croatia - ITEP Project 2.1.1.2 T2 - MATEST 2003 NDT Achievements and Challenges CY - Brijuni-Pula, Croatia DA - 2003-09-28 KW - Demining KW - Metal detectors KW - Reliability tests KW - ROC diagrams KW - Test and evaluation KW - CWA07 PY - 2003 N1 - Geburtsname von Rosenthal, Martina: Scharmach, M. - Birth name of Rosenthal, Martina: Scharmach, M. SP - 1(?) EP - 15(?) AN - OPUS4-2784 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Müller, Christina A1 - Rosenthal, Martina A1 - Gaal, Mate A1 - Guelle, D. A1 - Lewis, A. A1 - Sieber, A. T1 - Proposals for Performance Demonstration and Modular Reliability Assessment for Humanitarian Demining N2 - For safe and reliable demining it is necessary to determine the actual true performance of mine searching equipment in detecting mines. The subject to detect a hidden subject by penetrating physical interaction with the target is similar to that of non-destructive testing where it is looked for hidden cracks etc. in material via waves and rays. The non destructive testing profession is now about 100 years old and developed some procedures to check reliability of testing. Those principles like the performance demonstration where the successful detections are statistically evaluated against false calls rates and their implementation in an industrial standard (ASME section XI appendix VIII) are analysed. A first adoption to demining was accomplished in the prescription for blind trials in the CEN workshop agreement CEN BT 126 CWA07 for test and evaluation of metal detectors. A number of blind trials were accomplished within an ITEP project to learn about the necessary statistical layout of those trials to achieve true, reproducible and repeatable results to give guidance to selection and improvement of metal detectors. The special focus in these investigations was on the influence of the human factor due to the degree of experience of the operators and the infulence of uncooperative soil. The correlation of the results of the physical parameter measurement and the statistical results is analysed in a first attempt. T2 - EUDEM2-SCOT conference on requirements and technologies for the detection, removal and neutralization of landmines and UXO CY - Brussels, Belgium DA - 2003-09-15 PY - 2003 UR - http://www.itep.ws/pdf/Mueller_Eudem2003_1.pdf N1 - Geburtsname von Rosenthal, Martina: Scharmach, M. - Birth name of Rosenthal, Martina: Scharmach, M. VL - 1 SP - 233 EP - 241 AN - OPUS4-2785 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Müller, Christina A1 - Rosenthal, Martina A1 - Gaal, Mate A1 - Guelle, D. A1 - Lewis, A. A1 - Sieber, A. T1 - Performance Demonstration for Humanitarian Demining N2 - Because the demining process is always connected with a danger for human beings, it is necessary to make sure the proper functioning of mine searching equipment in detecting mines. Detecting a hidden target by penetrating physical interaction of rays or waves is similar to non-destructive testing. The non-destructive testing profession developed procedures to check the reliability of testing. These procedures, like the performance demonstration where the successful detections are statistically evaluated against false call rates and their implementation in an industrial standard (ASME section XI appendix VIII) are used as a template. A first adoption to demining was accomplished in the prescription for blind trials in the CEN workshop agreement CWA 14747: 2003 for test and evaluation of metal detectors. Within an ITEP project a number of blind trials were carried out to learn about the necessary statistical basis of those trials to achieve true, reproducible and repeatable results to give guidance for the selection and improvement of metal detectors. The special focus in this first investigation was on the influence of the human factor due to the different degree of experience of the operators and the influence of the soil. PY - 2003 DO - https://doi.org/10.1515/mt-2003-0004 SN - 0025-5300 N1 - Geburtsname von Rosenthal, Martina: Scharmach, M. - Birth name of Rosenthal, Martina: Scharmach, M. VL - 45 IS - 11-12 SP - 504 EP - 512 PB - Carl Hanser Verlag CY - München AN - OPUS4-2786 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina A1 - Osterloh, Kurt A1 - Rosenthal, Martina A1 - Ewert, Uwe A1 - Guelle, D. A1 - Lewis, A. T1 - Metal Detector Test Trials in Germany and Croatia - ITEP Project 2.1.1.2 T2 - MATEST 2003, NDT - Achievments & Challenges, HDKBR / CrSNDT CY - Brijuni, Croatia DA - 2003-09-28 PY - 2003 N1 - Geburtsname von Rosenthal, Martina: Scharmach, M. - Birth name of Rosenthal, Martina: Scharmach, M. AN - OPUS4-3073 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina A1 - Osterloh, Kurt A1 - Rosenthal, Martina A1 - Bär, Sylke A1 - Ewert, Uwe T1 - Testovi Detektora Metala u Njemackoj i Hrvatskoj - Projekt ITEP 2.1.1.2 T2 - MATEST 2003, NDT - Achievments & Challenges, HDKBR / CrSNDT CY - Brijuni, Croatia DA - 2003-09-28 PY - 2003 N1 - Geburtsname von Rosenthal, Martina: Scharmach, M. - Birth name of Rosenthal, Martina: Scharmach, M. AN - OPUS4-4439 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina T1 - Trials of Manual Demining Methods in Mozambique T2 - BAM-BMVg Seminar CY - Berlin, Germany DA - 2005-04-21 PY - 2005 AN - OPUS4-11381 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina A1 - Pavlovic, Mato T1 - Design of the BAM-ITEP-Trials 2005 an co-operation with HuMin/MD T2 - BAM-BMVg Seminar CY - Berlin, Germany DA - 2005-04-21 PY - 2005 AN - OPUS4-11392 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bovtun, V. A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Stark, Wolfgang A1 - Erhard, Anton A1 - Yakymenko, Y. T1 - Visco- and linear elastic behaviour of polyproylene-based ferroelectret films T2 - Frontiers in Polymere Sciene 2013 CY - Sitges, Spain DA - 2013-05-21 PY - 2013 AN - OPUS4-28686 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bovtun, Viktor Petrovic A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Gaal, Mate A1 - Erhard, Anton A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Yakymenko, Y. T1 - Enhanced electromechanical response of ferroelectret ultrasonic transducers under high voltage excitation N2 - Polypropylene based ferroelectret films exhibit a strong electromechanical activity and provide a promising solution for the air coupled ultrasonic (ACUS) transducers. Ultrasonic transmission between two air coupled ferroelectret transducers in dependence on the amplitude and polarity of the high voltage exciting pulse revealed a strongly non-linear electromechanical response of the ferroelectret transmitter which provides an increase in the transmitter efficiency. The authors present a simple model describing both promotion and competition of the piezoelectric and electrostriction contributions, as well as increase in the transducer constant under high voltage excitation. Enlargement of the inverse transducer constant of the polypropylene ferroelectret film by a factor of 4 was demonstrated. The non-linear properties of the polypropylene ferroelectrets result in a strong increase in their ACUS figure of merit under the high voltage excitation, which exceeds the results of their technological optimisation. Consequently, enhancement of the ACUS system transmission by 12 dB and signal to noise ratio by 32 dB was achieved. KW - Air coupled ultrasonics KW - Non-contact transducers KW - Ferroelectrets KW - Piezoelectric effect KW - Electrostriction KW - Cellular polypropylene KW - Ultrasonic transducer PY - 2013 DO - https://doi.org/10.1179/1743676112Y.0000000021 SN - 1743-6753 SN - 1743-6761 VL - 112 IS - 2 SP - 97 EP - 102 PB - Maney CY - London AN - OPUS4-27880 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Daschewski, Maxim A1 - Dohse, Elmar A1 - Köppe, Enrico A1 - Weise, Matthias A1 - Hillger, W. A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Schwingverhalten des Ferroelektret-Senders für Luftultraschall T2 - DGZfP-Jahrestagung 2013 CY - Dresden, Germany DA - 2013-05-06 KW - Luftultraschall KW - Wandler KW - Ferroelektret KW - Zelluläres Polypropylen KW - Elektrostriktion PY - 2013 SN - 978-3-940283-49-8 IS - Mo.3.B.4 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-28651 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Daschewski, Maxim A1 - Dohse, Elmar A1 - Köppe, Enrico A1 - Weise, Matthias A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Hillger, W. T1 - Schwingverhalten des Ferroelektret-Senders für Luftultraschall T2 - DGZfP-Jahrestagung 2013 CY - Dresden, Germany DA - 2013-05-06 PY - 2013 AN - OPUS4-28618 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Beck, Uwe A1 - Weise, Matthias A1 - Bovtun, V. T1 - Parameter reproducibility of polypropylene ferroelectret transducers for air-coupled ultrasonic testing T2 - IEEE International Ultrasonics Symposium 2011 CY - Orlando, FL, USA DA - 2011-10-18 PY - 2011 AN - OPUS4-25201 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Brekow, Gerhard T1 - Anregung von Lambwellen mit Luftultraschall T2 - Fachmesse "Sensor und Test 2009" CY - Nuremberg, Germany DA - 2009-05-26 PY - 2009 AN - OPUS4-25202 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Brekow, Gerhard T1 - Einsatz von Luftultraschall-Sensoren mit geringer akustischer Impendanz T2 - 36th Annual Conference on Acoustic - DAGA 2010 CY - Berlin, Germany DA - 2010-03-15 PY - 2010 AN - OPUS4-25203 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertovic, Marija A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina A1 - Fahlbruch, B. A1 - Schombach, D. T1 - Einfluss des Zeitdrucks auf die manuelle Ultraschallprüfung. Untersuchung zu menschlichen Faktoren auf die Ergebnisse zerstörungsfreier Prüfungen N2 - Die übergeordnete Zielsetzung unserer Untersuchung bestand darin, am Beispiel von Prüfungen mit Ultraschall eine belastbare Aussage zum Einfluss der Arbeitsbedingungen des Prüfers auf die Qualität der Ergebnisse von zerstörungsfreien Prüfungen zu ermitteln und Möglichkeiten zur Minimierung ungünstiger Einflussfaktoren aufzuzeigen. Der Schwerpunkt der Untersuchung wurde auf die manuelle Ultraschallprüfung gelegt und der Faktor 'Zeitdruck' (in drei Stufen variiert) als die zu variierende physische Einflussgröße gewählt. Die Variation des Faktors Zeitdruck wurde gemäß dem Prozessmodell von der Erhebung psychologischer Faktoren, die das Individuum und die Organisation beschreiben, begleitet. Die Ultraschallprüfungen erfolgten mit zehn Prüfern am Großbehälter und an Vergleichskörpern mit eingebrachten Testfehlern (Nuten, Risse). Die ausgewählten Fehler waren typisch für Prüfaufgaben, die bei wiederkehrenden Ultraschallprüfungen in Kernkraftwerken von den Prüfern zu lösen sind. Die Prüfaufgabe bestand darin, die in den vorgegebenen Prüfabschnitten vorhandenen Reflektoren aufzufinden und deren Amplituden, Ortskoordinaten und Längenerstreckungen zu ermitteln. Als Bewertungsmaßstab für die Qualität der Prüfaussage und für den Einfluss des menschlichen Faktors diente die Präzision der gemessenen Werte. Die Ergebnisse zeigen einen hohen Einfluss des menschlichen Faktors auf das Prüfergebnis und eine Einwirkung des Zeitdrucks besonders auf die Präzision der Messwerte. Hierbei war die Wirkung des individuell wahrgenommenen Zeitdrucks zusammen mit der psychischen Arbeitsbeanspruchung signifikant. Es wurde unter anderem herausgearbeitet, dass durch eine gute Vorbereitung auf die Prüfung, z.B. durch die sorgfältige Einweisung und ein vorgeschaltetes Fertigkeitstraining an Vergleichskörpern, die Zuverlässigkeit der Prüfergebnisse verbessert werden kann. Insgesamt hatte der Faktor 'Organisation' neben der 'Erfahrung' einen hohen Einfluss auf das Leistungsvermögen der Prüfer. Die Projektergebnisse wurden im Abschlussbericht des Forschungsvorhabens SR2514 dargestellt, es wurden drei Empfehlungen zur Vorbereitung und Einweisung der Prüfer, zur Stärkung der Verantwortung der Prüfaufsicht und zum 4-Augen-Prinzip formuliert. Die Empfehlungen wurden in der KTA- Regel 3201.4 'Komponenten des Primärkreises von Leichtwasserreaktoren; Teil 4: Wiederkehrende Prüfungen und Betriebsüberwachung (RÄE Fassung 2010-11)', umgesetzt. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2011 CY - Bremen, Germany DA - 30.05.2011 KW - Human factors KW - ZfP KW - Ultraschallprüfung KW - UT KW - Zeitdruck PY - 2011 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-251610 UR - http://jt2011.dgzfp.de/Portals/jt2011/BB/mi2c3.pdf SN - 978-3-940283-33-7 IS - DGZfP-BB 127 (Mi.2.C.3) SP - 1 EP - 9 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-25161 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertovic, Marija A1 - Fahlbruch, B. A1 - Müller, Christina A1 - Pitkänen, J. A1 - Ronneteg, U. A1 - Gaal, Mate A1 - Kanzler, Daniel A1 - Ewert, Uwe A1 - Schombach, D. T1 - Human factors approach to the acquisition and evaluation of NDT data N2 - This paper gives an introduction to the field of human factors with the focus on their influence on the reliability of NDT in the nuclear energy production (in-service inspections) and final storage of highly radioactive nuclear waste. A set of methodological tools has been developed in the scope of three projects, namely: 1) a theoretical model describing potential human factors influencing manual ultrasonic inspection performance during inservice inspections in nuclear power plants; 2) a method for identifying potential human errors during acquisition and evaluation of data gathered with mechanized ultrasonic, radiographic and eddy-current systems, as well as visual testing with a remote camera (Failure Modes and Effects Analysis, FMEA); and 3) use of eye tracking methodology to optimize existing procedures and practices. The experimental results have shown that time pressure, mental workload and experience influence the quality of the inspection performance. Noticeable were influences from the organization of the working schedule, communication, procedures, supervision and demonstration task. Implementing human redundancy in critical tasks, such as defect identification, as well as using an automated aid (software) to help operators in decision making about the existence and size of defects, could lead to other kinds of problems, namely social loafing (excerpting less effort when working on tasks collectively as compared to working alone) and automation bias (uncritical reliance on the proper function of an automated system without recognizing its limitations and the possibilities of automation failure) that might affect the reliability of NDT in an undesired manner. T2 - 18th WCNDT - World conference on nondestructive testing CY - Durban, South Africa DA - 16.04.2012 KW - Human Factors KW - Time Pressure KW - 4-Eye Principle KW - Automation Bias KW - Nuclear Waste Storage KW - In-Service Inspection (ISI) KW - Nuclear Power Plants KW - Eye Tracking KW - Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) PY - 2012 SN - 978-0-620-52872-6 SP - 1 EP - 10 (Paper 198) AN - OPUS4-27583 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Lange, Thorid A1 - Hillger, W. A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Ferroelectret transducers for air-coupled ultrasonic testing of fiber-reinforced polymers N2 - Ferroelectrets are promising materials for air-coupled ultrasonic transducers. A transducer made of polarized cellular polypropylene, including its electronic interface, was developed and compared with conventional air-coupled probes. Test pieces of fiber-reinforced polymer containing impact flaws and flat-bottom holes were inspected in transmission. The ferroelectret transducers achieved a considerably higher signal-to-noise ratio. The impacts were clearly visible with all transducers, but less noisy with ferroelectret transducers. The flat-bottom holes were better detectable than with a conventional probe with about the same focus size. T2 - 39th Annual review of progress in quantitative nondestructive evaluation CY - Denver, Colorado, USA DA - 2012-07-15 KW - Air-coupled ultrasound KW - Transducer KW - Ferroelectret PY - 2013 SN - 978-0-7354-1129-6 DO - https://doi.org/10.1063/1.4789224 SN - 0094-243X SN - 1551-7616 N1 - Serientitel: AIP conference proceedings – Series title: AIP conference proceedings VL - 1511 SP - 1534 EP - 1540 AN - OPUS4-27747 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Gaal, Mate A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Erhard, Anton A1 - Bovtun, Viktor Petrovic T1 - Ferroelektret-Prüfköpfe für die zerstörungsfreie Prüfung mit Luftultraschall N2 - Für die luftgekoppelte Ultraschall-Prüfung wird der Prototyp eines neuartigen Prüfkopfes vorgestellt. Statt eines piezokeramischen Ultraschall-Wandlers mit einer λ/4-Anpassschicht wird eine Ferroelektret-Folie aus schaumförmigem Polypropylen eingesetzt. Durch die außerordentlich geringe akustische Impedanz der Folie reduzieren sich die Reflexionsverluste an den Grenzschichten zur Luft so stark, dass bei diesem Prüfkopf auf eine λ/4-Anpassschicht verzichtet werden kann. Außerdem ist die Folie hochspannungsfest. Sie konnte mit Spannungen von mehr als 3500 V angesteuert werden und erlaubte eine Vorspannung am Ultraschall-Wandler des Empfangsprüfkopfes von 2000 V. Mithilfe der hohen Anregungsspannung stieg die Amplitude des akustischen Prüfimpulses auf das 11,2-Fache. Die Empfindlichkeit des Empfängers erhöhte sich durch die Vorspannung weiter um den Faktor 4,3. Insgesamt steigt die Amplitude am Empfänger also auf das 48-Fache, bei gleichbleibendem Rauschpegel. Ein abschließender Vergleich mit kommerziellen Luftultraschall-Prüfköpfen belegt die Überlegenheit der Folien-Prüfköpfe. Damit rückt der Einsatz einer vollwertigen Impuls-Echo-Technik auch bei der luftgekoppelten Ultraschallprüfung deutlich näher. KW - Prüfkopf KW - Ferroelektret KW - Luftultraschall KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2013 SN - 0025-5300 VL - 55 IS - 2 SP - 96 EP - 102 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-27778 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Müller, Christina A1 - Gaal, Mate A1 - Rosenthal, Martina A1 - Bär, Sylke A1 - Lewis, A. A1 - Bloodworth, T. A1 - Guelle, D. A1 - Wilrich, P.-Th. T1 - ITEP-Test Trials for Detection Reliability Assessment of Metal Detectors N2 - The total reliability of a mine searching system is driven by the triple of intrinsic capability, which describes the physical-technical basis capability, the application and environmental factors and the human factors. Some of them can be determined in laboratory measurements but the human factor and a part of environment conditions and their interaction with the device need to be treated statistically. That is why the test & evaluation procedure described in CEN CWA 14747:2003, includes in addition to parameter tests of metal detectors also the reliability or blind field tests under local conditions with local personnel. A series of three big field trials had been accomplished in the ITEP-project 2.1.1.2 “Reliability Model for Test & Evaluation of Metal Detectors” to specify the optimum conditions for reliable trial results with affordable effort. For each set of specific working conditions, characterized in terms of a combination of one mine type in one soil with one detector handled by local personnel, the searching system will show up a working performance in mine detection rates as a function of mine depth and show up a certain overall false call rate. During the ITEP-trials in Benkovac and Oberjettenberg the authors learnt to determine this function separately for each mine type in each soil, which is especially important for low metal mines in uncooperative soil which will be illustrated for the mine PMA2 in different types of soil. The question of representativeness for field conditions on the one hand and necessary statistical set up for the possibility to distinguish between individual detector performances is still under discussion. KW - Zuverlässigkeit der Minensuche KW - Feldtests KW - Modulares Modell KW - Metalldetektor PY - 2005 UR - http://maic.jmu.edu/journal/8.2/rd/mueller.htm SN - 1533-9440 SN - 1533-6905 N1 - Geburtsname von Rosenthal, Martina: Scharmach, M. - Birth name of Rosenthal, Martina: Scharmach, M. IS - 8.2 SP - 86 EP - 90 CY - Harrisonburg AN - OPUS4-6041 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Gaal, Mate A1 - Bär, Sylke A1 - Müller, Christina A1 - Rosenthal, Martina A1 - Bloodworth, T. A1 - Lewis, A. A1 - Guelle, D. ED - Harmon, R. S. T1 - Optimizing detector trials for humanitarian demining T2 - Conference 2004 CY - Orlando, FL, USA DA - 2004-04-12 KW - Zuverlässigkeit der Minensuche KW - Feldtests KW - Modulares Modell KW - Metalldetektor PY - 2004 SN - 0-8194-5338-2 DO - https://doi.org/10.1117/12.541124 SN - 1605-7422 N1 - Geburtsname von Rosenthal, Martina: Scharmach, M. - Birth name of Rosenthal, Martina: Scharmach, M. N1 - Serientitel: SPIE proceedings series – Series title: SPIE proceedings series IS - 5415 SP - 1323 EP - 1334 PB - SPIE CY - Bellingham, Wash. AN - OPUS4-6045 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Müller, Christina A1 - Elagin, Mstislav A1 - Gaal, Mate A1 - Rosenthal, Martina A1 - Ewert, Uwe A1 - Osterloh, Kurt A1 - Wilrich, P.-Th. T1 - Determination of reliability in demining and NDT N2 - The detection of defects in aircraft components or parts of a power plant or mines in the ground is connected with the task to distinguish between signals caused be the item searched for and noisy signals from other sources. The reliability of the system is the better the better the system is in detecting the wanted signal and avoiding false alarms caused by noise. It is usual to measure the reliability of diagnostic systems in terms of ROC-curves (Re-ceiver Operating Characteristics) and POD-curves (Probability of Detec-tion). The ROC curves describe the POD versus Probability of False Alarm with growing system sensitivity along the curve. POD curves describe the Probability of Detection for a fixed sensitivity for a variation of item sizes or depths. Reliability of the whole system is always a composition of the physics and technique, application influences and the human factors. For the scien-tific understanding and possibilities of improvement, decomposition accord-ing to a modular model is helpful. The authors present their experiences with the reliability evaluation of metal detectors for humanitarian demining and an NDT system of mechanized ultrasonic phased array testing of copper welds. The special concern in demining is the influence of soil types, detec-tors and the experiences of human beings. T2 - MATEST 2004 CY - Zagreb, Croatia DA - 2004-10-14 KW - Flaw Detection KW - Mine Detection KW - Prohability of Detection KW - Receiver Operating Characteristics KW - Metal Detector Test Trials PY - 2004 SN - 953-96225-9-X N1 - Geburtsname von Rosenthal, Martina: Scharmach, M. - Birth name of Rosenthal, Martina: Scharmach, M. SP - 183 EP - 201 AN - OPUS4-6047 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Gaal, Mate A1 - Rosenthal, Martina A1 - Ewert, Uwe A1 - Lewis, A. A1 - Bloodworth, T. A1 - Wilrich, P.-Th. A1 - Guelle, D. A1 - Müller, Christina T1 - ITEP project 2.1.1.2 - Final report - Reliability model for test and evaluation of metal detectors N2 - Metal detectors used in demining have been tested within the frame of the International Test and Evaluation Programme project ITEP 2.1.1.2. Detection reliability tests were performed in accordance with the CEN workshop agreement describing specifications for test and evaluation (CWA 14747:2003). Results of these tests are aimed to verify and should help to optimise the proposed testing procedures. KW - Zuverlässigkeit der Minensuche KW - Feldtests KW - Modulares Modell KW - Metalldetektor PY - 2004 UR - http://www.itep.ws/pdf/Itep_no2.1.1.2_reliability_model.pdf N1 - Geburtsname von Rosenthal, Martina: Scharmach, M. - Birth name of Rosenthal, Martina: Scharmach, M. SP - 1 EP - 51 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-6049 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina A1 - Ewert, Uwe A1 - Wilrich, P.-Th. A1 - Spyra, W. T1 - Trial design for testing and evaluation of metal detectors used in humanitarian landmine clearance T2 - ECNDT 2006 9. Europäische Konferenz für Zerstörungsfreie Prüfung CY - Berlin, Germany DA - 2006-09-25 PY - 2006 AN - OPUS4-14202 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina T1 - Statistical design of experiments applied to tests of metal detectors used for mine detection T2 - 4th International Probabilistic Symposium CY - Berlin, Germany DA - 2006-10-12 PY - 2006 AN - OPUS4-14200 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina ED - Proske, D. T1 - Statistical design of experiments applied to tests of metal detectors used for mine detection T2 - 4th International Probabilistic Symposium CY - Berlin, Germany DA - 2006-10-12 KW - Zuverlässigkeit in der Minensuche KW - Feldtests KW - Modulares Modell KW - Metalldetektor PY - 2006 SN - 3-00-019232-8 SP - 253 EP - 264 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-14297 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina A1 - Ewert, Uwe A1 - Wilrich, P.-Th. A1 - Spyra, W. T1 - Trial Design for Testing and Evaluation of Metal Detectors Used in Humanitarian Landmine Clearance T2 - 9th European Conference on NDT CY - Berlin, Germany DA - 2006-09-25 KW - Zuverlässigkeit in der Minensuche KW - Feldtests KW - Modulares Modell KW - Metalldetektor PY - 2006 SN - 3-931381-86-2 SP - 1(?) EP - 10(?) PB - European Federation for Non-Destructive Testing CY - Berlin AN - OPUS4-14420 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina T1 - Versuchsplan für Prüfung und Bewertung von Metalldetektoren für die Minenräumung T2 - DGZfP-Jahrestagung 2007 (ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung) CY - Fürth, Germany DA - 2007-05-14 PY - 2007 AN - OPUS4-14834 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Dohse, Elmar A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Amos, J. M. T1 - Air-coupled ultrasonic testing of metal adhesively bonded joints using cellular polypropylene transducers T2 - QNDE - Review of Prgress in Quantitative Nondestructive Evaluation CY - Baltimore, MD, USA DA - 2013-07-21 PY - 2013 AN - OPUS4-29059 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Pelkner, Matthias A1 - Gaal, Mate A1 - Daschewski, Maxim A1 - Brackrock, Daniel T1 - Evolution of modern NDT-methods for the inspection of lightweight components N2 - NDT is a multidisciplinary research area fusing the disciplines of natural Science and engineering. Particularly in the early development stages of a new testing method, feasibility investigations focus on the fundamental physical interaction between the sensing mechanism and specimen. Research activities during subsequent phases of modular prototype development, technical System Integration and Validation primarily attempt to solve the practical engineering and real-life aspects of a testing method. We show several examples of new methods in different stages of development and highlight the potential for further industrial use. The first section deals with Steel surfaces of lightweight components which are inspected with pm-sized magneto resistive sensor arrays. This quantitative magnetic stray field approach combines high spatial resolution and very high sensitivity, enabling the user to detect even very small micro-defects. Tuming to CFRP components we also show new developments in airbome ultrasonic testing. Here we use ferroelectret foils to reduce the acoustical mismatch between transducer and air, which enhances the signal-to-noise ratio. A further example illuminates the use of metallic nano layers as a broadband thermo acoustical emitter. Their use provides both high sound pressures and very broadband Signal characteristics. When it comes to CFRP components and other anisotropic and highly Scattering materials, ultrasonic matrix arrays in conjunction with many angles of incidences per transducer position can help to enhance the statistics of a testing problem. In the field of conventional water-coupled UT testing we also show the use of matrix array transducers providing a tomographic-like 3D-image of impact damage in CFRP samples. T2 - 12th International conference of the Slovenian society for non-destructive testing - Application of contemporary non-destructive testing in engineering CY - Portoroz, Slovenia DA - 04.09.2013 KW - GMR-sensors arrays KW - Air coupled ultrasonics KW - Thermo acoustical transducers KW - Matrix arrays PY - 2013 SN - 978-961-93537-0-7 SP - 303 EP - 314 AN - OPUS4-29245 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Brekow, Gerhard T1 - Entwicklung von Luftultraschall-Sensoren mit geringer akustischer Impedanz T2 - 15. ITG-/GMA-Fachtagung "Sensoren und Messsysteme 2010" CY - Nuremberg, Germany DA - 2010-05-18 PY - 2010 AN - OPUS4-21634 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Müller, Christina A1 - Bertovic, Marija A1 - Gaal, Mate A1 - Heidt, Heinrich A1 - Pavlovic, Mato A1 - Rosenthal, Martina A1 - Takahashi, K. A1 - Pitkänen, J. A1 - Ronneteg, U. T1 - Progress in evaluating the reliability of NDE systems - Paradigm shift N2 - The paper will give an overview of new methodology for evaluating the reliability of NDE systems accurately, reliably and efficiently in accordance with the specific requirements of industrial application. After a review of the substantive issues from the previous workshops, the go forward guidance from these interactions is considered. At the beginning of the reliability analysis, the actual safety demands have to be defined in order to fit the investigation to the level of risk when the component would fail. Next, all the essential influencing parameters need to be documented and transferred to an appropriate design of experiments (DOE) to determine the reliability in terms of a qualitative assessment for lower risk or in terms of a quantitative probability of detection (POD) or ROC (Receiver Operating Characteristics) curves for higher safety demands. A new paradigm is offered to consider the POD or reliability of the system as a function of the configuration of input variables and use it for optimisation rather than for a final judgement. An advantage for the end user is also to sample all single PODs to an integral 'Volume POD' of a part. Among the influencing parameters, the human factor is the most important one. A systematic psychological approach shall help to find out where the bottlenecks are but most importantly to provide best possible working conditions for the human inspectors. T2 - 4th European-American workshop on reliability of NDE CY - Berlin, Germany DA - 2009-06-24 KW - Zuverlässigkeit von ZfP-Systemen KW - Multiparameter POD PY - 2009 UR - http://www.ndt.net/article/reliability2009/Inhalt/we1a2.pdf SN - 978-3-940283-17-7 IS - DGZfP-BB 116 SP - 1 EP - 13 AN - OPUS4-20616 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Müller, Christina A1 - Pavlovic, Mato A1 - Bertovic, Marija A1 - Gaal, Mate A1 - Heidt, Heinrich A1 - Rosenthal, Martina A1 - Takahashi, K. A1 - Pitkänen, J. A1 - Ronneteg, U. T1 - Fortschritte bei der Bewertung der Zuverlässigkeit von ZfP-Systemen N2 - Es werden die Fortschritte bei der Bewertung der Zuverlässigkeit von ZfP-Systemen in den vergangenen 10 Jahren vorgestellt. Der modulare Ansatz bzw. die systematische Auflistung aller wesentlichen Einflussfaktoren stehen am Anfang jeder Bewertung, die jeweils spezifisch für einen industriellen bzw. Feldeinsatz angelegt wird. Weiterhin legt die zu Grunde liegende Sicherheitsanforderung fest, ob ein exaktes quantitatives statistisches Ergebnis z. B. für die Fehlergröße, die mit hoher Sicherheit detektiert wird angestrebt wird oder ob man sich mit einer qualitativen Abschätzung zufrieden geben kann. Moderne Werkzeuge wie das 'Design of Experiments' (Statistische Versuchsplanung), die Volumen-POD für ein Bauteil als ganzes oder auch die systematische psychologische Betrachtung des menschlichen Faktors unterstützen die Treffsicherheit der Untersuchung für den gewünschten Einsatzfall. Die Ergebnisse der ZfP-Prüfungen können immer nur so gut sein, wie der Mensch mit den Bedingungen zurechtkommt. Weiterhin kann die POD im Zusammenhang mit den Prozessparametern als helfendes Optimierungswerkzeug eingesetzt werden und nicht als endgültige Be(Ver)urteilung. Es werden Beispiele aus Bereichen der Energieerzeugung und Endlagerung präsentiert. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2009 CY - Münster, Deutschland DA - 2009-05-18 KW - POD KW - ROC KW - Paradigmenshift KW - Optimierung KW - Human factor PY - 2009 UR - http://www.ndt.net/article/dgzfp2009/Inhalt/mo3c2.pdf SN - 978-3-940283-16-0 IS - DGZfP-BB 115 (Mo.3.C.2) SP - 1 EP - 9 AN - OPUS4-20619 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Bertovic, Marija A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina A1 - Fahlbruch, B. T1 - Investigating human factors in manual ultrasonic testing: Testing the human factor model N2 - The human factors approach relies on understanding the properties of human capability and limitations under various conditions and the application of that knowledge in designing and developing safe systems. Following the principles of MTO (Man Technology Organization) approach, emphasis should be given to the way people interact with technical as well as organizational systems. A model describing human factor influences in relation to the performance shaping factors and their effect on the manual ultrasonic inspection performance had been built and a part of it empirically tested. The experimental task involved repeated inspection of 18 flaws according to the standard procedure under no, middle and high time pressure. Stress coping strategies, mental workload of the task, stress reaction and organizational factors have been measured. The results have shown that time pressure, mental workload and experience influence the quality of the inspection performance. Organizational factors and their influence on the inspection results were rated as important by the operators. However, further research is necessary into the effects of stress. T2 - 4th European-American workshop on reliability of NDE CY - Berlin, Germany DA - 2009-06-24 KW - Human factors KW - Time pressure KW - Nuclear power plants KW - Ultrasonic testing PY - 2009 UR - http://www.ndt.net/article/reliability2009/Inhalt/th4a3.pdf SN - 978-3-940283-17-7 IS - DGZfP-BB 116 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-20615 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Lange, Thorid A1 - Hillger, W. A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Ferroelectret transducers for air-coupled ultrasonic testing of fiber-reinforced polymers T2 - QNDE-Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, 2012 CY - Denver, CO, USA DA - 2012-07-15 PY - 2012 AN - OPUS4-26758 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Döring, Joachim A1 - Bovtun, V. A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Erhard, Anton A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Yakymenko, Y. T1 - Piezoelectric and electrostrictive effects in ferroelectret ultrasonic transducers N2 - Electromechanical response of polypropylene ferroelectret transducers under application of high-voltage pulses was measured by laser Doppler vibrometry and compared with results of ultrasonic through-air transmission between two ferroelectret transducers. The electromechanical response was completely explained by piezoelectric and electrostrictive effects. The electrostrictive effect dominates at high voltages and provides significant enlargement of the transducer constant, up to factor of 2.5. The induced strain of 1.7% was achieved at – 2000 V. The nonlinear ultrasonic transmission was shown to be well described by the piezoelectric and electrostrictive response of transmitter, except in the range of high negative exciting voltages where some limitation of the transmitted signal was observed. This limitation seems not to be a fundamental one and does not abolish the advantages of high-voltage excitation of polypropylene ferroelectret transducers. KW - Electromechanical effects KW - Ferroelectric devices KW - Piezoelectric transducers KW - Piezoelectricity KW - Ultrasonic transducers KW - Ultrasonic transmission KW - Cellular polypropylene KW - Ferroelectret KW - Electrostriction PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1063/1.4759052 SN - 0021-8979 SN - 1089-7550 VL - 112 IS - 8 SP - 084505-1 - 084505-6 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY AN - OPUS4-26806 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Gaal, Mate A1 - Bertovic, Marija A1 - Müller, Christina A1 - Zickler, S. A1 - Fahlbruch, B. A1 - Spokoiny, V. A1 - Schombach, D. A1 - Just, Tilman A1 - Cramer, H.-J. T1 - Untersuchungen zum Einfluss menschlicher Faktoren auf das Ergebnis von zerstörungsfreien Prüfungen, Möglichkeiten zur Minimierung dieses Einflusses und Bewertung der Prüfergebnisse KW - Menschliche Faktoren KW - ZfP KW - Manuelle Ultraschallprüfung KW - WkP KW - KKW PY - 2009 IS - BfS-Projekt SR 2514 / Endbericht SP - 1 EP - 79 CY - Salzgitter AN - OPUS4-26081 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bertovic, Marija A1 - Gaal, Mate A1 - Müller, Christina A1 - Fahlbruch, B. T1 - Investigating human factors in manual ultrasonic testing: testing the human factors model N2 - The human factors approach relies on understanding the properties of human capability and limitations under various conditions and the application of that knowledge in designing and developing safe systems. Following the principles of the MTO (Man Technology Organisation) approach, emphasis should be given to the way people interact with technical as well as organisational systems. A model describing human factor influences in relation to the performance shaping factors and their effect on manual ultrasonic inspection performance had been built and a part of it empirically tested. The experimental task involved repeated inspection of 18 defects according to the standard procedure under no, middle and high time pressure. Stress coping strategies, the mental workload of the task, stress reaction and organisational factors have been measured. The results have shown that time pressure, mental workload and experience influence the quality of the inspection performance. Organisational factors and their influence on the inspection results were rated as important by the operators. However, further research is necessary into the effects of stress. KW - Human factors KW - Manual ultrasonic testing KW - In-service inspection KW - Nuclear power plants KW - Time pressure PY - 2011 DO - https://doi.org/10.1784/insi.2011.53.12.673 SN - 0007-1137 VL - 53 IS - 12 SP - 673 EP - 676 PB - British Institute of Non-Destructive Testing CY - Northampton AN - OPUS4-26083 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Brekow, Gerhard T1 - Einsatz von Luftultraschall-Sensoren mit geringer akustischer Impedanz T2 - DAGA 2010 - 36. Jahrestagung für Akustik CY - Berlin, Deutschland DA - 2010-03-15 KW - Luftultraschall KW - Sensor KW - Akustische Impedanz KW - Polypropylen PY - 2010 SN - 978-3-9808659-8-2 SP - 1041 EP - 1042 CY - Berlin AN - OPUS4-26402 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Bovtun, V. A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Charakterisierung der Wandler für Luftultraschallprüfung aus zellulärem Polypropylen-Ferroelektret N2 - In den letzten Jahren stieg die Anfrage für zerstörungsfreie Prüfung (ZIP) mit Luftultraschall deutlich. Die klassische ZfP mit Ultraschall nutzt Flüssigkeiten als Koppelmittel zwischen dem Wandler und dem Prüfkörper. Für die Prüfung von Gegenständen mit empfindlicher Oberfläche, die das Koppelmittel beschädigen oder verunreinigen kann, ist deswegen Luftultraschall besser geeignet. Eine mögliche Anwendung ist beispielsweise der Nachweis von Delaminationen in glas- und kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoffen sowie Sandwichbauteilen, die in der Luftfahrt- und der Automobilindustrie eingesetzt werden. T2 - DAGA 2011 - 37. Jahrestagung für Akustik - Fortschritte der Akustik CY - Dusseldorf, Germany DA - 21.03.2011 KW - Luftultraschall KW - Wanderfolien KW - Zelluläres Polypropylen KW - Akustische Impedanz KW - Signal-Rausch-Anstand PY - 2011 SN - 978-3-939296-02-7 SP - 337 EP - 338 AN - OPUS4-26403 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Beck, Uwe A1 - Weise, Matthias A1 - Bovtun, Viktor Petrovic A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Parameter reproducibility of polypropylene ferroelectret transducers for air-coupled ultrasonic testing N2 - The extremely low acoustic impedance of polypropylene ferroelectret combined with its piezoelectric properties makes this material suitable for construction of aircoupled ultrasonic transducers for non-destructive testing. For the fabrication of transducers with a stable quality, the reproducibility of their key parameters is of interest. The reproducibility was evaluated by means of (i) impedance spectroscopy and (ii) pulse-echo measurements. (i) Impedance spectroscopy was applied to identify the resonance frequency, the coupling factor and the acoustic impedance of several nominally identical transducers. (ii) Pulse-echo measurements yielded the signal form of these transducers. The variation of the signal amplitude measured with pulseecho technique was about 10 dB. A part of this variation Comes from the deposition of transducer electrodes and another part from local variations of ferroelectret properties. The variation of the signal amplitude was caused by the observed variation of the coupling factor, which was also about 10 dB. The variation of the acoustic impedance was only about 1 dB, thus having no effect on the variation of the signal amplitude. These results indicate that the variability can be reduced by improving the control of electrode deposition and by optimizing the production technology affecting the reproducibility of material properties. T2 - 2011 IEEE International ultrasonics symposium (IUS) CY - Orlando, FL, USA DA - 18.10.2011 KW - Air-coupled ultrasonic transducers KW - Polypropylene ferroelectret KW - Reproducibility PY - 2011 IS - Abstract-ID 258 SP - 1 EP - 3 AN - OPUS4-26405 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Brekow, Gerhard T1 - Entwicklung von Luftschall-Sensoren mit geringer akustischer Impedanz T2 - Sensoren und Messsysteme 2010 - 15. ITG/GMA-Fachtagung CY - Nürnberg, Deutschland DA - 2010-05-18 KW - Luftultraschall KW - Sensor KW - Akustische Impedanz KW - Polypropylen PY - 2010 SN - 978-3-8007-3260-9 IS - A9/Paper 48 SP - 275 EP - 279 PB - VDE Verlag GmbH CY - Berlin, Offenbach AN - OPUS4-26407 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Döring, Joachim A1 - Dohse, Elmar A1 - Lange, Thorid A1 - Hillger, W. A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Air-coupled ferroelectret ultrasonic transducers applied to testing of fiber-reinforced polymers T2 - 12th International conference of the Slovenian society for non-destructive testing - Application of contemporary non-destructive testing in engineering CY - Portoroz, Slovenia DA - 2013-09-04 KW - Air-coupled ultrasound KW - Transducer KW - Ferroelectret KW - Cellular polypropylene KW - Fiber-reinforced polymers PY - 2013 SN - 978-961-93537-0-7 SP - 43 EP - 50 AN - OPUS4-29927 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Ahmadzadeh, Majid T1 - Simulation und Vermessung von thermoakustischen Schallquellen N2 - Zur Simulation des Schallfeldes von beliebig geformten konventionellen Schallquellen existieren viele Ansätze (EFIT, GPSS). Sie alle basieren auf der Annahme eines monochromatischen akustischen Signals, was meist eine gültige Annäherung darstellt. Allerdings sind bei thermoakustischen Quellen aufgrund ihrer Funktionsweise und der hohen Bandbreite viele der existierenden Ansätze nicht direkt anwendbar und können Beobachtungen bei der Vermessung von thermoakustischen Wandlern nicht vollständig abbilden und erklären. In diesem Beitrag wurde die bekannte Methode der generalisierten Punktquellensynthese (GPSS) für die Berechnung von Schallfeldern von thermoakustischen Schallquellen angewendet. Dabei gehen zahlreiche Parameter wie die Dicke und Geometrie der leitfähigen Schicht, Krümmung des Substrats, sowie die Signalform der Anregung in die Simulation ein. Neu an dem präsentierten Ansatz ist die Abweichung von der üblichen monochromatischen Annäherung und die Berücksichtigung der großen Bandbreite von thermoakustischen Wandlern. Für die Validierung der Simulationen wurden Schallfelder von Quellen mit bekannter Anregung und Geometrie breitbandig durch ein optisches Mikrofon vermessen. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Thermoacoustics KW - Sensor characterization KW - Simulation PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-549944 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-54994 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Szewieczek, A. A1 - Hillger, W. A1 - Ilse, D. T1 - Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Seit Jahren stellt die luftgekoppelte Ultraschallprüfung eine etablierte Alternative zur konventionellen Prüfung von Leichtbaukomponenten aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Automotive dar. Im Gegenteil zur flüssigkeitsgekoppelten Prüfung in Kontakt oder im Tauchbecken ist sie weniger invasiv und bietet daher zeitliche und finanzielle Anreize. Normalerweise wird die luftgekoppelte Prüfung mit Einzelelementschwingern in Durchschallung realisiert, wohingegen die Gruppenstrahlertechnik bereits Industriestandard im Bereich der Kontakttechnik darstellt. Die damit verbundenen Vorteile wie die aktive Fokussierung oder, die gezielte Manipulation des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, finden im Bereich der luftgekoppelten Prüfung dabei noch wenig Anwendung. Im Rahmen dieses Beitrags stellen wir die ersten Zwischenergebnisse des geförderten Projektes „PALUP – Phased- Array-Technik für Luftultraschall-Prüfungen“ vor. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Mehrelementschwingern auf Basis von zellulären Kunststoffen, die Entwicklung einer dedizierten Pulserstufe im Kilovoltbereich, sowie die nötige rauscharme messtechnische Auswertung jedes Einzelelements. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Phased array KW - Air-coupled ultrasound PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-549954 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-54995 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Szewieczek, A. A1 - Hillger, W. A1 - Ilse, D. T1 - Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Seit Jahren stellt die luftgekoppelte Ultraschallprüfung eine etablierte Alternative zur konventionellen Prüfung von Leichtbaukomponenten aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Automotive dar. Im Gegenteil zur flüssigkeitsgekoppelten Prüfung in Kontakt oder im Tauchbecken ist sie weniger invasiv und bietet daher zeitliche und finanzielle Anreize. Normalerweise wird die luftgekoppelte Prüfung mit Einzelelementschwingern in Durchschallung realisiert, wohingegen die Gruppenstrahlertechnik bereits Industriestandard im Bereich der Kontakttechnik darstellt. Die damit verbundenen Vorteile wie die aktive Fokussierung oder, die gezielte Manipulation des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, finden im Bereich der luftgekoppelten Prüfung dabei noch wenig Anwendung. Im Rahmen dieses Beitrags stellen wir die ersten Zwischenergebnisse des geförderten Projektes „PALUP – Phased- Array-Technik für Luftultraschall-Prüfungen“ vor. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Mehrelementschwingern auf Basis von zellulären Kunststoffen, die Entwicklung einer dedizierten Pulserstufe im Kilovoltbereich, sowie die nötige rauscharme messtechnische Auswertung jedes Einzelelements. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Phased array KW - Air-coupled ultrasound PY - 2022 AN - OPUS4-54996 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Ahmadzadeh, M. T1 - Simulation und Vermessung von thermoakustischen Schallquellen N2 - Zur Simulation des Schallfeldes von beliebig geformten konventionellen Schallquellen existieren viele Ansätze (EFIT, GPSS). Sie alle basieren auf der Annahme eines monochromatischen akustischen Signals, was meist eine gültige Annäherung darstellt. Allerdings sind bei thermoakustischen Quellen aufgrund ihrer Funktionsweise und der hohen Bandbreite viele der existierenden Ansätze nicht direkt anwendbar und können Beobachtungen bei der Vermessung von thermoakustischen Wandlern nicht vollständig abbilden und erklären. In diesem Beitrag wurde die bekannte Methode der generalisierten Punktquellensynthese (GPSS) für die Berechnung von Schallfeldern von thermoakustischen Schallquellen angewendet. Dabei gehen zahlreiche Parameter wie die Dicke und Geometrie der leitfähigen Schicht, Krümmung des Substrats, sowie die Signalform der Anregung in die Simulation ein. Neu an dem präsentierten Ansatz ist die Abweichung von der üblichen monochromatischen Annäherung und die Berücksichtigung der großen Bandbreite von thermoakustischen Wandlern. Für die Validierung der Simulationen wurden Schallfelder von Quellen mit bekannter Anregung und Geometrie breitbandig durch ein optisches Mikrofon vermessen. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Thermoacoustics KW - Sensor characterization PY - 2022 AN - OPUS4-54997 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bernhardt, Y. A1 - Csaszar, L. A1 - Dengiz, N. A1 - Fuchs, M. A1 - Gautzsch, T. A1 - Gohlke, Dirk A1 - Hahn-Jose, T. A1 - Heckel, Thomas A1 - Hillger, W. A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Ilse, D. A1 - Kiel, M. A1 - Labud, P. A1 - Schubert, F. A1 - Sommerhuber, R. A1 - Szewieczek, A. A1 - Waschkies, T. T1 - Richtlinie zur Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern N2 - Zur Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern werden mehrere verschiedene Methoden und Verfahren angewendet. Durch die unterschiedlichen Herangehensweisen werden oft unterschiedliche Prüfkopfpara-meter und Schallfeldgrößen ermittelt, was einen direkten Vergleich von Datenblättern erschwert. Für die Charakterisierung von Kontakt- und Tauchtechnikprüfköpfen hat sich ISO 22232-2:2021 bereits etabliert, allerdings ist diese Norm nicht auf die luftgekoppelten Wandlertechnologien direkt übertragbar. Daher erkannten Hersteller, Forschungseinrichtungen und Anwender den Bedarf an einer Richtlinie zur einheitlichen Charakterisierung von luftgekoppelten Wandlern. Gemeinsam arbeiten sie aktuell im Rahmen des Unterausschusses „Luftgekoppelte Ultraschallprüfung“ der DGZfP an der Erstellung einer solcher Richtlinie mit dem Anspruch, die bestehende Normung um die luftgekoppelte Prüfung zu erweitern und somit die Vereinheitlichung der Charakterisierung dieser Wandler zu erleichtern. In diesem Beitrag wird ein Überblick über den geplanten Inhalt der Richtlinie und über die Methoden zur akustischen Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern gegeben. Insbesondere werden verschiedene Methoden der Ermittlung von wichtigen Wandlerparametern wie z.B. Empfindlichkeit, Mittenfrequenz, Bandbreite, Fokusgröße und Fokusabstand dargestellt und verglichen. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Lutgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Prüfkopf KW - Charakterisierung KW - Richtlinie PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-552918 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-55291 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Gaal, Mate A1 - Bernhardt, Y. A1 - Csaszar, L. A1 - Dengiz, N. A1 - Fuchs, M. A1 - Gautzsch, T. A1 - Gohlke, Dirk A1 - Hahn-Jose, T. A1 - Heckel, Thomas A1 - Hillger, W. A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Ilse, D. A1 - Kiel, M. A1 - Kornely, M. A1 - Labud, P. A. A1 - Marhenke, T. A1 - Schubert, F. A1 - Sommerhuber, R. A1 - Steinhausen, R. A1 - Szewieczek, A. A1 - Wachter, L. A1 - Waschkies, T. T1 - Guideline US 08 Characterization and verification of air-coupled ultrasonic probes N2 - This guideline was drafted following and complementing the norm ISO 22232-2:2020(E) to include air-coupled ultrasonic transducers. This document specifies the characteristics of probes used for non-destructive air-coupled ultrasonic testing with center frequencies above 20 kHz, with focusing or without focusing means. KW - Air-coupled ultrasound KW - Ultrasonic testing KW - Guideline KW - Probe KW - Characterization PY - 2022 SN - 978-3-947971-26-8 SP - 1 EP - 27 CY - Berlin AN - OPUS4-56228 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bernhardt, Y. A1 - Csaszar, L. A1 - Dengiz, N. A1 - Fuchs, M. A1 - Gautzsch, T. A1 - Gohlke, Dirk A1 - Hahn-Jose, T. A1 - Heckel, Thomas A1 - Hillger, W. A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Ilse, D. A1 - Kiel, M. A1 - Labud, P. A1 - Schubert, F. A1 - Sommerhuber, R. A1 - Szewieczek, A. A1 - Waschkies, T. T1 - Richtlinie zur Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern N2 - Zur Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern werden mehrere verschiedene Methoden und Verfahren angewendet. Durch die unterschiedlichen Herangehensweisen werden oft unterschiedliche Prüfkopfpara-meter und Schallfeldgrößen ermittelt, was einen direkten Vergleich von Datenblättern erschwert. Für die Charakterisierung von Kontakt- und Tauchtechnikprüfköpfen hat sich ISO 22232-2:2021 bereits etabliert, allerdings ist diese Norm nicht auf die luftgekoppelten Wandlertechnologien direkt übertragbar. Daher erkannten Hersteller, Forschungseinrichtungen und Anwender den Bedarf an einer Richtlinie zur einheitlichen Charakterisierung von luftgekoppelten Wandlern. Gemeinsam arbeiten sie aktuell im Rahmen des Unterausschusses „Luftgekoppelte Ultraschallprüfung“ der DGZfP an der Erstellung einer solcher Richtlinie mit dem Anspruch, die bestehende Normung um die luftgekoppelte Prüfung zu erweitern und somit die Vereinheitlichung der Charakterisierung dieser Wandler zu erleichtern. In diesem Beitrag wird ein Überblick über den geplanten Inhalt der Richtlinie und über die Methoden zur akustischen Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern gegeben. Insbesondere werden verschiedene Methoden der Ermittlung von wichtigen Wandlerparametern wie z.B. Empfindlichkeit, Mittenfrequenz, Bandbreite, Fokusgröße und Fokusabstand dargestellt und verglichen. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.5.2022 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Richtlinie KW - Ultraschallwandler KW - Prüfkopf KW - Charakterisierung PY - 2022 AN - OPUS4-55292 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel T1 - Sending and receiving acoustic waves using atmospheric pressure plasmas N2 - Atmospheric pressure plasmas interact in various physical ways with their surroundings. They release heat and generate charge carriers, which leads to two effects. The first effect is the generation of acoustic waves due to heat release, known as the thermoacoustic effect, and the second effect is the perturbation of the resting fluid provoked by the release of charge carriers, called “ionic wind”. The direct connection between the charge carrier production of the discharge arrangement and the surroundings also allows the detection of acoustic waves by tracking the electrical current of the arrangement. This contribution introduces a multi-fluid model approach to describe the acoustic interaction of atmospheric plasmas. In addition, we present experimental results on commercially available and in-house fabricated discharge arrangements for either emitting or receiving acoustic waves. T2 - DAGA 2020 - 46. Jahrestagung für Akustik CY - Stuttgart, Germany DA - 22.03.2022 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Plasma KW - Ultraschallwandler PY - 2022 AN - OPUS4-54616 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate T1 - Sending and receiving acoustic waves using atmospheric pressure plasmas N2 - Atmospheric pressure plasmas interact in various physical ways with their surroundings. They release heat and generate charge carriers, which leads to two effects. The first effect is the generation of acoustic waves due to heat release, known as the thermoacoustic effect, and the second effect is the perturbation of the resting fluid provoked by the release of charge carriers, called “ionic wind”. The direct connection between the charge carrier production of the discharge arrangement and the surroundings also allows the detection of acoustic waves by tracking the electrical current of the arrangement. This contribution introduces a multi-fluid model approach to describe the acoustic interaction of atmospheric plasmas. In addition, we present experimental results on commercially available and in-house fabricated discharge arrangements for either emitting or receiving acoustic waves. T2 - DAGA 2022 - 48. Jahrestagung für Akustik CY - Stuttgart, Germany DA - 21.03.2022 KW - Plasma acoustics KW - Atmospheric pressure discharges KW - Ait-coupled ultrasound PY - 2022 SN - 978-3-939296-20-1 VL - 48 SP - 923 EP - 926 CY - Berlin AN - OPUS4-54681 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Ahmadzadeh, M. A1 - Hufschläger, Daniel T1 - Sound field measurements on thermoacoustic air-coupled transducers N2 - There are many different methods to characterize air-coupled ultrasonic transducers for non-destructive testing. Data sheets of various manufacturers contain information about some parameters important for the performance of transducers, but this information is not standardized, so that a comparison between probes of different manufacturers is difficult. Therefore, the German Society for Non-Destructive Testing (DGZfP) is working on a guideline to characterization of air-coupled probes. One of the topics in this guideline is the application of thermoacoustic transducers for the characterization of receivers and another topic is the application of microphones for the characterization of transmitters. In this presentation we compare various characterization methods with the particular focus on the characterization of thermoacoustic transducers using an optical microphone. Both thermoacoustic transmitters and optical microphones have a very large bandwidth compared to conventional air-coupled transducers, but their spectrum is not entirely linear, which needs to be taken into account if they are applied as reference transducers. T2 - JSNDI online workshop “Emerging Technologies of Advanced Ultrasonic Measurement” CY - Online meeting DA - 14.12.2021 KW - Air-coupled ultrasound KW - Transducer KW - Sound field PY - 2021 AN - OPUS4-54195 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Ahmadzadeh, Majid A1 - Hufschläger, Daniel T1 - Schallfeldvermessungen von luftgekoppelten Ultraschallwandlern N2 - Zur Charakterisierung von Ultraschallwandlern finden unterschiedliche Methoden und Verfahren Anwendung. Während sich die ISO 22232:2021 verstärkt auf die Charakterisierung von Kontakt- und Tauchtechnikprüfköpfen konzentriert, wird über eine einheitliche Charakterisierung von luftgekoppelten Wandlern noch diskutiert. Durch die unterschiedlichen Herangehensweisen beinhalten Prüfkopf-Datenblätter oft unterschiedliche Prüfkopfparameter und Schallfeldgrößen, was einen direkten Vergleich und eine Applikation im Feld erschwert. So werden bspw. Wandler nach ISO 22232:2021 standardmäßig im Impuls-Echo-Betrieb charakterisiert. Allerdings ist dies nicht auf die in den letzten Jahren entwickelten luftgekoppelten Wandlertechnologien übertragbar, die nur als Sender oder als Empfänger einsetzbar sind. Daher arbeiten aktuell Hersteller, Forschungseinrichtungen und Anwender gemeinsam im Rahmen des Unterausschusses „Luftgekoppelte Ultraschallprüfung“ der DGZfP an der Erstellung einer Richtlinie. Diese Richtlinie stellt dabei den Anspruch dar, die bestehende Normung um die luftgekoppelte Prüfung zu erweitern und somit die Vereinheitlichung der Charakterisierung dieser Wandler zu erleichtern. In diesem Beitrag werden daher verschiedene Methoden der Schallfeldvermessung vorgestellt, untereinander verglichen und ihre Grenzen beschrieben. Abschließend wird auf die besonders herausfordernde Charakterisierung von und mit breitbandigen luftgekoppelten Sendern und Empfängern eingegangen. T2 - Seminar des Fachausschusses Ultraschallprüfung Konventionelle und innovative Anwendungen der Ultraschallprüfverfahren CY - Berlin, Germany DA - 10.11.2021 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Schallfeld KW - Charakterisierung PY - 2021 AN - OPUS4-53750 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Essig, W. A1 - Bernhardt, Y. A1 - Döring, D. A1 - Solodov, I. A1 - Gautzsch, T. A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Sommerhuber, R. A1 - Marhenke, T. A1 - Hasener, J. A1 - Szewieczek, A. A1 - Hillger, W. T1 - Air-coupled ultrasound - emerging NDT method N2 - This paper deals with the state of the art of air-coupled ultrasonic testing. KW - Air-coupled KW - Ultrasonic testing KW - Transducers PY - 2021 SN - 1616-069X VL - 173 SP - 32 EP - 43 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-52231 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Gautzsch, T. A1 - Wahler, M. A1 - Bernhardt, Y. A1 - Lehmann, N. A1 - Kiel, M. T1 - Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern N2 - Mit dem steigenden Einsatz der luftgekoppelten Ultraschallprüfung steigt auch der Bedarf an verlässlichen Methoden der Charakterisierung der eingesetzten Technik. Mehrere unterschiedliche Verfahren zur Charakterisierung von luftgekoppelten Wandlern und der entsprechenden Gerätetechnik werden verwendet. Prüfkopf-Datenblätter verschiedener Hersteller beinhalten unterschiedliche Prüfkopfparameter, wobei oft eigene Verfahren für die Charakterisierung dieser Prüfköpfe verwendet werden. Diese Vielfalt der Parameter und Verfahren erschwert den potenziellen Kunden den Vergleich zwischen den Prüfköpfen unterschiedlicher Hersteller. Daraus ergibt sich der Bedarf, die Verfahren zur Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern zu standardisieren. Vorrangig diese Überlegungen bewegten Hersteller von luftgekoppelten Ultraschallwandlern, Forschungseinrichtungen und Anwender sich zu vernetzen und im Rahmen des Fachausschusses „Ultraschall“ den Unterausschuss „Luftgekoppelte Ultraschallprüfung“ zu gründen. Als erstes Ziel hat sich der Unterausschuss die Erarbeitung einer Richtlinie zur Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern gesetzt. Dieser Beitrag ist ein Überblick über viele Methoden zur Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern, mit dem Schwerpunkt auf der akustischen Charakterisierung. Zu den wichtigsten Wandlerparametern gehören Empfindlichkeit, Mittenfrequenz, Bandbreite, Fokusgröße und Fokusabstand. Verschiedene Methoden der Schallfeldvermessung werden untereinander verglichen. Diese Überlegungen bieten den Ausgangspunkt für spätere Arbeit an einer Richtlinie zur Charakterisierung von luftgekoppelten Ultraschallwandlern. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2021 CY - Online meeting DA - 10.05.2021 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Richtlinie KW - Ultraschallwandler KW - Charakterisierung PY - 2021 AN - OPUS4-52642 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Shapovalov, Oleg A1 - Shapovalova, M. A1 - Ossenbrink, R. A1 - Heckel, Thomas A1 - Michailov, V. A1 - Weiss, S. A1 - Gaal, Mate T1 - Verbessern der Korrosionsbeständigkeit eines hochtemperaturbeständigen Ultraschalldämpfungskörpers mittels Laserstrahl-Auftragschweißen N2 - Während in einem konventionellen Ultraschallprüfkopf ein Kunststoffdämpfungskörper mit Kleber oder Öl an einen Piezoschwinger angekoppelt ist, werden als Hochtemperaturlösung feinporöse sintermetallische Dämpfungsmaterialien mit einer Flüssigglasankopplung eingesetzt. Um dabei das Sintermetall vor dem korrosiven Angriff der Glasschmelze zu schützten, wird am Dämpfungskörper gegenwärtig Gold- oder Platinfolie zeit- und kostenaufwendig appliziert. In der aktuellen Arbeit wurde eine Methode zum Korrosionsschutz der sintermetallischen Oberfläche aus rostfreiem Stahl mittels Laser-Pulverauftragschweißen entwickelt. Im Laufe einer Schweißparameterstudie auf dem Substratmaterial aus massivem rostfreiem Stahl wurde die Eignung unterschiedlicher Auftragsmaterialien auf Nickel- und Kobaltbasis untersucht. Dabei wurde zunächst der Einfluss verschiedener Schweißparameter wie Laserleistung, Vorschubgeschwindigkeit und Pulvermenge auf die Auftragsqualität (Nahtform, Vermischungsgrad, Porosität) metallografisch bewertet. Anschließend wurden die aufgetragenen Schichten hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit getestet. Der Kontakt mit einer flüssigen Glasmischung bei 500 °C hat bei keiner der beschichteten Proben sichtbare Korrosionswirkung gezeigt. Als Resultat der Schweißparameterstudie haben sich besonders die nickelbasierten Pulver als gut geeignete Materialien für den Prozess gezeigt. Die identifizierten Schweißparameter wurden im nächsten Schritt erfolgreich an das sintermetallische Substrat angepasst. T2 - DVS Congress CY - Online meeting DA - 14.09.2021 KW - Korrosion KW - Hochtemperaturbeständigkeit KW - Ultraschallwandler PY - 2021 SN - 978-3-96144-146-4 SN - 978-3-96144-147-1 VL - 2021 SP - 370 EP - 377 AN - OPUS4-53362 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Shapovalov, O. A1 - Heckel, Thomas A1 - Gaal, Mate A1 - Weiß, S. T1 - External Acoustical Damping on a Metallic Angle Wedge in a High Temperature Resistant Ultrasonic Probe N2 - Ultrasonic probes for high-temperature applications are provided with metallic wedges, which can withstand the contact with the high temperature of the inspected structure. The ultrasonic signal travels within the wedge and gets reflected from its boundaries, causing interference signals called “ghost echoes”. The current work presents an investigation of the additional damping effect provided by porous sintered metal plates applied onto the surface of the wedge. In particular, the study evaluates the effect of damping plate thickness on the interference signal level at different transmission frequencies. Damping plates made of sintered metal SIKA-R 15 AX were attached to a wedge prototype made of steel 1.4301. The study revealed, that the most effective thickness of damping plates in the selected frequency interval of 1 to 4 MHz is equal to 4 mm. The evaluation of the interference signal has shown that the application of such damping plates to the wedge surface contributes to an additional attenuation of an interference signal of 10 to 30 dB after 500 μs of signal propagation. KW - Ultrasonic testing KW - High temperature KW - Acoustical damping KW - Angle wedge KW - Ultrasonic probe PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-553920 DO - https://doi.org/10.1007/s40857-022-00270-9 SN - 0814-6039 SP - 1 EP - 11 PB - Springer AN - OPUS4-55392 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Daschewski, Maxim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Schadow, Florian A1 - Dohse, Elmar A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Weise, Matthias A1 - Beck, Uwe T1 - Novel air-coupled ultrasonic transducer combining the thermoacoustic with the piezoelectric effect N2 - In recent years, there has been an increasing industrial demand for one-sided inspection of various structures by means of air-coupled ultrasonic technique. Lightweight structures based on carbon-fibre-reinforced polymers may have very complex shapes, making air-coupled transmission difficult or even impossible. The inspection of concrete structures is another example where one-sided inspection is required. To address these challenges a new type of transducer for air-coupled pulse-echo inspection was developed, which unites two principles: thermoacoustic emission and piezoelectric reception. The thermoacoustic emitter is a titanium electrode with a thickness of several tens of nanometer. This electrode was deposited onto charged cellular polypropylene, which serves as a piezoelectric receiver. The thermoacoustic transmission is based on a transformation of the thermal energy of an electrically heated electrode into the acoustic energy of an ultrasonic wave. Thermoacoustic emitters provide resonance-free behaviour and thus extremely broadband pulses. Charged cellular polypropylene is piezoelectric due to the polarization of its cells and it is well matched to air, with a Young modulus in the order of magnitude of MPa. In this contribution we present some pulse-echo measurements with the first prototypes of the combined thermoacoustic-piezoelectric transducer. T2 - World Conference of Non-Destructive Testing CY - Munich, Germany DA - 13.6.2016 KW - Thermoacoustic KW - Piezoelectric KW - Ultrasonic transducer KW - Ferroelectret PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-367151 VL - 158 SP - Mo.1.F.4, 1 EP - 6 AN - OPUS4-36715 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Daschewski, Maxim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Schadow, Florian A1 - Dohse, Elmar A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Weise, Matthias A1 - Beck, Uwe T1 - Novel air-coupled ultrasonic transducer combining the thermoacoustic with the piezoelectric effect N2 - In recent years, there has been an increasing industrial demand for one-sided inspection of various structures by means of air-coupled ultrasonic technique. Lightweight structures based on carbon-fibre-reinforced polymers may have very complex shapes, making air-coupled transmission difficult or even impossible. The inspection of concrete structures is another example where one-sided inspection is required. To address these challenges a new type of transducer for air-coupled pulse-echo inspection was developed, which unites two principles: thermoacoustic emission and piezoelectric reception. The thermoacoustic emitter is a titanium electrode with a thickness of several tens of nanometer. This electrode was deposited onto charged cellular polypropylene, which serves as a piezoelectric receiver. The thermoacoustic transmission is based on a transformation of the thermal energy of an electrically heated electrode into the acoustic energy of an ultrasonic wave. Thermoacoustic emitters provide resonance-free behaviour and thus extremely broadband pulses. Charged cellular polypropylene is piezoelectric due to the polarization of its cells and it is well matched to air, with a Young modulus in the order of magnitude of MPa. In this contribution we present some pulse-echo measurements with the first prototypes of the combined thermoacoustic-piezoelectric transducer. T2 - World Conference of Non-Destructive Testing CY - Munich, Germany DA - 13.6.2016 KW - Ferroelectret KW - Thermoacoustic KW - Piezoelectric KW - Ultrasonic transducer PY - 2016 AN - OPUS4-36716 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Schadow, Florian A1 - Köppe, Enrico A1 - Dohse, Elmar ED - Chimenti, D. E. ED - Bond, L. J. T1 - Focusing of ferroelectret air-coupled ultrasound transducers N2 - Air-coupled ultrasound has been applied increasingly as a non-destructive testing method for lightweight construction in recent years. It is particularly appropriate for composite materials being used in automotive and aviation industry. Air-coupled ultrasound transducers mostly consist of piezoelectric materials and matching layers. However, their fabrication is challenging and their signal-to-noise ratio often not sufficient for many testing requirements. To enhance the efficiency, air-coupled ultrasound transducers made of cellular polypropylene have been developed. Because of its small density and sound velocity, this piezoelectric ferroelectret matches the small acoustic impedance of air much better than matching layers applied in conventional transducers. In our contribution, we present two different methods of spherical focusing of ferroelectret transducers for the further enhancement of their performance in NDT applications. Measurements on carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) samples and on metal adhesive joints performed with commercially available focused air-coupled ultrasound transducers are compared to measurements executed with self-developed focused ferroelectret transducers. T2 - 42nd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation CY - Minneapolis, Minnesota, USA DA - 26.07.2015 KW - Ferroelectret KW - Transducer KW - Air-coupled KW - Ultrasonic KW - Focusing PY - 2016 SP - 080001 PB - AIP Publishing CY - Melville, NY, USA AN - OPUS4-35955 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gaal, Mate A1 - Bovtun, Viktor A1 - Stark, Wolfgang A1 - Erhard, Anton A1 - Yakymenko, Y. A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Viscoelastic properties of cellular polypropylene ferroelectrets N2 - Viscoelastic properties of cellular polypropylene ferroelectrets (PP FEs) were studied at low frequencies (0.3–33 Hz) by dynamic mechanical analysis and at high frequencies (250 kHz) by laser Doppler vibrometry. Relaxation behavior of the in-plane Young’s modulus (Y´ 11~1500 MPa at room temperature) was observed and attributed to the viscoelastic response of polypropylene matrix. The out-of-plane Young’s modulus is very small (Y´33≈0.1 MPa) at low frequencies, frequency- and stress-dependent, evidencing nonlinear viscoelastic response of PP FEs. The highfrequency mechanical response of PP FEs is shown to be linear viscoelastic with Y´33≈0.8 MPa. It is described by thickness vibration mode and modeled as a damped harmonic oscillator with one degree of freedom. Frequency dependence of Y*33 in the large dynamic strain regime is described by the broad Cole-Cole relaxation with a mean frequency in kHz range attributed to the Dynamics of the air flow between partially closed air-filled voids in PP FEs. Switching-off the relaxation contribution causes dynamic crossover from the nonlinear viscoelastic regime at low frequencies to the linear viscoelastic regime at high frequencies. In the small strain regime, contribution of the air flow seems to be insignificant and the power-law response, attributed to the mechanics of polypropylene cell walls and closed air voids, dominates in a broad frequency range. Mechanical Relaxation caused by the air flow mechanism takes place in the sound and ultrasound frequency range (10 Hz–1MHz) and, therefore, should be taken into account in ultrasonic applications of the PP FEs deal with strong exciting or receiving signals. KW - Viscoelastic KW - Cellular polypropylene KW - Ferroelectret PY - 2016 DO - https://doi.org/10.1063/1.4944798 SN - 0021-8979 SN - 1089-7550 SN - 1520-8850 VL - 119 SP - Article Number: 125101 PB - AIP Publishing AN - OPUS4-35956 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Dohse, Elmar A1 - Schadow, Florian A1 - Köppe, Enrico T1 - Focusing of ferroelectret air-coupled ultrasound transducers N2 - Air-coupled ultrasound has been applied increasingly as a non-destructive testing method for lightweight construction in recent years. It is particularly appropriate for composite materials being used in automotive and aviation industry. Air-coupled ultrasound transducers mostly consist of piezoelectric materials and matching layers. However, their fabrication is challenging and their signal-to-noise ratio often not sufficient for many testing requirements. To enhance the efficiency, air-coupled ultrasound transducers made of cellular polypropylene have been developed. Because of its small density and sound velocity, this piezoelectric ferroelectret matches the small acoustic impedance of air much better than matching layers applied in conventional transducers. In our contribution, we present two different methods of spherical focusing of ferroelectret transducers for the further enhancement of their performance in NDT applications. Measurements on carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) samples and on metal adhesive joints performed with commercially available focused air-coupled ultrasound transducers are compared to measurements executed with self-developed focused ferroelectret transducers. T2 - 42nd Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation CY - Minneapolis, Minnesota, USA DA - 26.07.2015 KW - Focusing KW - Ferroelectret KW - Air-coupled KW - Transducer KW - Ultrasonic PY - 2015 AN - OPUS4-35957 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Dohse, Elmar A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Amos, J. M. ED - Chimenti, D.E. ED - Bond, L.J. ED - Thompson, D.O. T1 - Air-coupled ultrasonic testing of metal adhesively bonded joints using cellular polypropylene transducers N2 - Adhesively bonded aluminum components have been widely used in the aerospace industry for weight-efficient and damage-tolerant structures. Automated squirter jet immersion ultrasonic testing is a common inspection technique to assure the bond integrity of large, contoured assemblies. However, squirter jet inspection presents several limitations in scanning speed, related to water splash noise over protruding stiffeners and splash interference crosstalk in multi-channel inspection systems. Air-coupled ultrasonic testing has been evaluated as an alternative, possibly offering the benefits of increased throughput by enabling higher speeds, and eliminating the contamination concerns and maintenance issues of water couplant systems. Adhesive joints of multi-layer aluminum plates with artificial disbonds were inspected with novel air-coupled ultrasonic probes based on cellular polypropylene. Disbonds of various sizes were engineered in several multi-layer configurations and at various depths. Results were compared with squirter jet immersion and conventional piezoelectric transducer designs in terms of scan contrast, resolution and inspection time. T2 - 40th Annual review of progress in quantitative nondestructive evaluation CY - Baltimore, Maryland, USA DA - 21.07.2013 KW - Air-coupled KW - Ultrasonic KW - Metal bond KW - Ferroelectret PY - 2014 SN - 978-0-7354-1212-5 SN - 978-0-7354-1211-8 DO - https://doi.org/10.1063/1.4864857 SN - 0094-243X N1 - Serientitel: AIP conference proceedings – Series title: AIP conference proceedings VL - 1581 33A SP - 471 EP - 478 PB - AIP Publishing AN - OPUS4-31362 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bovtun, V. A1 - Stark, Wolfgang A1 - Kreutzbruck, Marc ED - Kollmeier, B. T1 - Bestimmung der elastischen Eigenschaften des Polypropylen-Ferroelektrets N2 - Ferroelektrete sind zelluläre polarisierte Polymere, die ferroelektrische und dadurch auch piezoelektrische Eigenschaften aufweisen. Unter anderem werden sie für den Bau von Mikrofonen und Ultraschallwandlern für Materialprüfung eingesetzt. Dabei erweist sich ihre besonders niedrige akustische Impedanz als Vorteil. Ursache dafür ist vor allem ihr außergewöhnlich niedriger Elastizitätsmodul in Dickenrichtung. In diesem Beitrag werden zwei Methoden für die Ermittlung des Elastizitätsmoduls des geladenen zellulären Polypropylens (zPP) dargestellt. Die erste ist eine neuartige modellgestützte Methode mittels Laservibrometrie an dem eigenentwickelten Polypropylen-Wandler, wobei die Resonanzschwingung des Wandlers bei 250 kHz gemessen wird. Die zweite Methode ist dynamisch-mechanische Analyse (DMA) durchgeführt mit Frequenzen von 0,3 bis 50 Hz, erstmalig für das zPP angewendet. T2 - DAGA 2014 - 40. Jahrestagung für Akustik CY - Oldenburg, Germany DA - 10.03.2014 PY - 2014 SN - 978-3-939296-06-5 SP - 1 EP - 2 AN - OPUS4-31368 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Stegemann, Robert A1 - Pelkner, Matthias A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Luftultraschallprüfung von CFK mit planaren und fokussierenden Wandlern T2 - DACH-Jahrestagung 2014 CY - Salzburg, Austria DA - 2014-07-20 PY - 2014 AN - OPUS4-31618 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Dohse, Elmar A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Köppe, Enrico A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Hillger, W. A1 - Amos, J. M. T1 - Ultrasonic testing of adhesively bonded joints using air-coupled cellular polypropylene transducers N2 - In air-coupled ultrasonic testing, the impedance mismatch between the transducer and the air is commonly being solved by adding matching layers to composite transducers. To avoid the difficult technological procedure regarding matching layers, some new piezoelectric materials have been proposed. Most promising are ferroelectrets, which are charged cellular polymers, having ferroelectric and consequently piezoelectric properties. In particular, the extreme softness of cellular polypropylene (cPP) leads to a high piezoelectric constant and to a good impedance match with the air, making matching layers redundant. Its elasticity modulus below 1 MPa causes an additional effect not observed with common piezoelectric materials: that is the electrostrictive effect, here defined as the thickness change due to the attractive force between the transducer electrodes. This effect exceeds the piezoelectric effect at excitation voltages over 1 kV. The extreme softness of cPP leads also to high flexibility, enabling easy focusing by bending the transducer. We have developed air-coupled ultrasonic transducers based on cPP. This includes the electrical matching networks for the transmitter and for the receiver. The transmitter is excited with voltages up to 2.5 kV, so that the electrostrictive effect dominates, leading to sound pressure around 145dB at the transducer surface. These transducers have been applied for testing carbon-fiber-reinforced polymer plates, adhesive joints and other composite structures. Here we report about ultrasonic transmission of two types of adhesive joints. The first one is multi-layer aluminium components with some artificial disbonds, which are common in aerospace industry, and the second one is an aluminium-steel joint with polyurethane adhesive, which is used in automotive industry. T2 - ECNDT 2014 - 11th European conference on non-destructive testing CY - Prague, Czech Republic DA - 06.10.2014 KW - Air-coupled KW - Ultrasonic testing KW - Ferroelectret KW - Cellular polypropylene KW - Transducer KW - Adhesive joint PY - 2014 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-317204 SN - 978-80-214-5018-9 SP - 1 EP - 8 PB - Brno University of Technology AN - OPUS4-31720 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Prager, Jens T1 - Fehlernachweis mit Plattenwellen und Luftultraschall T2 - DGZfP-Jahrestagung 2009 CY - Münster, Germany DA - 2009-05-18 PY - 2009 AN - OPUS4-19811 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Takahashi, K. A1 - Gaal, Mate A1 - Gülle, D. T1 - Data analysis and performance evaluation of japanese dual-sensor systems tested in Croatia KW - Test KW - Dual sensor KW - Landmine detection PY - 2009 UR - http://maic.jmu.edu/JOURNAL/13.3/randd/takahashi_etal/takahashi_etal.htm IS - 13.3 SP - 1 EP - 6 PB - Mine action info center/JMU AN - OPUS4-21110 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kitze, Jessica A1 - Brackrock, Daniel A1 - Brekow, Gerhard A1 - Prager, Jens A1 - Gaal, Mate A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Szabo, D. A1 - Kuti, K. A1 - Paczolay, G. T1 - SAFT und TOFD - Ein Vergleich im Analyseverhalten von Reflektoren N2 - Mit der Gruppenstrahlertechnik der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung sind umfangreiche Untersuchungen an einer plattierten Druckbehälter-Testwand durchgeführt worden. In der vorliegenden Testwand mit einer Wanddicke von 149 mm befinden sich künstliche Testreflektoren im Schweißnaht- und Plattierungsbereich, die mit Gruppenstrahler- Prüfköpfen mit unterschiedlichen Frequenzen, Einschallwinkeln und Einschallrichtungen nachgewiesen und in ihrem Anzeigenverhalten analysiert wurden. Zur Rekonstruktion der Reflektoranzeigen wurde ein SAFT - Algorithmus verwendet, der die Variation der Einschallwinkel berücksichtigt. Zum Vergleich sind die Reflektoren auch mit der TOFD - Technik analysiert worden. Ziel der Untersuchungen war der direkte Vergleich der Eignung der SAFT- und TOFDTechnik zur quantitativen Reflektorgrößenbestimmung. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2010 CY - Erfurt, Deutschland DA - 2010-05-10 PY - 2010 SN - 978-3-940283-26-9 IS - DGZfP-BB 122 (Mi.2.A.3) SP - 1 EP - 11 CY - Berlin AN - OPUS4-21880 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bovtun, V. A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Charakterisierung der Luftultraschallwandler aus zellulärem ferroelektrischem Polypropylen T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Bremen, Germany DA - 2011-05-30 PY - 2011 AN - OPUS4-23908 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bovtun, Viktor Petrovic A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Charakterisierung der Wandler für Luftultraschallprüfung aus zellulärem Polypropylen-Ferroelektret T2 - 37th Annual Conference on Acoustics - DAGA 2011 CY - Düsseldorf, Germany DA - 2011-03-21 PY - 2011 AN - OPUS4-23496 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc ED - Mazal, Pavel T1 - Detection of flaws with lamb waves and air-coupled ultrasound T2 - 5th International workshop of NDT experts - NDT in progress 2009 CY - Prague, Czech Republic DA - 2009-10-12 KW - Lamb waves KW - Air-coupled probes KW - Beam profile KW - Ultrasonic testing PY - 2009 SN - 978-80-214-3968-9 SP - 53 EP - 58 AN - OPUS4-20335 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Detection of Flaws with Lamb Waves and Air-Coupled Ultrasound T2 - 5th International Workshop NDT in Progress CY - Prague, Czech Republic DA - 2009-10-12 PY - 2009 AN - OPUS4-20292 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Prager, Jens A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Fehlernachweis mit Plattenwellen und Luftultraschall T2 - DGZfP-Jahrestagung 2009 CY - Münster, Deutschland DA - 2009-05-18 KW - Plattenwellen KW - Luftultraschall KW - Ultraschallprüfung PY - 2009 SN - 978-3-940283-16-0 IS - DGZfP-BB 115 ( Di.1.A.2) SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-20516 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kitze, Jessica A1 - Brackrock, Daniel A1 - Brekow, Gerhard A1 - Prager, Jens A1 - Gaal, Mate A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Szabo, D. A1 - Kuti, K. A1 - Paczolay, G. T1 - SAFT und TOFD - Ein Vergleich im Analyseverhalten von Reflektoren T2 - 15. ITG/GMA-Fachtagung - Sensoren und Messsysteme 2010 CY - Nürnberg, Deutschland DA - 2010-05-18 PY - 2010 SN - 978-3-8007-3260-9 IS - C5/115 SP - 650 EP - 657 PB - VDE-Verl. CY - Berlin; Offenbach AN - OPUS4-22971 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Schadow, Florian A1 - Beck, Uwe A1 - Daschewski, M. A1 - Kreutzbruck, M. T1 - Airborne ultrasonic systems for one-sided inspection using thermoacoustic transmitters N2 - Airborne ultrasonic inspection is performed in through transmission, where the test piece (e.g. adhesive joint or polymer-based composite plate) is placed between the transmitter and the receiver. However, many structures with difficult shapes allow only one-sided inspection. The strong reflection of the signal from the surface overshadows the signals from the inside, so that broadband pulses are required. Thermoacoustic transmission, where the thermal energy of an electrically heated electrode is transformed into the acoustic energy of an ultrasonic wave, opens the possibility to excite broadband pulses and thus to inspect objects with one-sided access. We present various thermoacoustic transducers consisting of an electrically conductive film on a solid substrate. The first type of transducer is a transmitter with an indium-tin-oxide electrode on a glass substrate combined with a laser Doppler vibrometer as a receiver. The second type of transducer combines thermoacoustic transmission and piezoelectric reception, having a titanium electrode as a transmitter deposited onto charged cellular polypropylene serving as a piezoelectric receiver. Using a focusing thermoacoustic transmitter and a separate cellular polypropylene receiver, a through-transmission inspection of a 4 mm thick CFRP test piece with inserts as small as 1 mm was performed. The same emitter and a laser vibrometer as a receiver were used for a one-sided inspection of a Plexiglas block with a cross hole at 15 mm depth. A twin probe consisting of a thermoacoustic transmitter on a cellular polypropylene receiver was applied to a profile measurement on a step wedge with flat bottom holes. The smallest detected diameter of a flat bottom hole was 1 mm. Sound pressure level above 140dB was achieved with each of these transmitters. Thermoacoustic transmitters enable a step towards one-sided air-coupled ultrasonic inspection. T2 - IEEE International Ultrasonics Symposium CY - Tours, France DA - 18.09.2016 KW - Airborne KW - Air-coupled KW - Ultrasonic transducer KW - Thermoacoustic KW - Ferroelectret PY - 2016 SN - 978-1-4673-9897-8 SN - 1948-5719 SP - (online publication) 1 EP - 4 AN - OPUS4-37620 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Schadow, Florian A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Beck, Uwe A1 - Daschewski, Maxim A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Airborne ultrasonic systems for one-sided inspection using thermoacoustic transmitters N2 - Airborne ultrasonic inspection is performed in through transmission, where the test piece (e.g. adhesive joint or polymer-based composite plate) is placed between the transmitter and the receiver. However, many structures with difficult shapes allow only one-sided inspection. The strong reflection of the signal from the surface overshadows the signals from the inside, so that broadband pulses are required. Thermoacoustic transmission, where the thermal energy of an electrically heated electrode is transformed into the acoustic energy of an ultrasonic wave, opens the possibility to excite broadband pulses and thus to inspect objects with one-sided access. We present various thermoacoustic transducers consisting of an electrically conductive film on a solid substrate. The first type of transducer is a transmitter with an indium-tin-oxide electrode on a glass substrate combined with a laser Doppler vibrometer as a receiver. The second type of transducer combines thermoacoustic transmission and piezoelectric reception, having a titanium electrode as a transmitter deposited onto charged cellular polypropylene serving as a piezoelectric receiver. Using a focusing thermoacoustic transmitter and a separate cellular polypropylene receiver, a through-transmission inspection of a 4 mm thick CFRP test piece with inserts as small as 1 mm was performed. The same emitter and a laser vibrometer as a receiver were used for a one-sided inspection of a Plexiglas block with a cross hole at 15 mm depth. A twin probe consisting of a thermoacoustic transmitter on a cellular polypropylene receiver was applied to a profile measurement on a step wedge with flat bottom holes. The smallest detected diameter of a flat bottom hole was 1 mm. Sound pressure level above 140dB was achieved with each of these transmitters. Thermoacoustic transmitters enable a step towards one-sided air-coupled ultrasonic inspection. T2 - IEEE International Ultrasonics Symposium CY - Tours, France DA - 18.9.2016 KW - Airborne KW - Air-coupled KW - Ferroelectret KW - Thermoacoustic KW - Ultrasonic transducer PY - 2016 AN - OPUS4-37621 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hosseini, Seyed M. H. A1 - Heckel, Thomas A1 - Boehm, Rainer A1 - Brackrock, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Riemer, Stefanie A1 - Gaal, Mate T1 - Gegenüberstellung der Performance verschiedener Ultraschallsensorsysteme bei der Untersuchung von CFK-Platten T1 - Comparison of performance of different ultrasonic systems for inspection of CFRP plates N2 - Die Zahl der industriellen Anwendungen mit Einsatz von Faserverbundwerkstoffen wächst kontinuierlich vor allem wegen der exzellenten Materialeigenschaften und des geringen Gewichtes dieses Werkstoffes. Entsprechend steigen die Anforderungen an zerstörungsfreie Prüfsysteme zur Gewährleistung des sicheren Betriebes von Komponenten und Strukturen bestehend aus Verbundwerkstoffen. Im Rahmen des EU-Projekes VITCEA (Validated Inspection Techniques for Composites in Energy Applications) wird das Ziel verfolgt, neue Prüfverfahren für moderne Verbundwerkstoffe zu entwickeln und zu validieren. Im Vordergrund steht hierbei als Applikation im Industriesektor Energieversorgung die Prüfung von sicherheitsrelevanten Komponenten von onshore und offshore Windkraftanlagen, wie z.B. deren Rotorblätter und tragende Strukturen. Eine Teilaufgabe innerhalb des Projektes stellen der Vergleich und die Validierung verschiedener Ultraschallprüfmethoden bezüglich ihrer Fähigkeit zum Nachweis der typischen Herstellungs- und betriebsbedingten Materialschädigungen von CFK und GFK dar. Neben verschiedenen konventionellen Ultraschall-Prüftechniken, werden die Phased-Array-Prüfung, insbesondere die Prüfung mit Matrixarrays, sowie die Untersuchung mit berührüngsloser Luftultraschalltechnik bezüglich ihrer Nachweisgrenzen und der Möglichkeiten zur Fehlercharakterisierung an Faserverbundwerkstoffen untersucht. Die Ergebnisse werden mit Untersuchungen mit thermographischen Methoden und Mikrowellentechnik verglichen. N2 - Applications of fiber-reinforced plastic (FRP) composites in modern industries are increasing due to their considerable advantages such as light weight and excellent mechanical properties. Accordingly, importance of operational safety of modern structures made of advanced composites by ensuring the material quality has led to increasing demands for development of non-destructive evaluation (NDE) systems. In the context of a European-project entitled 'Validated Inspection Techniques for Composites in Energy Applications' (VITCEA), the aim is to develop and validate traceable procedures for novel NDE techniques with contrasting damage detection capabilities in energy related applications such as wind and marine turbine blades, nacelles, oil and gas flexible risers. As a part of VITCEA, the present study focuses on application of ultrasonic tests (UTs) including conventional, matrix array, immersion and air-coupled, for quantitative defect detection and quality characterization of FRP structures. Results of UTs are subjected to be compared with other NDE approaches which are applicable for inspection of FRPs such as thermography and microwave techniques. Within the present report, the initial results obtained from conventional and immersion UTs are presented and their capabilities as well as limitations are discussed. In order to validate theoretical predictions and simulation results, further experimental tests will be performed in the framework of the project using reference defect artefacts in which the defect sizes and locations are well defined and controlled. T2 - DGZfP Seminar des Fachausschusses Ultraschallprüfung CY - Saarbrücken, Germany DA - 03.11.2015 KW - Ultraschallsensorsysteme KW - Faserverbundwerkstoffe KW - Kontakttechnik Technik KW - Tauchtechnik KW - Phased-Array-Prüfung KW - Luftultraschall PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-349264 UR - https://www.dgzfp.de/Portals/ultraschall2015/BB/3.pdf SP - Vortrag 3, 1 EP - 10 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) AN - OPUS4-34926 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Dohse, Elmar A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Luftschallprüfung von CFK mit planaren und fokussierenden Wandlern T2 - DACH-Jahrestagung 2015 CY - Salzburg, Austria DA - 2015-05-11 KW - Air-coupled KW - Ultrasonic testing KW - Ferroelectret KW - Cellular polypropylene KW - Transducer KW - Adhesive joint PY - 2015 SN - 978-3-940283-68-9 IS - DGZfP BB 152 SP - 1 EP - 9 AN - OPUS4-34629 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Dohse, Elmar A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Luftultraschallprüfung von CFK mit senkrechter Einschallung und Schrägeinschallung T2 - DACH-Jahrestagung 2015 CY - Salzburg (Österreich) DA - 2015-05-11 PY - 2015 AN - OPUS4-34601 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Prager, Jens A1 - Heide, M. A1 - Homann, Patrick Tobias A1 - Grzeszkowski, M. A1 - Gaal, Mate A1 - Dohse, Elmar T1 - Einseitig-berührungslose Ultraschallprüfung von Klebeverbindungen N2 - Durch den Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen und Multi-Material-Konstruktionen zur Gewichtsreduzierung erlangen Klebeverbindungen immer stärkere Bedeutung. Die Prüfung dieser Fügeverbindungen stellt neue Anforderungen an die zerstörungsfreie Prüfung. Hinzu kommt, dass die Zugänglichkeit häufig eingeschränkt und die Verwendung flüssiger Koppelmittel aufgrund konstruktiver oder fertigungstechnischer Gegebenheiten ausgeschlossen ist. Unter Berücksichtigung dieser Beschränkungen wurde ein Prüfverfahren entwickelt, das eine luftgekoppelte Anregung geführter Ultraschallwellen mit einer laserbasierten Detektion kombiniert. Nachdem das Prüfverfahren zunächst mit einer einfachen Signalauswertung im Zeitbereich getestet wurde, konnte in nachfolgenden Untersuchungen die örtliche Auflösung durch die Implementierung von Filteralgorithmen im Frequenz-Wellenzahl-Bereich und zusätzlich durch direktionale Filter erhöht werden. Das resultierende bildgebende Prüfverfahren wurde an realitätsnahen Klebeproben mit künstlichen Fehlern getestet. Die Zuverlässigkeit und Ortsauflösung des Verfahrens wurde im Vergleich mit herkömmlichen Prüfverfahren validiert. Mithilfe des Verfahrens können Poren, Einschlüsse und Bereiche mit ungenügender Verklebung detektiert werden. T2 - DACH-Jahrestagung 2015 CY - Salzburg, Austria DA - 11.05.2015 KW - Strukturüberwachung KW - Ultraschallprüfung KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-331944 SN - 978-3-940283-68-9 IS - DGZfP BB 152 SP - Mo.2.B.4, 1 EP - 7 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) AN - OPUS4-33194 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Dohse, Elmar A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Köppe, Enrico A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Amos, J. M. A1 - Hillger, W. T1 - Ultrasonic Testing of Adhesively Bonded Joints Using Air-Coupled Cellular Polypropylene Transducer T2 - 11th European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT) CY - Prag, Tschechien DA - 2014-10-06 PY - 2014 AN - OPUS4-33227 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Daschewski, Maxim A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Prager, Jens A1 - Dohse, Elmar A1 - Gaal, Mate A1 - Harrer, Andrea T1 - Resonanzfreie Messung und Anregung von Ultraschall N2 - In diesem Beitrag präsentieren wir innovative Methoden für die breitbandige und resonanzfreie Messung und Anregung von Ultraschall. Das Messverfahren verwendet eine Kunststofffolie und ein Laser-Vibrometer als breitbandigen und resonanzfreien Empfänger. Im Allgemeinen ermöglicht dieses Verfahren eine präzise Messung der Schallschnelle und des Schalldruckes in beliebigen, für das Laserlicht transparenten Flüssigkeiten und Gasen mit bekannter Dichte und Schallgeschwindigkeit. Das resonanzfreie Senden von Ultraschall basiert auf einem elektro-thermo-akustischen Wandlerprinzip und ermöglicht, im Gegensatz zu herkömmlichen Ultraschallwandlern, die Erzeugung von beliebig geformten akustischen Signalen ohne Resonanzen und ohne Nachschwingen. N2 - In this contribution we present innovative methods for broadband and resonance-free sensing and emitting of ultrasound. The sensing method uses a polyethylene foil and a laser vibrometer as a broadband and resonance-free sound receiver. In general, this method enables absolute measurement of sound particle velocity and sound pressure in arbitrary, laser beam transparent liquids and gases with known density and sound velocity. The resonance-free emitting method is based on the electro-thermo-acoustic principle and enables, contrary to conventional ultrasound transducers, generation of arbitrary shaped acoustic signals without resonances and post-oscillations. KW - Ultraschall KW - Übertragungsfunktion KW - Charakterisierung von Ultraschallmesssystemen KW - Thermo-akustische Ultraschallemitter KW - Ultrasound KW - Transfer function KW - Characterization of ultrasonic measurement systems KW - Thermo-acoustic ultrasound emitter PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1515/teme-2014-0020 SN - 0340-837X SN - 0178-2312 SN - 0171-8096 VL - 82 IS - 3 SP - 156 EP - 166 PB - Oldenbourg CY - München AN - OPUS4-32733 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Köppe, Enrico A1 - Schadow, Florian A1 - Caldeira, Rui T1 - Neuartige Wandler für Luftultraschallprüfung N2 - Es werden die neuesten Wandler für Luftultraschallprüfung dargestellt. Sie basieren auf zellulären Kunststoffen und auf dem thermoakustischen Prinzip. Zu den typischen Anwendungen gehört die Prüfung von Verbundwerkstoffen und Klebeverbindungen. T2 - DGZfP Arbeitskreis Dresden CY - Dresden, Germany DA - 22.9.2016 KW - Thermoakustik KW - Zelluläres Polypropylen KW - Luftultraschall KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2016 AN - OPUS4-38688 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Köppe, Enrico A1 - Schadow, Florian A1 - Caldeira, Rui T1 - Neuartige Wandler für die Luftultraschallprüfung N2 - Es werden Luftultraschallwandler für zerstörungsfreie Prüfung vorgestellt. Im Mittelpunkt des Vortrags stehen Ferroelektret-Wandler und thermoakustische Wandler. T2 - DGZfP Arbeitskreis Zwickau-Chemnitz CY - Zwickau, Germany DA - 24.01.2017 KW - Luftultraschall KW - Ultraschallprüfung KW - Ferroelektret KW - Thermoakustik KW - Wandler PY - 2017 AN - OPUS4-39055 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kotschate, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Kersten, H. T1 - Untersuchung der akustischen Eigenschaften von Plasmalautsprechern auf Basis einer dielektrischen gehemmten Oberflächenentladung (SDBD) N2 - Analog zu Blitz und Donner können elektrische Entladungen innerhalb eines Gasvolumens als akustische Quellen agieren und haben daher eine starke Verbreitung als diagnostische Methode (bspw. in der Raumakustik und bei der Ortung von Teilentladungen). Diese auf dem Prinzip der Thermoakustik beruhende Möglichkeit der Schallerzeugung und die damit verbundenen physikalischen Wechselwirkungen machen die Notwendigkeit einer mechanisch ausgelenkten Membran überflüssig. Dabei wird dem hochfrequenten Träger das Nutzsignal aufgeprägt, welches eine Volumenänderung des umliegenden Gases um seinen Ruhezustand verursacht. Durch die somit hervorgerufene zyklische thermische Wechselwirkung mit dem umliegenden Gasgemisch bedarf es daher ebenfalls keiner akustischen Anpassung. In den vorgestellten Ergebnissen wurde das Übertragungsverhalten eines Oberflächenplasmas (SDBD, surface dielectric barrier discharge) untersucht. Als Maß für den Wirkungsgrad und das Übertragungsverhalten des Aktuators wurden Klirrfaktor- und THD- Messungen und unter Variation der Eingangsleistungen durchgeführt. Durch die positiven akustischen Eigenschaften eröffnen sich neue Applikationen für den Einsatz von Plasmahochtönern wie bspw. zerstörungsfreie Werkstoffprüfung von Verbundsystemen und Klebeverbindungen im Automobilsektor oder im Bauwesen. T2 - 44. Jahrestagung für Akustik (DAGA 2018) CY - Munich, Germany DA - 19.03.2018 KW - Gas discharges KW - Atmospheric pressure plasma KW - Surface dielectric barrier discharge KW - Plasma speaker PY - 2018 SN - 978-3-939296-13-3 SP - 555 EP - 558 AN - OPUS4-44812 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Kotschate, Daniel T1 - New technologies for air-coupled ultrasonic transducers N2 - Air-coupled ultrasonic testing (ACUT) has experienced rapid growth within the last years. It is especially well suited to inspection of lightweight structures consisting of composite materials and adhesive joints. Uniform coupling and easy maintenance are its advantages compared to contact technique. However, the impedance mismatch between the transducer and air poses a major challenge to the development of ACUT transducers. Commercially available air-coupled transducers consist of a piezocomposite material and matching layers. Their fabrication is difficult in handling and their signal-to-noise ratio sometimes not sufficient for various testing requirements. However, there are several innovative approaches using other materials and other physical principles to transmit and receive an ultrasonic pulse. We present a review of the latest advances in research on air-coupled transducers for non-destructive testing, including previously unpublished results. We recognize two major directions as most promising: ferroelectrets and thermoacoustic transducers. Ferroelectrets are charged cellular polymers exhibiting piezoelectric properties. Their small acoustic impedance is matched to air better than matching layers applied in conventional air-coupled transducers. Applying bias voltage to a ferroelectret receiver is the latest development in this field, which increased the received signal by 12 to 15 dB. Thermoacoustic transducers use heat to initiate an ultrasonic wave, acting as transmitters. The working principle is known from nature as thunder and lightning: thermal energy of an electrically heated material, which can also be air, is converted into acoustic energy. Some thermoacoustic transmitters consist of a conductive layer with a thickness in the nanometer range deposited on a solid substrate. Another possibility is to use an electric spark. For the first time, measurements of the sound field of an electric spark up to 500 kHz were performed. Thermoacoustic transducers enable excitation of extremely broadband pulses while producing high pressure levels, which opens new possibilities for advanced signal processing. T2 - 12th European conference on Non-Destructive Testing CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.06.2018 KW - Transducer KW - Air-coupled ultrasonic testing KW - Atmospheric pressure plasma KW - Cellular polypropylene KW - Ferroelectret PY - 2018 AN - OPUS4-45304 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Kotschate, Daniel A1 - Hansen, L. A1 - Kersten, H. T1 - Akustische Emission von Plasma bei dielektrischer Oberflächenentladung und Mikrohohlkathoden-Entladung N2 - Die physikalische Komplexität der Gasentladungen führt zu vielen Möglichkeiten für die Interaktion der Entladung mit ihrer Umgebung. Zu den typischen Anwendungen zählen Modifikationen der Materialoberflächen und Erzeugung von Ionen für Massenspektroskopie. Atmosphärendruckplasma generiert eine große Menge thermischer Energie wegen der Kollisionen in der Plasmarandschicht. Eine rasche Temperaturänderung kann in dem umgebenden Gas eine akustische Welle erzeugen, wie beim Blitz und Donner, was als thermoakustischer Effekt bekannt ist. Außerdem kann auch die Bewegung der Ladungsträger im elektrischen Feld, bekannt als ionischer Wind, eine akustische Welle erzeugen. In diesem Beitrag werden Versuche mit akustischer Emission von Plasma bei dielektrischer Oberflächenentladung und bei Mikrohohlkathoden dargestellt. Es werden auch mögliche Anwendungen für Plasmadiagnostik, sowie für den Bau von Schallwandlern für den Hör- und Ultraschallbereich präsentiert. Verglichen mit anderen Methoden der Schallerzeugung, hat die thermoakustische Anregung den Vorteil, dass sie auch ohne eine schwingende Masse auskommt, womit eine große Bandbreite erreicht wird, sowie den Vorteil einer guten Anpassung der akustischen Impedanz. T2 - 4. Workshop des Fachausschusses Ultraschall der DEGA e.V. CY - Kloster Drübeck, Germany DA - 18.06.2018 KW - Plasmadiagnostik KW - Plasma KW - Atmosphärendruckplasma KW - Akustik KW - Ultraschall KW - Luftultraschall PY - 2018 AN - OPUS4-45305 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Schadow, Florian A1 - Nielow, Dustin A1 - Trappe, Volker T1 - Prüfung von Rotorblattschalen mit Luftultraschall N2 - Um den sicheren Betrieb von Windkraftanlagen zu gewährleisten, werden Rotorblätter nach der Fertigung und nach Reparatur mit verschiedenen zerstörungsfreien Verfahren auf Schaden untersucht. Bei der Fertigung von Blattschalen, die in einer Sandwich-Schalenbauweise gefertigt werden, entstehen Imperfektionen, die unter Belastung zu großen Rissen führen können. Zur Prüfung von Blattschalen wird unter anderem Ultraschallprüfung in Kontakttechnik eingesetzt. Um den Wartungsaufwand von Ultraschallanlagen zu reduzieren und um manche Kompositstrukturen vor Koppelmittel zu schützen, wird die Anwendung von Luftultraschall erforscht. Insbesondere große Fortschritte gibt es im Bereich der Entwicklung neuer Wandler. In diesem Beitrag berichten wir über die Luftultraschallprüfung von Schalen für Rotorblätter. Es wurden typische Sandwichschalenstrukturen hergestellt und mit einem eigenentwickelten Schalenprüfstand unter simulierter Betriebsbeanspruchung belastet. Die in den Schalenprüfkörpern entstandenen Schäden wurden außerhalb des Prüfstandes mit Luftultraschall in Durchschallung untersucht. Es wurden fokussierende Wandler auf Basis von Ferroelektreten entwickelt und für diese Prüfungen eingesetzt. Mit zusätzlicher elektrischer Vorspannung konnte die Empfindlichkeit der Empfänger deutlich erhöht werden. Die nach dem Lastwechsel entstandenen Schäden in den Rotorblattschalen waren eindeutig zu detektieren. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Wandler KW - Rotorblattschalen KW - Luftultraschall KW - Ferroelektret PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-453066 SP - 7 PB - Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung e.V. (DGZfP) AN - OPUS4-45306 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Schadow, Florian A1 - Nielow, Dustin A1 - Trappe, Volker T1 - Prüfung von Rotorblattschalen mit Luftultraschall N2 - Um den sicheren Betrieb von Windkraftanlagen zu gewährleisten, werden Rotorblätter nach der Fertigung und nach Reparatur mit verschiedenen zerstörungsfreien Verfahren auf Schaden untersucht. Bei der Fertigung von Blattschalen, die in einer Sandwich-Schalenbauweise gefertigt werden, entstehen Imperfektionen, die unter Belastung zu großen Rissen führen können. Zur Prüfung von Blattschalen wird unter anderem Ultraschallprüfung in Kontakttechnik eingesetzt. Um den Wartungsaufwand von Ultraschallanlagen zu reduzieren und um manche Kompositstrukturen vor Koppelmittel zu schützen, wird die Anwendung von Luftultraschall erforscht. Insbesondere große Fortschritte gibt es im Bereich der Entwicklung neuer Wandler. In diesem Beitrag berichten wir über die Luftultraschallprüfung von Schalen für Rotorblätter. Es wurden typische Sandwichschalenstrukturen hergestellt und mit einem eigenentwickelten Schalenprüfstand unter simulierter Betriebsbeanspruchung belastet. Die in den Schalenprüfkörpern entstandenen Schäden wurden außerhalb des Prüfstandes mit Luftultraschall in Durchschallung untersucht. Es wurden fokussierende Wandler auf Basis von Ferroelektreten entwickelt und für diese Prüfungen eingesetzt. Mit zusätzlicher elektrischer Vorspannung konnte die Empfindlichkeit der Empfänger deutlich erhöht werden. Die nach dem Lastwechsel entstandenen Schäden in den Rotorblattschalen waren eindeutig zu detektieren. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Wandler KW - Rotorblattschalen KW - Luftultraschall KW - Ferroelektret PY - 2018 AN - OPUS4-45307 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Kotschate, Daniel T1 - New technologies for air-coupled ultrasonic transducers N2 - Air-coupled ultrasonic testing (ACUT) has experienced rapid growth within the last years. It is especially well suited to inspection of lightweight structures consisting of composite materials and adhesive joints. Uniform coupling and easy maintenance are its advantages compared to contact technique. However, the impedance mismatch between the transducer and air poses a major challenge to the development of ACUT transducers. Commercially available air-coupled transducers consist of a piezocomposite material and matching layers. Their fabrication is difficult in handling and their signal-to-noise ratio sometimes not sufficient for various testing requirements. However, there are several innovative approaches using other materials and other physical principles to transmit and receive an ultrasonic pulse. We present a review of the latest advances in research on air-coupled transducers for non-destructive testing, including previously unpublished results. We recognize two major directions as most promising: ferroelectrets and thermoacoustic transducers. Ferroelectrets are charged cellular polymers exhibiting piezoelectric properties. Their small acoustic impedance is matched to air better than matching layers applied in conventional air-coupled transducers. Applying bias voltage to a ferroelectret receiver is the latest development in this field, which increased the received signal by 12 to 15 dB. Thermoacoustic transducers use heat to initiate an ultrasonic wave, acting as transmitters. The working principle is known from nature as thunder and lightning: thermal energy of an electrically heated material, which can also be air, is converted into acoustic energy. Some thermoacoustic transmitters consist of a conductive layer with a thickness in the nanometer range deposited on a solid substrate. Another possibility is to use an electric spark. For the first time, measurements of the sound field of an electric spark up to 500 kHz were performed. Thermoacoustic transducers enable excitation of extremely broadband pulses while producing high pressure levels, which opens new possibilities for advanced signal processing. T2 - 12th European conference on Non-Destructive Testing CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.06.2018 KW - Air-coupled ultrasonic testing KW - Atmospheric pressure plasma KW - Cellular polypropylene KW - Ferroelectret KW - Transducer PY - 2018 SP - ECNDT-0608-2018, 1 EP - 9 AN - OPUS4-45209 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grager, J.-C. A1 - Kotschate, Daniel A1 - Gamper, J. A1 - Gaal, Mate A1 - Pinkert, K. A1 - Mooshofer, H. A1 - Goldammer, M. A1 - Grosse, C. U. T1 - Advances in air-coupled ultrasonic testing combining an optical microphone with novel transmitter concepts N2 - Air-coupled ultrasound (ACU) is increasingly used for automated and contactless inspection of large-scale composite structures as well as for non-destructive testing (NDT) of water-sensitive or porous materials. The major challenge to overcome using ACU in NDT is the enormous loss of ultrasonic energy at each solid-air interface caused by the high acoustic impedance mismatch. Resonant low-frequency piezoceramic transducers are specially designed to achieve high sound pressure levels. For an expanded use of this technique, however, the spatial resolution needs to be increased. Recent studies of our collaborative research group demonstrated the successful application of a resonance-free, highly sensitive receiver that uses a Fabry-Pérot etalon instead of piezoceramic materials or membranes. However, to reach the full potential of this broadband small-aperture optical microphone, novel transmitter concepts have to be developed and evaluated for advanced NDT applications. Different types of transmitter were tested in combination with the optical microphone acting as receiver and they were compared to conventional piezoceramic transducers in through-transmission mode. Monolithic carbon fiber-reinforced plastics (CFRP) and CFRP sandwich structures containing different defect types were inspected. Presented results are processed as C-scan images and further evaluated for spatial resolution, signal-to-noise ratio and sensitivity of each measurement setup. Novel transmitter concepts, such as ferroelectret and thermoacoustic emitters, show promising findings with a considerably improved time and spatial resolution for ACU-NDT. T2 - 12th European conference on Non-Destructive Testing CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.06.2018 KW - Air-coupled ultrasonic testing KW - Optical microphone KW - Thermoacoustic KW - Cellular polypropylene KW - Ferroelectret KW - Transducer PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-452114 SP - ECNDT-0166-2018, 1 EP - 10 AN - OPUS4-45211 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Röllig, Mathias A1 - Heckel, Thomas A1 - Brackrock, Daniel A1 - Gaal, Mate T1 - Quantification of impact damages in CFRP and GFRP structures with thermography and ultrasonics N2 - The extent of damage caused by impacts in fibre reinforced composites depends on the energy of the impacts, on the velocity and the shape of the impacting body, on the material and structure of the composite and on the geometry of the structure. Here, mainly the thickness of the component is essential. The non-destructive evaluation of these damages can be carried out using both ultrasound and active thermography methods. A comparison of the detection sensitivity of these methods for the different damages is carried out in this paper depending on the fibre composite material used (CFRP and GFRP), the thickness of the material and the impact energy. The NDT methods used after the damage are supplemented by thermographic measurements with high temporal resolution, which were already recorded during the impact. T2 - 14th Quantitative InfraRed Thermography Conference CY - Berlin, Germany DA - 25.06.2018 KW - Active thermography KW - Passive thermography KW - Ultrasonics KW - CFRP KW - GFRP KW - Impact PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-454952 UR - http://www.qirt.org/archives/qirt2018/papers/126.pdf DO - https://doi.org/10.21611/qirt.2018.126 SP - 933 EP - 940 PB - DGZfP e. V. AN - OPUS4-45495 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kotschate, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Kersten, H. T1 - Acoustic emission by self-organising effects of micro-hollow cathode discharges N2 - We designed micro-hollow cathode discharge prototypes under atmospheric pressure and investi-gated their acoustic characteristics. For the acoustic model of the discharge, we correlated the self-organisation effect of the current density distribution with the ideal model of an acoustic membrane. For validation of the obtained model, sound particle velocity spectroscopy was used to detect and analyse the acoustic emission experimentally. The results have shown a behaviour similar to the ideal acoustic membrane. Therefore, the acoustic excitation is decomposable into its eigenfrequencies and predictable. The model was unified utilising the gas exhaust velocity caused by the electrohydrodynamic force. The results may allow a contactless prediction of the current density distribution by measuring the acoustic emission or using the micro-discharge as a tunable acoustic source for specific applications as well. KW - Micro hollow cathode discharge KW - Atmospheric pressure plasma KW - Gas discharges KW - Plasma acoustics PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1063/1.5024459 SN - 0003-6951 VL - 112 IS - 15 SP - Article 154102, 1 EP - 4 PB - AIP Publishing AN - OPUS4-44659 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Röllig, Mathias A1 - Heckel, Thomas A1 - Brackrock, Daniel A1 - Gaal, Mate T1 - Charakterisierung von Impactschäden während und nach der Belastung mit thermografischen Verfahren und mit Ultraschall N2 - Der Umfang der durch Impacts in Faserverbundmaterialien erzeugten Schäden ist abhängig von der Energie des Impacts, von der Zusammensetzung und dem Aufbau der Faserverbundwerkstoffe und von der Geometrie der Bauteile und hier im Wesentlichen von der Dicke des Bauteils. Der zerstörungsfreie Nachweis dieser Schädigungen kann sowohl mit Ultraschallverfahren als auch mit Verfahren der aktiven Thermografie erfolgen. Ein Vergleich der Nachweisempfindlichkeiten dieser Verfahren für die unterschiedlichen Schädigungen wird in diesem Beitrag in Abhängigkeit vom verwendeten Faserverbundwerkstoff (CFK und GFK), der Dicke des Materials und von der Impactenergie durchgeführt. Ergänzt werden die im Anschluss an die Schädigung eingesetzten ZfP-Verfahren mit zeitlich hochaufgelösten Thermografiemessungen, die bereits während des Impacts aufgenommen wurden. T2 - DGZfP Jahrestagung 2018 CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Thermografie KW - Ultraschall KW - Faserverbundwerkstoffe KW - Impactschäden PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-448773 SN - 978-3-940283-92-4 VL - 166 SP - 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-44877 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gaal, Mate A1 - Caldeira, Rui A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Schadow, Florian A1 - Vössing, Konrad A1 - Kupnik, M. T1 - Air-coupled ultrasonic ferroelectret receiver with additional bias voltage N2 - High sensitivity is an important requirement for air-coupled ultrasonic sensors applied to materials testing. With a lower acoustic impedance than any piezoelectric material, charged cellular polypropylene (PP) offers better matching to air with a similar piezoelectric coefficient. The piezoelectric properties of charged cellular PP originate from their polarization, creating permanent internal voltage. The sensitivity of the sensor can be increased by applying additional dc bias voltage, as it has been done already for transmitters. This work presents the first ultrasonic sensor based on charged cellular PP including a high-voltage module providing dc bias voltage up to 2 kV. This bias voltage led to an increase in the signal-to-noise ratio of up to 15 ± 1 dB. The measurement of the received signal depending on the applied bias voltage is proposed as a new method of determining the internal voltage of ferroelectrets. The sensor combined with a cellular PP transmitter was applied to nondestructive testing of a rotor blade segment and glued-laminated timber, enabling imaging of the internal structure of these specimens with a thickness around 4 cm. KW - Acoustic sensors KW - Ferroelectret KW - Nondestructive testing KW - Ultrasonic imaging KW - Ultrasonic transducers PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1109/TUFFC.2019.2925666 SN - 0885-3010 SN - 1525-8955 VL - 66 IS - 10 SP - 1600 EP - 1605 PB - IEEE AN - OPUS4-49131 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rus, J. A1 - Gustschin, A. A1 - Mooshofer, H. A1 - Grager, J.-C. A1 - Bente, Klaas A1 - Gaal, Mate A1 - Pfeiffer, F. A1 - Grosse, C. U. T1 - Qualitative comparison of non-destructive methods for inspection of carbon fiber-reinforced polymer laminates N2 - In the rapidly expanding composite industry, novel inspection methods have been developed in recent years. Particularly promising for air-coupled testing are cellular polypropylene transducers which offer better impedance matching to air than piezoelectric transducers. Furthermore, broadband transmitters (laser-induced ultrasound and thermoacoustic emitters) and receivers (optical microphones) have opened a completely new chapter for advanced contact-free ultra-sound inspection. X-ray dark-field radiography offers a different approach to detect porosity and microcracks, employing small angle X-ray scattering. These innovative ultrasonic and radiographic alternatives were evaluated in comparison with well-established inspection techniques. We applied thirteen different non-destructive methods to inspect the same specimen (a carbon fiber-reinforced polymer laminate with induced impact damage): air-coupled ultrasound testing (using piezoelectric transducers, broadband optical microphones, cellular polypropylene transducers, and a thermoa- coustic emitter), laser-induced ultrasound testing, ultrasonic immersion testing, phased array ultrasonic testing, optically excited lock-in thermography, and X-ray radiography (projectional absorption and dark-field, tomosynthesis, and micro-computed tomography). The inspection methods were qualitatively characterized by comparing the scan results. The conclusions are advantageous for a decision on the optimal method for certain testing constraints. KW - Carbon fiber-reinforced polymer KW - Air-coupled ultrasound KW - Optically excited lock-in thermography KW - X-ray micro-computed tomography KW - X-ray dark-field radiography PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-509473 DO - https://doi.org/10.1177/0021998320931162 SN - 0021-9983 VL - 54 IS - 27 SP - 4325 EP - 4337 PB - SAGE AN - OPUS4-50947 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tiitta, M. A1 - Tiitta, V. A1 - Gaal, Mate A1 - Heikkinen, J. A1 - Lappalainen, R. A1 - Tomppo, L. T1 - Air-coupled ultrasound detection of natural defects in wood using ferroelectret and piezoelectric sensors N2 - Air-coupled ultrasound was used for assessing natural defects in wood boards by through-transmission scanning measurements. Gas matrix piezoelectric (GMP) and ferroelectret (FE) transducers were studied. The study also included tests with additional bias voltage with the ferroelectret receivers. Signal analyses, analyses of the measurement dynamics and statistical analyses of the signal parameters were conducted. After the measurement series, the samples were cut from the measurement regions and the defects were analyzed visually from the cross sections. The ultrasound responses were compared with the results of the visual examination of the cross sections. With the additional bias voltage, the ferroelectret measurement showed increased signal-to-noise ratio, which is especially important for air-coupled measurement of high-attenuation materials like wood. When comparing the defect response of GMP and FE sensors, it was found that FE sensors had more sensitive dynamic range, resulting from better s/n ratio and short response pulse. Classification test was made to test the possibility of detecting defects in sound wood. Machine learning methods including decision trees, k-nearest neighbor and support vector machine were used. The classification accuracy varied between 72 and 77% in the tests. All the tested machine learning methods could be used efficiently for the classification. KW - Air-coupled transducers KW - Wood KW - Ultrasound KW - Ultrasonic imaging KW - Ferroelectret KW - Machine learning PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-509503 DO - https://doi.org/10.1007/s00226-020-01189-y SP - 1 EP - 14 PB - Springer AN - OPUS4-50950 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hosseini, Seyed M.H. A1 - Ségur, D. A1 - Boehm, Rainer A1 - Gohlke, Dirk A1 - Heckel, Thomas A1 - Riemer, S. A1 - Brackrock, Daniel A1 - Gaal, Mate T1 - Characterization and optimization of ultrasonic tests for inspection of fiber-reinforced plastic composites in energy related applications N2 - Applications of fibre reinforced plastic (FRP) composites in modern industries are increasing due to their considerable advantages such as light weight and excellent mechanical properties. Accordingly, importance of operational safety of modern structures made of advanced composites by ensuring the material quality has led to increasing demands for development of non-destructive evaluation (NDE) systems. In the context of a European project entitled “Validated Inspection Techniques for Composites in Energy Applications” (VITCEA), the aim is to develop and validate traceable procedures for novel NDE techniques with contrasting damage detection capabilities in energy related applications such as wind and marine turbine blades, nacelles, oil and gas flexible risers. Accordingly, VITCEA focuses on optimization of ultrasonic tests (UTs) for quantitative defect detection and quality characterization of FRP structures. In this context, the present study describes the ultrasound field in heterogeneous composite materials. The theoretical predictions are compared with simulation results obtained from CIVA a software package dedicated to NDT simulations based on the asymptotic ray theory. T2 - WCNDT 2016 - - 19th World Conference on Non-Destructive Testing CY - München DA - 13.06.2016 KW - Ultrasonic tests KW - Composite KW - Wave propagation KW - Analytical approach PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-356398 SP - We.4.D.5, 1 EP - 8 AN - OPUS4-35639 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schadow, Florian A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Dohse, E. A1 - Köppe, Enrico T1 - Focusing air-coupled ultrasonic transducers based on ferroelectrets N2 - Rising importance of composite lightweight structures in aircraft and automobile industries increases the demand on reliable non-destructive testing methods for these structures. Air-coupled ultrasonic testing emerged to suit these requirements as it does not require any liquid coupling medium. In conventional air-coupled ultrasonic transducers, matching layers are used in order to decrease the impedance mismatch between transducer and air. Matching layers can be omitted by using ferroelectrets, which are charged cellular polymers having ferroelectric and piezoelectric properties. Especially a low Young’s modulus, low density and low sound velocity of cellular polypropylene (cPP) are properties being required for well-matched air-coupled ultrasonic transducers. In our contribution we show recent enhancements of cPP transducers resulting in focused sound fields and thus improved lateral sensitivity. The influence of different transmitter apertures was evaluated using measurements of the emitted sound field. Further we show a transmission of a test specimen of carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP) containing artificial damages. Results of focused transducers were compared to planar ferroelectret transducers, as well as to conventional air-coupled transducers. T2 - 19th World Conference on Non-Destructive Testing 2016 CY - München, Germany DA - 13.06.2016 KW - Air-coupled ultrasonic testing KW - Ferroelectrets KW - Cellular polypropylene KW - Focused sound fields KW - Focused transducers PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-355116 UR - http://www.ndt.net/search/docs.php3?showForm=off&id=19453 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-35511 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Müller, Christina A1 - Gaal, Mate A1 - Scharmach, Martina A1 - Bär, Sylke A1 - Lewis, A. A1 - Bloodworth, T. A1 - Guelle, D. A1 - Pavkovic, N. A1 - Steker, I. T1 - Metalldetektor-Tests in Oberjettenberg November 2003 - Bundeswehrteststelle WTD 52 N2 - Dieses Poster befasst sich mit Testfeldern und Kalibrierflächen, Training, Minensuche in den Testfeldern, Ausmessung der Minenanzeigen, Dateiangabe und Analyse und dem Ausgraben der gefundenen Minen T2 - ITEP-Workshop 2003 CY - Berlin, Germany DA - 16.12.2003 KW - Testfelder KW - Kalibrierflächen KW - Minensuche PY - 2003 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-35853 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Heckel, Thomas A1 - Hintze, H. A1 - Bethke, S. A1 - Rohrschneider, A. T1 - Modern NDT Methods for the Detection of Cracks in Shaft and Hollow Axles T2 - QNDE CY - Minneapolis (USA) DA - 2015-07-25 PY - 2015 AN - OPUS4-34017 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Luftultraschallwandler aus zellulärem Polypropylen T2 - Messe CONTROL CY - Stuttgart DA - 2015-05-05 PY - 2015 AN - OPUS4-33940 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Luftultraschallwandler aus zellulärem Polypropylen T2 - Messe SENSOR + TEST CY - Nürnberg DA - 2015-05-18 PY - 2015 AN - OPUS4-33942 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Dohse, Elmar A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Luftultraschallprüfung von CFK mit planaren und fokussierenden Wandlern N2 - Für die Prüfung von Leichtbaustrukturen ist in den letzten Jahren ein vermehrter Einsatz der Luftultraschallprüfung zu verzeichnen. Insbesondere eignet sich Luftultraschall für die Prüfung von Faserkunststoffverbunden und hybrider Werkstoffverbunde, die ihre Anwendung in der Automobilindustrie und Luftfahrt finden. Für den Bau von marktüblichen Luftultraschall-Wandlern werden Piezokomposite mit Anpassschichten versehen. Ihre Herstellung ist allerdings sehr anspruchsvoll und die erreichbaren Signal-Rausch-Abstände sind für viele Prüfprobleme als noch nicht ausreichend einzustufen. Zwecks gesteigerter Effizienz beim Schallübertrag in die Luft wurden Luftultraschall-Sender und -Empfänger aus zellulärem Polypropylen entwickelt. Dieses piezoelektrische Material ist aufgrund seiner geringer Dichte und seiner sehr geringen Schallgeschwindigkeit an die niedrige akustische Impedanz der Luft deutlich besser angepasst, als die üblicherweise verwendeten Anpassschichten. Letztere können bei Polypropylen-Wandlern daher gänzlich vermieden werden. In diesem Beitrag wird Luftultraschall-Prüfung an zwei verschiedenen CFK-Testkörpern vorgestellt: an einer Platte mit T-Stringern aus dem Seitenleitwerk eines Flugzeugs und an einer Platte mit künstlich eingebrachten Fehlern. Es wurde mit unterschiedlichen planaren und fokussierenden Wandlern geprüft. Marktübliche Wandler mit Anpassschichten wurden mit den selbstentwickelten Wandlern aus zellulärem Polypropylen verglichen. Der Signal-Rausch-Abstand und die laterale Auflösung wurden sowohl im Prüfaufbau mit senkrechter Einschallung als auch mit Schrägeinschallung gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Schrägeinschallung zwar den Signal-Rauschabstand erhöht, aber die laterale Auflösung verschlechtern kann. T2 - DACH Jahrestagung 2015 CY - Salzburg, Austria DA - 11.05.2015 PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-349751 UR - http://jt2015.dgzfp.de/Portals/jt2015/BB/mi1a3.pdf SP - Mi.1.A.3-1 EP - Mi.1.A.3-9 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-34975 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Köppe, Enrico A1 - Schadow, Florian A1 - Caldeira, Rui A1 - Dohse, Elmar T1 - Luftultraschall von CFK und Klebeverbindungen mit fokussierenden Ferroelektret-Wandlern T2 - Sitzung des Arbeitskreises München der DGZfP CY - München DA - 2015-11-12 PY - 2015 AN - OPUS4-34976 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Köppe, Enrico A1 - Schadow, Florian A1 - Caldeira, Rui A1 - Dohse, Elmar T1 - Luftultraschall von CFK und Klebeverbindungen mit fokussierenden Ferroelektret-Wandlern T2 - Sitzung des FA Millimeterwellen und Terraherz CY - Berlin DA - 2015-10-29 PY - 2015 AN - OPUS4-34977 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Köppe, Enrico A1 - Schadow, Florian A1 - Caldeira, Rui A1 - Dohse, Elmar T1 - Luftultraschall von CFK und Klebeverbindungen mit fokussierenden Ferroelektret-Wandlern T2 - Seminar des FA Ultraschallprüfung "Ultraschall-Prüfung von komplexen Werkstoffen, Bauteilen und Verbindungen" CY - Saarbrücken DA - 2015-11-03 PY - 2015 AN - OPUS4-34979 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Dohse, Elmar A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Ultraschallprüfköpfe zur Ankopplung über Luft auf der Basis von Ferroelektreten T2 - Workshop "Innovative ZfP mit bildgebender Ultraschallprüftechnik" CY - Braunschweig, Germany DA - 2014-03-14 PY - 2014 AN - OPUS4-30426 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Stark, Wolfgang A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Bovtun, V. T1 - Bestimmung der elastischen Eigenschaften des Polypropylen-Ferroelektrets T2 - DAGA 2014, 40. Jahrestagung für Akustik CY - Oldenburg, Germany DA - 2014-03-10 PY - 2014 AN - OPUS4-30427 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Heckel, Thomas A1 - Brackrock, Daniel T1 - Linear and matrix phased array inspection of complex thin wall components N2 - The application of phased arrays in either linear or matrix arrangement in combination with signal processing opens the door for the mechanized inspection of different thin wall materials itself as well as their joining methods. Modern lightweight components are typically manufactured by a composition of different types of e.g. steels, metals, fiber reinforced plastics and glass. Dependent on the material combinations e.g. welding, brazing, bonding, cladding or coating may be applied during the manufacturing process to join different semi-finished products to form the component. The resulting complex material composition and different damage mechanisms pose new challenges to non-destructive testing with ultrasound due to the different material properties and the overall arrangement of the materials employed. The sound field variation capabilities of array probes may be helpful to overcome some of these challenges if adapted to the specific inspection task. Examples for the non-destructive mechanized phased array inspection of different types of materials and joining methods will be presented. T2 - KINT Symposium CY - Amsterdam, The Netherlands DA - 30.10.2019 KW - Matrix array KW - Phased array KW - Joints PY - 2019 AN - OPUS4-49538 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Bente, Klaas T1 - Advances in air-coupled ultrasonic transducers for non-destructive testing N2 - Commercially available air-coupled transducers applied in non-destructive testing consist of a piezocomposite material and matching layers to reduce the impedance mismatch between the transducer and air. This contribution is an overview of innovative approaches using new piezoelectric materials and other physical principles to transmit and receive an ultrasonic pulse in air. Capacitive and piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (CMUTs and PMUTs) produce high pressure levels, but they exhibit a very narrow bandwidth. Optical laser-based methods for transmitting and receiving ultrasound promise a higher bandwidth, but do not achieve the same sensitivity as conventional air-coupled transducers. Ferroelectrets are charged cellular polymers exhibiting piezoelectric properties, having a very small acoustic impedance well matched to air. Ferroelectret transducers achieve about the same bandwidth as the most broadband conventional air-coupled transducers, having a higher sensitivity. Thermoacoustic transducers use heat to initiate an acoustic wave, acting as transmitters in ultrasonic range. Thermoacoustic transducers enable excitation of extremely broadband pulses while producing high pressure levels, which opens new possibilities for advanced signal processing. The newest member of the family of air-coupled ultrasonic transmitters is the plasma-based transducer, using both the thermoacoustic effect and the movements of the ions (so called ionic wind) to create acoustic waves. T2 - International Congress on Ultrasonics CY - Bruges, Belgium DA - 03.09.2019 KW - Air-coupled transducers KW - Ferroelectret KW - Thermoacoustics KW - Plasma acoustics KW - Non-destructive testing PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1121/2.0001072 SN - 1939-800X N1 - Geburtsname von Hufschläger, Daniel: Kotschate, D. - Birth name of Hufschläger, Daniel: Kotschate, D. VL - 38 IS - 1 SP - 030003-1 EP - 030003-7 PB - American Institute of Physics CY - Lancaster, Pa. AN - OPUS4-50103 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Dominguez-Macaya, A. A1 - Gaal, Mate A1 - Gómez Álvarez-Arenas, T. E A1 - Aurrekoetxea, J. A1 - Iturrospe, A. T1 - Air-coupled ultrasonic testing with Lamb waves for straight and curved GFRP plates N2 - The use of composite materials has been steadily growing during the last decades, as well as the requirements on quality, mechanical properties and geometries of the parts. Some processes, like the 3D UV pultrusion process, manufacture parts that are long and thin, whilst having a varying curvature radius along the same part or even no curvature at all. Studying their mechanical properties along the main fiber direction, which is of foremost interest, is not an easy task nor efficient with most nondestructive methods. The use of air-coupled ultrasonics to evaluate the properties of composite materials has been widely proved by several authors, mainly using guided waves that provide information on the orthotropic properties of this kind of materials. Most of this work has focused on analyzing straight plate-like geometries, due to the simplicity to generate desired Lamb modes in the plate and analyze the behavior of guided waves inside the plate. In our contribution, the differences in the propagation of Lamb waves for straight and curved geometry glass fiber reinforced polymers (GFRP) have been analyzed. A GFRP test sample cured with UV light with one straight and one curved area has been evaluated. The responses of the generated Lamb wave modes for the straight and curved geometries have been compared, accounting for variations in the transducer characteristics, e.g. resonance behavior and focusing. T2 - International Congress on Ultrasonics CY - Bruges, Begium DA - 03.09.2019 KW - Air-coupled KW - Guided waves KW - Composites PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1121/2.0001072 VL - 38 SP - 045005 AN - OPUS4-50104 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Ferroelektret-Wandler für Luftultraschall N2 - Es wird ein Überblick über die Forschung an Ferroelektret-Wandlern für luftgekoppelte Ultraschallprüfung gegeben. T2 - Innovative ZFP mit bildgebender Ultraschallprüftechnik CY - Braunschweig, Germany DA - 29.11.2019 KW - Luftultraschall KW - Ferroelektret KW - Wandler PY - 2019 AN - OPUS4-50107 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Kotschate, Daniel A1 - Bente, Klaas T1 - Advances in air-coupled ultrasonic transducers for non-destructive testing N2 - Conventional ultrasonic testing involves the application of a fluid couplant for impedance matching. Increasing use of lightweight structures, composite materials and adhesive joints mostly in aerospace and automotive industry created an increasing interest in air-coupled ultrasonic testing methods, to protect sensitive surfaces and simplify maintenance. Commercially available air-coupled transducers consist of a piezocomposite material and matching layers to reduce the impedance mismatch between the transducer and air. This contribution is an overview of innovative approaches using new piezoelectric materials and other physical principles to transmit and receive an ultrasonic pulse in air. Capacitive and piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (CMUTs and PMUTs) produce high pressure levels, but they exhibit a very narrow bandwidth. Optical laser-based methods for transmitting and receiving ultrasound promise a higher bandwidth, but do not achieve the same sensitivity as conventional air-coupled transducers. Ferroelectrets are charged cellular polymers exhibiting piezoelectric properties, having a very small acoustic impedance well matched to air. Ferroelectret transducers achieve about the same bandwidth as the most broadband conventional air-coupled transducers, having a higher sensitivity. Thermoacoustic transducers use heat to initiate an acoustic wave, acting as transmitters in ultrasonic range. Thermoacoustic transducers enable excitation of extremely broadband pulses while producing high pressure levels, which opens new possibilities for advanced signal processing. The newest member of the family of air-coupled ultrasonic transmitters is the plasma-based transducer, using both the thermoacoustic effect and the movements of the ions (so called ionic wind) to create acoustic waves. T2 - International Congress on Ultrasonics CY - Bruges, Belgium DA - 03.09.2019 KW - Air-coupled transducers KW - Non-destructive testing KW - Ferroelectret KW - Thermoacoustics KW - Plasma acoustics PY - 2019 AN - OPUS4-48963 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Luftultraschall N2 - Dieser Vortrag bietet eine Einführung zur luftgekoppelten Ultraschallprüfung. Es werden die theoretischen Grundlagen erläutert und Beispiele für Anwendungen in der Praxis gegeben. T2 - Schulung Ultraschallprüfung Stufe 3 CY - Berlin, Germany DA - 28.09.2020 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Luftankopplung KW - Ultraschallwandler PY - 2020 AN - OPUS4-51578 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bente, Klaas A1 - Hufschläger, Daniel T1 - Air-coupled ultrasonic sensors N2 - We present an overview of air-coupled ultrasonic transducers. T2 - Workshop BAM-IWF CY - Berlin, Germany DA - 25.11.2019 KW - Air-coupled transducers KW - Ferroelectret KW - Thermoacoustics KW - Plasma PY - 2019 AN - OPUS4-49806 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Schadow, Florian T1 - Air-coupled ultrasonics: theory N2 - This presentation is an overview of the basics of air-coupled ultrasonic testing. The emphasis is on transducers and wave propagation, illustrated by examples from non-destructive testing. T2 - Non-destructive testing of fiber reinforced polymers. Training course ultrasonics and active thermography CY - Berlin, Germany DA - 28.03.2017 KW - Air-coupled ultrasonic testing KW - Carbon-fiber-reinforced plastic KW - Transducer PY - 2017 AN - OPUS4-39768 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Röllig, Mathias A1 - Hosseini, Seyed M.H. A1 - Heckel, Thomas A1 - Schadow, Florian A1 - Brackrock, Daniel A1 - Gower, M. A1 - Lodeiro, M. A1 - Baker, G. T1 - Bewertung von Anzeigen in Faserverbundwerkstoffen mit aktiver Thermographie und Ultraschall N2 - Es wurden ausgewählte Ergebnisse aus dem EU-Vorhaben VITCEA vorgestellt. T2 - Sitzung des Fachausschusses Faserverbundwerkstoffe der DGZfP CY - Stade, Germany DA - 11.5.2017 KW - Faserverbundwerkstoffe KW - Ultraschallprüfung KW - Thermographie PY - 2017 AN - OPUS4-40202 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schadow, Florian A1 - Brackrock, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Heckel, Thomas T1 - Ultrasonic inspection and data analysis of glass- and carbon-fibre-reinforced plastics N2 - Non-destructive testing (NDT) helps to find material defects without having an influence on the material itself. It is applied as a method of quality control, for online structural health monitoring, and for inspection of safety related components. Due to the ability of automation and a simple test setup ultrasonic testing is one major NDT technique next to several existing options. Whereas contact technique allows the use of higher frequencies of some MHz and phased array focusing, air-coupled ultrasonic testing (ACUT) shows different advantages. Most significant for ACUT is the absence of any coupling fluid and an economical test procedure respective time and costs. Both contact technique and ACUT have been improved and enhanced during the past years. One important enhancement is the development of airborne transducers based on ferroelectrets, like charged cellular polypropylene (cpp), which makes the application of any matching layers being mandatory in conventional piezoelectric transducers unnecessary. In this contribution we show ultrasonic inspection results of specimens made of carbon- and glass-fibre-reinforced plastic. These specimens include defects represented by drill holes and artificial delaminations of various size and depth. We compare inspection results achieved by using contact technique to those achieved by ACUT. For ACUT, conventional piezoelectric transducers and transducers based on cpp were used, both focused as well as non-focused types. Contact inspections were performed with a multi-channel matrix array probe. Once the inspection data is recorded it can be analysed in order to detect and evaluate defects in the specimen. We present different analysing strategies and compare these regarding detection rate and sizing of defects. T2 - 3rd International Symposium on Fatigue Design and Material Defects, FDMD 2017 CY - Lecco, Italy DA - 19.09.2017 KW - Ultrasonic testing KW - Air-coupled KW - Carbon-fibre-reinforced plastic KW - Glass-fibre-reinforced KW - Material inspection KW - Defect sizing PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-434802 DO - https://doi.org/10.1016/j.prostr.2017.11.092 SN - 2452-3216 VL - 7 SP - 299 EP - 306 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-43480 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Schadow, Florian A1 - Brackrock, Daniel A1 - Heckel, Thomas T1 - Ultrasonic Inspection and Data Analysis of Glass- and Carbon-Fibre-Reinforced Plastics N2 - Non-destructive testing (NDT) helps to find material defects without having an influence on the material itself. It is applied as a method of quality control, for online structural health monitoring, and for inspection of safety related components. Due to the ability of automation and a simple test setup ultrasonic testing is one major NDT technique next to several existing options. Whereas contact technique allows the use of higher frequencies of some MHz and phased array focusing, air-coupled ultrasonic testing (ACUT) shows different advantages. Most significant for ACUT is the absence of any coupling fluid and an economical test procedure respective time and costs. Both contact technique and ACUT have been improved and enhanced during the past years. One important enhancement is the development of airborne transducers based on ferroelectrets, like charged cellular polypropylene (cpp), which makes the application of any matching layers being mandatory in conventional piezoelectric transducers unnecessary. In this contribution we show ultrasonic inspection results of specimens made of carbon- and glass-fibre-reinforced plastic. These specimens include defects represented by drill holes and artificial delaminations of various size and depth. We compare inspection results achieved by using contact technique to those achieved by ACUT. For ACUT, conventional piezoelectric transducers and transducers based on cpp were used, both focused as well as non-focused types. Contact inspections were performed with a multi-channel matrix array probe. Once the inspection data is recorded it can be analysed in order to detect and evaluate defects in the specimen. We present different analysing strategies and compare these regarding detection rate and sizing of defects. T2 - 3rd International Symposium on Fatigue Design and Material Defects, FDMD 2017 CY - Lecco, Italy DA - 19.09.2017 KW - Ultrasonic testing KW - Air-coupled KW - Carbon-fibre-reinforced plastic KW - Glass-fibre-reinforced KW - Defect sizing KW - Material inspection PY - 2017 AN - OPUS4-43482 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Diekjakobs, Mathias A1 - Hosseini, Seyed M.H. T1 - Numerische Untersuchungen zur Luftultraschallprüfung von faserverstärkten Kunststoffen N2 - Luftultraschall wird immer häufiger für die Prüfung von anisotropen Faserverbunden eingesetzt. Meistens wir in Durchschallung geprüft, aber bei der einseitigen Zugänglichkeit muss eine Art Tandemtechnik mit Anregung von geführten Wellen angewendet werden. Bei beiden Techniken ist der Signal-Rausch-Abstand wegen der niedrigen akustischen Impedanz der Luft deutlich kleiner als bei einer typischen Prüfung in Kontakttechnik. Bei der Tandemtechnik wird das Signal zusätzlich durch eine größere Divergenz und Dämpfung geschwächt. Deshalb ist es wichtig, die Anregung, Ausbreitung und Detektion von geführten Wellen in Faserverbunden zu verstehen. In diesem Beitrag wird ein Finite-Elemente-Modell für die Simulation von luftgekoppelter Anregung und Ausbreitung von geführten Wellen in Faserverbunden vorgestellt und mit Messungen verglichen. Insbesondere wurde die Wellenausbreitung und Modenkonversion in der Nähe von Schäden in mehreren Parameterstudien untersucht. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Koblenz, Germany DA - 22.5.2017 KW - FEM KW - Luftultraschall KW - Faserverstärkter Kunststoff KW - Prüfung KW - Simulation PY - 2017 AN - OPUS4-40407 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Kotschate, Daniel A1 - Wendland, Saskia T1 - Airborne testing of molded polymer compounds N2 - Modern and energy-efficient materials are essential for innovative designs for aerospace and automotive industries. Current technologies for rapid manufacturing such as additive manufacturing and liquid composite moulding by polymer Extrusion allow innovative ways of creating robust and lightweight constructions. Commercially available printing devices often use polylactide (PLA) or acrylonitrile butadiene styrene (ABS) as raw material. Therefore, parameters like the infill ratio, influencing the ability to resist mechanical stress, may have a beneficial impact on the lifetime of components. These manufacturing technologies require a good knowledge about materials and even adapted non-destructive testing technologies and methods. Airborne ultrasonic testing has beneficial advantages for testing those lightweight constructions. It is a contact-free testing method, which does not require a liquid couplant. Therefore, it allows fast test cycles without any unwanted alternations of the material properties due to interactions with any coupling liquid. This contribution deals with the characterisation of printed specimens based on PLA by using airborne ultrasound and presents the current edge of non-destructive testing and evaluation using airborne ultrasonic transducers. The specimens, manufactured by polymer extrusion, are printed as thin plates. The infill ratio, as well as the material thickness, were varied to model density imperfections with different geometric shapes and properties. For better understanding of the limits of airborne ultrasonic testing in transmission, we compared own-developed transducers based on different physical principles: on ferroelectrets, on the thermoacoustic effect, as well as a new type of transducers based on gas discharges. T2 - 10th International Symposium on NDT in Aerospace CY - Dresden, Germany DA - 26.10.2018 KW - Airborne ultrasonic testing KW - Transducers KW - Ferroelectret KW - Thermoacoustic KW - Plasma KW - Polymer testing PY - 2018 AN - OPUS4-46655 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Schadow, Florian A1 - Nielow, Dustin A1 - Trappe, Volker T1 - Air-coupled ultrasonic ferroelectret transducers with additional bias voltage for testing of composite structures N2 - Common air-coupled transducers for non-destructive testing consist of a piezocomposite material and several matching layers. Better acoustical matching to air is achieved by transducers based on charged cellular polypropylene (PP). This material has about hundred times lower acoustic impedance than any piezocomposite, having about the same piezoelectric coefficient. The piezoelectric properties of cellular PP are caused by the polarization of air cells. Alternatively, a ferroelectret receiver can be understood as a capacitive microphone with internal polarization creating permanent internal voltage. The sensitivity of the receiver can be increased by applying additional bias voltage. We present an ultrasonic receiver based on cellular PP including a high-voltage module providing bias voltage up to 2 kV. The application of bias voltage increased the signal by 12 to 15 dB with only 1 dB increase of the noise. This receiver was combined with a cellular PP transmitter in through transmission to inspect several test specimens consisting of glass-fiber-reinforced polymer face sheets and a porous closed-cell PVC core. These test specimens were inspected before and after load. Fatigue cracks in the porous PVC core and some fatigue damage in the face sheets were detected. These test specimens were originally developed to emulate a rotor blade segment of a wind power plant. Similar composite materials are used in lightweight aircrafts for the general aviation. The other inspected test specimen was a composite consisted of glass-fiber-reinforced polymer face sheets and a wooden core. The structure of the wooden core could be detected only with cellular PP transducers, while commercial air-coupled transducers lacked the necessary sensitivity. Measured on a 4-mm thick carbon-fiber-reinforced polymer plate, cellular PP transducers with additional bias voltage achieved a 32 dB higher signal-to-noise ratio than commercial air-coupled transducers. T2 - 10th International Symposium on NDT in Aerospace CY - Dresden, Germany DA - 26.10.2018 KW - Airborne ultrasonic testing KW - Air-coupled ultrasonic testing KW - Ferroelectret KW - Composites KW - Rotor blade PY - 2018 AN - OPUS4-46656 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Schadow, Florian A1 - Nielow, Dustin A1 - Trappe, Volker T1 - Air-coupled ultrasonic ferroelectret transducers with additional bias voltage for testing of composite structures N2 - Common air-coupled transducers for non-destructive testing consist of a piezocomposite material and several matching layers. Better acoustical matching to air is achieved by transducers based on charged cellular polypropylene (PP). This material has about hundred times lower acoustic impedance than any piezocomposite, having about the same piezoelectric coefficient. The piezoelectric properties of cellular PP are caused by the polarization of air cells. Alternatively, a ferroelectret receiver can be understood as a capacitive microphone with internal polarization creating permanent internal voltage. The sensitivity of the receiver can be increased by applying additional bias voltage. We present an ultrasonic receiver based on cellular PP including a high-voltage module providing bias voltage up to 2 kV. The application of bias voltage increased the signal by 12 to 15 dB with only 1 dB increase of the noise. This receiver was combined with a cellular PP transmitter in through transmission to inspect several test specimens consisting of glass-fiber-reinforced polymer face sheets and a porous closed-cell PVC core. These test specimens were inspected before and after load. Fatigue cracks in the porous PVC core and some fatigue damage in the face sheets were detected. These test specimens were originally developed to emulate a rotor blade segment of a wind power plant. Similar composite materials are used in lightweight aircrafts for the general aviation. The other inspected test specimen was a composite consisted of glass-fiber-reinforced polymer face sheets and a wooden core. The structure of the wooden core could be detected only with cellular PP transducers, while commercial air-coupled transducers lacked the necessary sensitivity. Measured on a 4-mm thick carbon-fiber-reinforced polymer plate, cellular PP transducers with additional bias voltage achieved a 32 dB higher signal-to-noise ratio than commercial air-coupled transducers. T2 - 10th International Symposium on NDT in Aerospace CY - Dresden, Germany DA - 26.10.2018 KW - Airborne ultrasonic testing KW - Air-coupled ultrasonic testing KW - Ferroelectret KW - Composites KW - Transducers PY - 2018 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-46657 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kotschate, Daniel A1 - Wendland, Saskia A1 - Gaal, Mate T1 - Airborne testing of molded polymer compounds N2 - Modern and energy-efficient materials are essential for innovative designs for aerospace and automotive industries. Current technologies for rapid manufacturing such as additive manufacturing and liquid composite moulding by polymer Extrusion allow innovative ways of creating robust and lightweight constructions. Commercially available printing devices often use polylactide (PLA) or acrylonitrile butadiene styrene (ABS) as raw material. Therefore, parameters like the infill ratio, influencing the ability to resist mechanical stress, may have a beneficial impact on the lifetime of components. These manufacturing technologies require a good knowledge about materials and even adapted non-destructive testing technologies and methods. Airborne ultrasonic testing has beneficial advantages for testing those lightweight constructions. It is a contact-free testing method, which does not require a liquid couplant. Therefore, it allows fast test cycles without any unwanted alternations of the material properties due to interactions with any coupling liquid. This contribution deals with the characterisation of printed specimens based on PLA by using airborne ultrasound and presents the current edge of non-destructive testing and evaluation using airborne ultrasonic transducers. The specimens, manufactured by polymer extrusion, are printed as thin plates. The infill ratio, as well as the material thickness, were varied to model density imperfections with different geometric shapes and properties. For better understanding of the limits of airborne ultrasonic testing in transmission, we compared own-developed transducers based on different physical principles: on ferroelectrets, on the thermoacoustic effect, as well as a new type of transducers based on gas discharges. T2 - 10th International Symposium on NDT in Aerospace CY - Dresden, Germany DA - 24.10.2018 KW - Air-coupled ultrasonic testing KW - Polymer KW - Plasma acoustics KW - Gas discharges KW - Atmospheric pressure plasma PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-465609 VL - 168 SP - Th.6.C.1, 1 EP - 7 AN - OPUS4-46560 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Kotschate, Daniel A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Hansen, L. A1 - Kersten, H. T1 - Neue Entwicklungen im Bereich der luftgekoppelten Ultraschallprüfung N2 - Es wird über Ferroelektret-Wandler, thermoakustische Wandler und Plasma-Wandler für luftgekoppelte Ultraschallprüfung berichtet. T2 - Sitzung des Arbeitskreises Berlin der DGZfP CY - Berlin, Germany DA - 12.02.2019 KW - Luftultraschall KW - Ferroelektret KW - Thermoakustik KW - Plasma PY - 2019 AN - OPUS4-47375 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Heckel, Thomas T1 - Ultraschallprüfung in der BAM (Fachbereich 8.4 - Zerstörungsfreie Prüfung - Akustische und elektromagnetische Verfahren) N2 - Vorstellung des Fachbereichs 8.4 mit dem Schwerpunkt Ultraschallprüfung. T2 - Sitzung des DFG-Schwerpunktprogramms Zyklische Schädigungsprozesse in Hochleistungsbetonen im Experimental-Virtual-Lab2020 CY - Berlin, Germany DA - 6.2.2019 KW - Luftultraschall KW - Ultraschall KW - Phased Array KW - Simulation KW - Wirbelstrom KW - Magnetfeldsensoren PY - 2019 AN - OPUS4-47376 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trappe, Volker A1 - Nielow, D. A1 - Hickmann, Stefan A1 - Kupsch, Andreas A1 - Gaal, Mate A1 - Redmer, Bernhard A1 - Krankenhagen, Rainer T1 - Sandwich-Schalenstrukturen in situ charakterisiert mit Thermographie und Felddehnungsmessungen N2 - An der BAM wurde ein Schalenprüfstand entwickelt, mit dem typische Sandwichschalenstrukturen unter simulierter Betriebsbeanspruchung belastet werden können. Im mechanischen Ermüdungsversuch wurden in situ die Entstehung von Schäden in Schalenprüfkörpern mit Test-Imperfektionen mittels der passiven Thermographie und Felddehnungsmessungen verfolgt. Damit konnten der Zeitpunkt, der Schadensursprung und der Schadensfortschritt zerstörungsfrei bestimmt werden. Zudem wurden vergleichend Schalenprüfkörper mit Luftultraschall und der Röntgen-Laminographie untersucht. Im Rahmen eines BMWi-Forschungsvorhabens wurden die Schädigungsmechanismen evaluiert und Empfehlungen für die Praxis der Fertigung von Rotorblättern abgeleitet. In diesem Beitrag wird sich auf die Darstellung der ZfP-Verfahren und der ZfP-Ergebnisse konzentriert. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2018 CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Windkraft KW - Rotorblatt KW - Schalenprüfstand KW - Thermographie KW - Laminographie KW - Luftultraschall PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-469395 VL - 166 SP - 1 EP - 11 AN - OPUS4-46939 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Krankenhagen, Rainer A1 - Röllig, Mathias A1 - Hosseini, Seyed A1 - Heckel, Thomas A1 - Gaal, Mate A1 - Schadow, Florian A1 - Brackrock, Daniel A1 - Gower, M. A1 - Lodeiro, M. A1 - Baker, G. T1 - Quantitative Bewertung künstlicher und natürlicher Fehler in Faserverbundwerkstoffen mit aktiver Thermografie und Ultraschall N2 - Im EMRP-Projekt VITCEA werden komplementäre ZFP-Verfahren zur Prüfung von Faserverbundwerkstoffen weiterentwickelt und validiert. In diesem Beitrag werden Ergebnisse verschiedener Techniken der aktiven Thermografie und des Ultraschalls vorgestellt. Die Nachweisempfindlichkeiten bezüglich künstlicher und natürlicher Fehler mit unterschiedlichen lateralen Ausdehnungen und in verschiedenen Tiefen werden miteinander verglichen. T2 - DGZfP Jahrestagung 2017 CY - Koblenz, Germany DA - 22.05.2017 KW - CFK KW - GFK KW - Aktive Thermografie KW - Phased Array Ultraschall KW - Luftultraschall PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-410902 SN - 978-3-940283-85-6 VL - BB 162 SP - Di1B1, 1 EP - Di1B1, 8 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e. V. AN - OPUS4-41090 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Kotschate, Daniel T1 - Thermoakustische Ultraschallwandler für zerstörungsfreie Materialprüfung N2 - Luftgekoppelte Ultraschallwandler werden für die bildgebende Prüfung von Klebeverbindungen und Verbundwerkstoffen eingesetzt. Nach dem heutigen Stand der Technik wird die Prüfung in Durchschallung durchgeführt, d.h. der Prüfling befindet sich zwischen dem Sender und dem Empfänger. Allerdings erlauben komplexere Strukturen wie z.B. Teile einer PKW-Karosserie, nur einen einseitigen Zugang. Für die Prüfung solcher Bauteile sind Wandler von hoher Bandbreite von Vorteil. Thermoakustische Wechselwirkung, wobei thermische Energie einer elektrisch geheizten Elektrode in akustische umgewandelt wird, öffnet die Möglichkeit, extrem breitbandige Pulse zu erzeugen. In unserem Beitrag werden verschiedene thermoakustische Sender vorgestellt. Die meisten bestehen aus einer elektrisch leitenden Schicht auf einem festen Substrat. Der erste Typ ist ein Sender mit einer Elektrode aus Indium-Zinn-Oxid auf Glas-Substrat kombiniert mit einem Laser-Doppler-Vibrometer als Empfänger. Diese Kombination ermöglicht extrem breitbandige Signale. Der zweite Typ kombiniert thermoakustische Emission mit piezoelektrischem Empfang. Dieser Typ besteht aus einer Titan-Elektrode auf geladenem zellulärem Polypropylen, das als piezoelektrischer Empfänger dient. Zelluläres Polypropylen ist mit einem Elastizitätsmodul von ca. 1 MPa bei 250 kHz an die Luft sehr gut angepasst. Der dritte Wandlertyp ist ein Wandler mit elektrostatischen Gasentladung unter Atmosphärendruck. Mit dem fokussierenden thermoakustischen Sender (Typ 1) und einem Polypropylen-Empfänger ist eine Durchschallung einer 4 mm dicken Platte aus carbonfaserverstärktem Kunststoff gelungen. Künstliche Delaminationen mit der Größe 1 mm wurden detektiert. Derselbe Sender kombiniert mit einem Laser-Doppler-Vibrometer als Empfänger wurden für die Prüfung von einem Testkörper aus PMMA mit einseitigem Zugang eingesetzt. Der Wandler bestehend aus einem thermoakustischen Sender auf einem Polypropylen-Empfänger (Typ 2) wurde für die Profilvermessung eines Stufenkeils eingesetzt. Dabei wurden Flachbodenbohrungen mit einem Durchmesser 1 mm abgebildet. Mit diesen beiden Sendern wurde ein Schalldruckpegel über 140dB im Fokus gemessen. Der Wandler mit der Funkenentladung (Typ 3) wurde für die Charakterisierung von Luftultraschallwandlern eingesetzt. Auf Basis dieses Entladungstyps wurde ein Schalldruckpegel über 160dB an einem Abstand von 150 mm gemessen, was deutlich über dem Schallpegel aller bekannten Luftultraschall-Wandler liegt. Die größte Bandbreite von deutlich über 100% der Mittenfrequenz wurde mit dem Wandler Typ 1 erreicht. So große Bandbreiten ermöglichen neue Anwendungen für Luftultraschallwandler, insbesondere wenn kombiniert mit Signalverarbeitungsalgorithmen. T2 - Workshop des Fachausschusses Ultraschall der DEGA e.V. „Schallfeldbasierte Messverfahren - vom Transducer bis zur praktischen Anwendung“ CY - Kloster Drübeck, Germany DA - 11.07.2017 KW - Thermoakustik KW - Ultraschall KW - Wandler KW - Luftultraschall KW - Transducer PY - 2017 AN - OPUS4-41195 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Köppe, Enrico A1 - Schadow, Florian A1 - Caldeira, Rui A1 - Kotschate, Daniel T1 - Neuartige Wandler für Luftultraschallprüfung N2 - In diesem Vortrag wurde eine Übersicht über die aktuelle Forschung im Gebiet des Luftultraschalls gegeben. Insbesondere wurden Luftultraschall-Wandler vorgestellt, die nicht wie marktübliche Wandler auf Basis von Piezokeramik gebaut werden, sondern auf anderen Prinzipien basieren. Ferroelektret-Wandler und thermoakustische Wandler werden vorgestellt, sowie Wandler, die auf einer Kombination von diesen zwei Prinzipien basieren. T2 - Sitzung des Arbeitskreises Saarbrücken der DGZfP CY - Saarbrücken, Germany DA - 22.06.2017 KW - Luftultraschall KW - Wandler KW - Ferroelektret KW - Thermoakustik KW - Prüfung PY - 2017 AN - OPUS4-41196 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Caldeira, Rui A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Kupnik, M. T1 - Air-coupled ultrasonic ferroelectret receiver with additional DC voltage N2 - Highly sensitive air-coupled ultrasonic sensors are essential for various applications such as testing of composite materials. One of the major challenges for the development of air-coupled ultrasonic sensors is the impedance matching to air. With a lower acoustic impedance than the usual piezoelectric materials, charged cellular polypropylene film (cPP) offers better matching to air with a similar piezoelectric coefficient. The piezoelectric behaviour demonstrated by cPP comes from polarized air cells that create a permanent internal voltage. The sensitivity of the sensor varies with the application of an additional DC bias voltage. Thus, this work presents a cPP ultrasonic sensor with an improvement of up to 15 ± 1 dB on the signal-to-noise ratio. T2 - Eurosensors 2017 CY - Paris, France DA - 3.9.2017 KW - Ultrasonic KW - Air-coupled KW - Cellular polypropylene KW - Transducer KW - Ferroelectret PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-419009 DO - https://doi.org/10.3390/proceedings1040362 VL - 1 IS - 4 SP - Article 362, 1 EP - 4 AN - OPUS4-41900 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Caldeira, Rui A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Kupnik, M. T1 - Air-coupled ultrasonic ferroelectret receiver with additional DC voltage N2 - Highly sensitive air-coupled ultrasonic sensors are essential for various applications such as testing of composite materials. One of the major challenges for the development of air-coupled ultrasonic sensors is the impedance matching to air. With a lower acoustic impedance than the usual piezoelectric materials, charged cellular polypropylene film (cPP) offers better matching to air with a similar piezoelectric coefficient. The piezoelectric behaviour demonstrated by cPP comes from polarized air cells that create a permanent internal voltage. The sensitivity of the sensor varies with the application of an additional DC bias voltage. Thus, this work presents a cPP ultrasonic sensor with an improvement of up to 15 ± 1 dB on the signal-to-noise ratio. T2 - Eurosensors 2017 CY - Paris, France DA - 3.9.2017 KW - Ultrasonic KW - Ferroelectret KW - Transducer KW - Air-coupled KW - Cellular polypropylene PY - 2017 AN - OPUS4-41901 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bente, Klaas A1 - Oeff, Julius A1 - Gaal, Mate T1 - Quantitative, zeiteffiziente, winkel- und frequenzaufgelöste Analyse von Elektretwandlern im Hör- und Ultraschallbereich N2 - Die Bildgebung oder Analyse von Materialien mittels luftgekoppelten Ultraschalls profitiert von einer hohen Geschwindigkeit, Flexibilität und Materialschonung des assoziierten Verfahrens. Die Luftankopplung hat jedoch den wesentlichen Nachteil, dass die auftretenden Impedanzsprünge an Grenzflächen zu enormen Verlusten in den Signalamplituden führen. Ultraschallwandler, die laut genug senden und sensitiv genug empfangen, um die geringen Signalamplituden noch auswerten zu können, sind somit zentraler Gegenstand der aktuellen Forschung und Entwicklung. Vielversprechende Wandlertypen sind piezokeramische Wandler, Elektretwandler, aber auch passive, breitbandige Ultraschallempfänger, wie optische Mikrophone. Die quantitative Charakterisierung der Sensitivitäten solcher Wandler wird oft vernachlässigt, da kein simples, universelles Verfahren zur Verfügung steht. In diesem Beitrag geht es um die Methodik der Charakterisierung von Luftultraschallwandlern mittels thermoakustischer Ultraschallsender. Thermoakustische Wandler erzeugen Ultraschall durch das schnelle heizen eines finiten Volumens an Luft vor dem Wandler. Die erhöhte interne Energie führt zu einer Druckänderung, welche sich als akustische Welle fortpflanzen kann. Da keine mechanische Volumenarbeit vom Wandler erbracht wird, funktioniert das Verfahren resonanzfrei. Die Charakterisierung wird am Beispiel von Elektretwandlern durchgeführt. Elektretwandler sind sensitive und immer verschleißresistentere Schallwandler, wodurch sie verbreitet Einsatz im Hör- und Ultraschallbereich finden. Geladene, zelluläre Polypropylen-Folien eignen sich besonders gut als Wandlermaterial aufgrund ihrer, verglichen mit Piezokompositen, hundertfach niedrigeren akustischen Impedanz bei gleichem piezoelektrischem Koeffizienten. Doch das winkel- und frequenzabhängige Verhalten der Wandler ist kaum untersucht und wenig quantifiziert. Es wird gezeigt, dass diese Folien eine schichtdickenabhängige Sensitivität in Größenordnungen zwischen 0.1 mV/Pa und 10 mV/Pa aufwiesen. Ein Maximum in der Sensitivität fand sich nahe ihrer mechanischen Resonanzfrequenz im Ultraschallbereich, aber auch im niederfrequenten Hörschallbereich. Darüber hinaus konnte die Winkelabhängigkeit der Sensitivität charakterisiert werden. Die Analyse konnte dabei zeiteffizient gestaltet werden, da pro Winkel eine Messung für die Berechnung der Übertragungsfunktion des Wandlers genügte. Quantifiziert wurden die Ergebnisse durch das einmalige Vermessen des Emitters mittels Laser-Doppler-Vibrometrie (LDV). Mit den erzielten Ergebnissen wurde zum einen das komplexe Sensitivitätsverhalten der Wandler untersucht, aber auch eine grundlegende Methodik aufgezeigt, wie Wandler quantitativ, multivariat charakterisiert werden können. Winkel- und frequenzaufgelöste Sensitivitäten erlauben zum einen die Analyse der Anwendbarkeit der Wandler für sämtliche Einsatzgebiete, zum anderen stehen so Rückschlüsse über die mechanische Dynamik von Elektretfolien in Aussicht, da deren Sensitivität direkt mit ihrem Elastizitätsmodul skaliert. T2 - DAGA 2019 CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Luftultraschall KW - Ultraschall KW - Elektretwandler KW - Thermoakustik KW - Wandlercharakterisierung PY - 2019 SP - 748 AN - OPUS4-47712 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kotschate, Daniel A1 - Gaal, Mate T1 - Plasma-akustische Wechselwirkungen von Mikrohohlkathodenentladungen N2 - Während des Entladungsprozesses interagieren Mikrohohlkathodenentladungen (engl. micro hollow cathode discharges) durch verschiedenste physikalische Phänomene mit ihrer Umgebung. Analog zu Funken- und Koronaentladung treten neben den optischen Erscheinungen auch akustische Wechselwirkungen bis in den Ultraschallbereich auf. Diese Wechselwirkungen sind bisher jedoch nur selten Gegenstand der Forschung gewesen. Durch elektro-chemischen Prozesse und die Stromdichteverteilung während des Zündvorgangs erfährt das angrenzende Fluid eine, durch den thermoakustischen Effekt hervorgerufene, rapide Dichteänderung und erzeugt somit eine akustische Emission. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den letzten Stand der akustischen Beschreibung der Mikrohohlkathode. Weiterhin wird anhand von Anwendungsbeispielen, wie der Charakterisierung von akustischen Sensoren, sowie der Nutzung innerhalb der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, die Nutzung dieser Entladungsart präsentiert. Darüber hinaus erlaubt die Kenntnis hinsichtlich der akustischen Eigenschaften der Entladung wichtige Rückschlüsse im Rahmen der Plasmadiagnostik. T2 - 45. Jahrestagung für Akustik (DAGA 2019) CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Micro hollow cathode discharge KW - Atmospheric pressure plasma PY - 2019 SP - 1049 EP - 1051 AN - OPUS4-47790 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Vössing, Konrad A1 - Gaal, Mate A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Air-coupled ferroelectret ultrasonic transducers for nondestructive testing of wood in through transmission and reflection mode N2 - The necessity and demand for nondestructive testing of wood-based materials which can automatically scan huge areas of wood is increasing. Air-coupled ultrasound (ACU) is used to detect defects and damage without altering the structure permanently. Using through transmission it is possible to detect even small holes and missing adhesive. If only one side of an object is accessible the reflection mode is preferred at the expense of a reduced resolution and penetration depth. Novel ferroelectret transducers with a high signal-to-noise ratio (SNR) enable a high-precision structure recognition. The transducers made of cellular polypropylene (PP) are quite suitable for ACU testing due to their extremely low Young’s modulus and low density which result in a favorable acoustic impedance for the transmission of ultrasonic waves between the transducer and air. Thus, defects such as delamination, rot, and cracks can be detected. Promising results were obtained under laboratory conditions with frequencies from 90 kHz to 200 kHz. The advantage of these ACU transducers is that they do not require contact to the sample, are accurate, and cost effective. Ultrasonic quality assurance for Wood is an important attempt to increase the acceptance of wooden structures and towards sustainability in civil engineering in general. T2 - International Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures CY - Rovinj, Croatia DA - 20.03.2019 KW - Air-coupled ultrasound KW - Cellular polypropylene KW - Wood KW - Nondestructive Testing KW - Defect detection PY - 2019 SP - 28 EP - 33 AN - OPUS4-47682 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vössing, Konrad A1 - Gaal, Mate A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Imaging wood defects using air coupled ferroelectret ultrasonic transducers in reflection mode N2 - Air-coupled ultrasound (ACU) is used to detect defects in wood panels without physically contacting the sample and with a quick scanning rate. Transducers made of cellular polypropylene (PP) with a high signal-to-noise ratio are quite suitable for ACU testing of wood. The extremely low modulus of elasticity and low density of PP transducers results in a small difference in acoustic impedance for the Transmission of ultrasonic waves between the transducer and air, allowing new areas of application to become possible. To demonstrate the suitability of the reflection technique, measurements are shown on the three samples Multiplex, LVL, and MDF and compared with transmission measurements. Due to this acoustic barrier and the use of cellular PP transducers, an exact detection of delamination and cavities is possible in wood panels up to 40 mm thick. If only one side of an object is accessible and the depth of the defect is of interest, the reflection technique is preferred at the expense of a reduced measuring accuracy and Penetration depth. KW - Wood KW - Ultrasound KW - Air coupled KW - Defects PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118032 VL - 241 SP - 118032, 1 EP - 8 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-50235 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vössing, Konrad A1 - Gaal, Mate A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Air‑coupled ferroelectret ultrasonic transducers for nondestructive testing of wood‑based materials N2 - Air-coupled ultrasound (ACU) is used in through transmission to detect delamination, rot, and cracks in wood without altering the structure permanently. Novel ferroelectret transducers with a high signal-to-noise ratio enable high-precision structure recognition. Transducers made of cellular polypropylene are quite suitable for ACU testing due to their extremely low Young’s modulus and low density resulting in a favorable acoustic impedance for the transmission of ultrasonic waves between the transducer and air. Thus, structures with great dimensions, with a thickness of up to 300 mm and material densities below 500 kg/m3, can be inspected. Promising results were obtained under laboratory conditions with frequencies ranging from 90 to 200 kHz. The advantage of ACU transducers is that they do not equire contact to the sample; they are accurate and cost-effective. Ultrasonic quality assurance for wood is an important avenue to increase the acceptance of wooden structures and toward sustainability in civil engineering in general. KW - Ultrasound KW - Wood KW - Defect KW - Air-coupled PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1007/s00226-018-1052-8 VL - 52 IS - 6 SP - 1527 EP - 1538 PB - Springer AN - OPUS4-46653 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Vössing, Konrad A1 - Gaal, Mate A1 - Niederleithinger, Ernst ED - Ross, R. ED - Sauter, U. T1 - Contactless testing of wood-based materials with novel air-coupled ultrasonic transducers N2 - The detection of delamination, rot and cracks causing a decrease of strength in wooden construction elements is a key task for nondestructive testing (NDT). Air-coupled ultrasound (ACU) is used to detect flaws without having to provide contact to the surface or otherwise affect the object. Novel ferroelectric transducers with a high signal-to-noise ratio enable an accurate flaw detection. Transducers made of cellular polypropylene (PP) are suitable for characterizing wood-based materials (WBM) because their extremely low Young’s modulus and low density mean a favorable acoustic impedance for the transmission of ultrasonic waves between the transducer and air. The transducers can be applied during the production of WBM and during its service life. The device enables a fast in-situ recognition of defects with frequencies between 90 kHz and 250 kHz. Measurements can be performed in through transmission for a high resolution or in pulse-echo technique in case of one-sided access at the expense of reduced signal strength. Ultrasonic quality assurance for wood is an important attempt to increase the acceptance of wooden structures and towards sustainability in civil engineering in general. T2 - 21. International Nondestructive Testing and evaluation of Wood Symposium CY - Freiburg, Germany DA - 24.09.2019 KW - Air-coupled ultrasound KW - Defect detection KW - Nondestructive Testing KW - Timber PY - 2019 SP - 100 PB - FVA CY - Freiburg AN - OPUS4-49169 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bente, Klaas A1 - Rus, J. A1 - Mooshofer, H. A1 - Gaal, Mate A1 - Grosse, C.U. T1 - Broadband air-coupled ultrasound emitter and receiver enable simultaneous measurement of thickness and speed of sound in solids N2 - Air-coupled ultrasound sensors have advantages over contact ultrasound sensors when a sample should not become contaminated or influenced by the couplant or the measurement has to be a fast and automated inline process. Thereby, air-coupled transducers must emit high-energy pulses due to the low air-to-solid power transmission ratios (10−3 to 10−8). Currently used resonant transducers trade bandwidth—a prerequisite for material parameter analysis—against pulse energy. Here we show that a combination of a non-resonant ultrasound emitter and a non-resonant detector enables the generation and detection of pulses that are both high in amplitude (130 dB) and bandwidth (2 µs pulse width). We further show an initial application: the detection of reflections inside of a carbon fiber reinforced plastic plate with thicknesses between 1.7 mm and 10 mm. As the sensors work contact-free, the time of flight and the period of the in-plate reflections are independent parameters. Hence, a variation of ultrasound velocity is distinguishable from a variation of plate thickness and both properties are determined simultaneously. The sensor combination is likely to find numerous industrial applications necessitating high automation capacity and opens possibilities for air-coupled, single-side ultrasonic inspection. KW - Thermoacoustic emitter KW - Optical microphone KW - Air-coupled ultrasound KW - Local resonance KW - Thickness measurement KW - Thickness resonance PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-569533 DO - https://doi.org/10.3390/s23031379 VL - 23 IS - 3 SP - 1379 PB - MDPI AN - OPUS4-56953 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Isle, D. A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. T1 - Phased-Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung auf Basis von zellulären Kunststoffen N2 - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung setzt sich immer häufiger gegen die konventionelle Ultraschallprüfung von Leichtbaukomponenten durch, und zwar in vielen Industriezweigen von der Holzindustrie bis zur Luftfahrt. aWährend die Phased-Array-Technik mittlerweile zu dem industriellen Standard im Bereich der Prüfung mit Ankopplung gehört, wird luftgekoppelte Ultraschallprüfung meist mit zwei Wandlern in Durchschallung durchgeführt. Deswegen werden Vorteile der Phased-Array-Technik wie beispielsweise elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für luftgekoppelte Prüfung selten genutzt. In diesem Beitrag werden die laufenden Arbeiten an der Entwicklung eines neuen Phased-Array-Geräts vorgestellt, mit dem Schwerpunkt an der Charakterisierung der Prüfköpfe und ihrer Schallfelder. Das Gerät besteht aus einem linearen Phased-Array-Prüfkopf, einer Sende- und einer Empfangseinheit. Die Hauptinnovation unserer Arbeit ist die Anwendung von zellulären Kunststoffen für den Bau eines Arrays, wobei der Sender mit Hochspannung von ca. 1500 V angeregt wird. Geladene zelluläre Polymere werden auch Ferroelektrete oder Piezoelektrete genannt. Sie weisen einen sehr niedrigen Elastizitätsmodul und dadurch eine niedrige akustische Impedanz auf, so dass auf den Einbau von Anpassschichten verzichtet werden kann. Eine sehr niedrige mechanische Kreuzkopplung bei Ferroelektreten ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Die Entwicklung der Array-Prüfköpfe wurde durch Berechnungen des Schallfeldes unterstützt, die auf Punktquellensynthese basieren. Die beabsichtigte Anwendung von Phased-Array-Prüfköpfen und des Prüfsystems sind die Durchschallung mit Fokussierung, elektronischer Scan und die Schwenkung des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, angewandt an carbonfaserverstärkten Kunststoffen und ähnlichen Materialien. Die Anwendung von geführten Wellen bietet die Perspektive, Bauteile mit einseitiger Zugänglichkeit zu prüfen. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Ferroelektret KW - Ultraschallwandler KW - Phased Array PY - 2023 AN - OPUS4-57609 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Ilse, D. A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. T1 - Thermoakustische und Ferroelektret-Wandler als Phased-Array-Sender für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Die üblichen Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall basieren auf der Verwendung von flüssigen Koppelmitteln. Luftgekoppelte Prüfung setzt sich gegen die konventionellen Verfahren durch, wenn die Flüssigkeit nicht erwünscht oder den Prüfling gar beschädigen kann. Zwei Technologien für Erzeugung von Ultraschallsignalen sind vielversprechend: thermoakustische Wandler und Ferroelektret-Wandler. Basierend auf diesen beiden Technologien wurden Array-Sender gebaut und in diesem Beitrag miteinander verglichen. Thermoakustische Wandler basieren auf Dünnschichttechnologie und bieten eine resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall. Sie bestehen aus einer dünnen elektrisch leitenden Schicht und werden mit kurzen elektrischen Pulsen angeregt. Die Erhöhung der thermischen Energie führt zur Erzeugung von akustischen Wellen in der umgebenden Luft. Bei Ferroelektret-Wandlern handelt es sich um polarisierte zelluläre Kunststoffe, die für den Bau eines Array-Senders besonders gut geeignet sind. Einige Ferroelektrete weisen eine hervorragende an Luft angepasste akustische Impedanz auf, so dass auf den Einsatz von Anpassschichten verzichtet werden kann. Ein sehr niedriges mechanisches Übersprechen zwischen einzelnen Elementen ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Mit der Phased-Array-Technik können elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für eine luftgekoppelte Prüfung genutzt werden. Die Schallfelder von diesen beiden Technologien wurden berechnet, gemessen und miteinander verglichen. Die Vorteile und Nachteile der beiden Technologien werden dargestellt. T2 - DAGA 2023 Jahrestagung für Akustik CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ferroelektret KW - Phased Array PY - 2023 UR - https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2023 SN - 978-3-939296-21-8 SP - 1594 EP - 1597 AN - OPUS4-57554 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Ilse, D. A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. T1 - Thermoakustische und Ferroelektret-Wandler als Phased-Array-Sender für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Die üblichen Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall basieren auf der Verwendung von flüssigen Koppelmitteln. Luftgekoppelte Prüfung setzt sich gegen die konventionellen Verfahren durch, wenn die Flüssigkeit nicht erwünscht oder den Prüfling gar beschädigen kann. Zwei Technologien für Erzeugung von Ultraschallsignalen sind vielversprechend: thermoakustische Wandler und Ferroelektret-Wandler. Basierend auf diesen beiden Technologien wurden Array-Sender gebaut und in diesem Beitrag miteinander verglichen. Thermoakustische Wandler basieren auf Dünnschichttechnologie und bieten eine resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall. Sie bestehen aus einer dünnen elektrisch leitenden Schicht und werden mit kurzen elektrischen Pulsen angeregt. Die Erhöhung der thermischen Energie führt zur Erzeugung von akustischen Wellen in der umgebenden Luft. Bei Ferroelektret-Wandlern handelt es sich um polarisierte zelluläre Kunststoffe, die für den Bau eines Array-Senders besonders gut geeignet sind. Einige Ferroelektrete weisen eine hervorragende an Luft angepasste akustische Impedanz auf, so dass auf den Einsatz von Anpassschichten verzichtet werden kann. Ein sehr niedriges mechanisches Übersprechen zwischen einzelnen Elementen ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Mit der Phased-Array-Technik können elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für eine luftgekoppelte Prüfung genutzt werden. Die Schallfelder von diesen beiden Technologien wurden berechnet, gemessen und miteinander verglichen. Die Vorteile und Nachteile der beiden Technologien werden dargestellt. T2 - DAGA 2023 Jahrestagung für Akustik CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ferroelektret KW - Phased Array PY - 2023 AN - OPUS4-57555 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Ilse, D. A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. T1 - Phased-Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung auf Basis von zellulären Kunststoffen N2 - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung setzt sich immer häufiger gegen die konventionelle Ultraschallprüfung von Leichtbaukomponenten durch, und zwar in vielen Industriezweigen von der Holzindustrie bis zur Luftfahrt. Während die Phased-Array-Technik mittlerweile zu dem industriellen Standard im Bereich der Prüfung mit Ankopplung gehört, wird luftgekoppelte Ultraschallprüfung meist mit zwei Wandlern in Durchschallung durchgeführt. Deswegen werden Vorteile der Phased-Array-Technik wie beispielsweise elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für luftgekoppelte Prüfung selten genutzt. In diesem Beitrag werden die laufenden Arbeiten an der Entwicklung eines neuen Phased-Array-Geräts vorgestellt, mit dem Schwerpunkt an der Charakterisierung der Prüfköpfe und ihrer Schallfelder. Das Gerät besteht aus einem linearen Phased-Array-Prüfkopf, einer Sende- und einer Empfangseinheit. Die Hauptinnovation unserer Arbeit ist die Anwendung von zellulären Kunststoffen für den Bau eines Arrays, wobei der Sender mit Hochspannung von ca. 1500 V angeregt wird. Geladene zelluläre Polymere werden auch Ferroelektrete oder Piezoelektrete genannt. Sie weisen ein sehr niedriges Elastizitätsmodul und dadurch eine niedrige akustische Impedanz auf, so dass auf den Einbau von Anpassschichten verzichtet werden kann. Eine sehr niedrige mechanische Kreuzkopplung bei Ferroelektreten ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Die Entwicklung der Array-Prüfköpfe wurde durch Berechnungen des Schallfeldes unterstützt, die auf Punktquellensynthese basieren. Die beabsichtigte Anwendung von Phased-Array-Prüfköpfen und des Prüfsystems sind die Durchschallung mit Fokussierung, elektronischer Scan und die Schwenkung des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, angewandt an carbonfaserverstärkten Kunststoffen und ähnlichen Materialien. Die Anwendung von geführten Wellen bietet die Perspektive, Bauteile mit einseitiger Zugänglichkeit zu prüfen. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Ferroelektret KW - Ultraschallwandler KW - Phased Array PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-575564 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-57556 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Bente, Klaas T1 - Thermoakustische Gruppenstrahler: Theorie und Anwendungen N2 - Bei der Prüfung von Werkstücken mit empfindlichen Oberflächen oder auch hydrophilen Werkstoffen sind traditionelle ultraschallbasierte zerstörungsfreie Prüfmethoden wie die Kontakttechnik oder die Tauchtechnik in vielen Anwendungsfällen aufgrund der Flüssigkeitsankopplung nicht anwendbar. Die luft-gekoppelte Ultraschallprüfung umgeht diese Problematik und eröffnet neue Prüfszenarien. Derzeit werden zwei Varianten der Schallerzeugung als vielversprechend angesehen: ferroelektrische Folien und thermoakustische Dünnschichtwandler. Thermoakustische Wandler ermöglichen die resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall und somit kurze zeitliche Impulse sowie eine sehr breitbandige Anregung. Durch die Verwendung von gekrümmten Substraten ist sowohl eine Herstellung von planaren als auch fokussierten Wandlern möglich. Dieser Beitrag präsentiert die letzten Forschungsergebnisse im Bezug auf thermoakustischen Wandlern, welche derzeit in einen thermoakustischen Gruppenstrahler münden. Gruppenstrahler erlauben die simultane Änderung des Einschallwinkels, sowie die Verschiebung des Fokuspunktes während der Verwendung. Durch die Verbindung beider Schlüsseltechnologien, der thermoakustischen Anregung und des Gruppenstrahlerprinzips, wird das Spektrum der klassischen ZfP-Anwendungen, sowie moderner Ansätze wie der Anregung von geführten Wellen oder der Strukturüberwachung erheblich erweitert und bereichert. Dabei soll innerhalb dieses Beitrages auf die Modellierung des Schallfeldes, die elementweise Charakterisierung und verschiedene Anwendungsszenarien eingegangen werden. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ultraschallwandler KW - Phased Array PY - 2023 AN - OPUS4-57558 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Bente, K. A1 - Gaal, Mate T1 - Thermoakustische Gruppenstrahler: Theorie und Anwendungen N2 - Bei der Prüfung von Werkstücken mit empfindlichen Oberflächen oder auch hydrophilen Werkstoffen sind traditionelle ultraschallbasierte zerstörungsfreie Prüfmethoden wie die Kontakttechnik oder die Tauchtechnik in vielen Anwendungsfällen aufgrund der Flüssigkeitsankopplung nicht anwendbar. Die luft-gekoppelte Ultraschallprüfung umgeht diese Problematik und eröffnet neue Prüfszenarien. Derzeit werden zwei Varianten der Schallerzeugung als vielversprechend angesehen: ferroelektrische Folien und thermoakustische Dünnschichtwandler. Thermoakustische Wandler ermöglichen die resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall und somit kurze zeitliche Impulse sowie eine sehr breitbandige Anregung. Durch die Verwendung von gekrümmten Substraten ist sowohl eine Herstellung von planaren als auch fokussierten Wandlern möglich. Dieser Beitrag präsentiert die letzten Forschungsergebnisse im Bezug auf thermoakustischen Wandlern, welche derzeit in einen thermoakustischen Gruppenstrahler münden. Gruppenstrahler erlauben die simultane Änderung des Einschallwinkels, sowie die Verschiebung des Fokuspunktes während der Verwendung. Durch die Verbindung beider Schlüsseltechnologien, der thermoakustischen Anregung und des Gruppenstrahlerprinzips, wird das Spektrum der klassischen ZfP-Anwendungen, sowie moderner Ansätze wie der Anregung von geführten Wellen oder der Strukturüberwachung erheblich erweitert und bereichert. Dabei soll innerhalb dieses Beitrages auf die Modellierung des Schallfeldes, die elementweise Charakterisierung und verschiedene Anwendungsszenarien eingegangen werden. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ultraschallwandler KW - Phased Array PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-575599 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-57559 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate 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 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 - 19.03.2024 KW - Pulskompression KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Ferroelektrete KW - Thermoakustik PY - 2024 AN - OPUS4-60168 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Shapovalov, Oleg A1 - Gaal, Mate A1 - Hönig, Gerald A1 - Gradt, Thomas A1 - Weiss, S. T1 - Temperature dependence of the propagation speed of a longitudinal wave in different solids for use as a wedge material in an extreme-temperature-resistant ultrasonic transducer N2 - In special cases of angle beam ultrasonic measurement – e.g. defect detection in hot solids as well as flow measurement of liquid gases or energy storage mediums – the applied transducer has to withstand extreme temperatures. Since the irradiation angle into the specific material is determined not only by wedge design, but also by the speed of sound in both the wedge material and the tested object, the developer must take into account the speed of the wave propagation in a wedge material over the whole temperature range of transducers application. In this study we investigate the temperature dependence of the speed of longitudinal wave propagation in 10 different materials in the range from -200 °C to 400 °C. The investigated materials belong to different material classes (ceramics, glass, as well as ferrous and non-ferrous metals) and are all temperature-resistant up to at least 600 °C, and therefore applicable as wedge materials in an ultrasonic transducer for use at extreme temperatures. T2 - 23rd International Congress on Acoustics CY - Aachen, Germany DA - 09.09.2019 KW - Ultrasonic Transducer KW - Speed of sound KW - Longitudinal Wave KW - Temperature PY - 2019 SP - 4776 EP - 4782 AN - OPUS4-48980 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -