TY - JOUR A1 - Gaal, Mate A1 - Wernicke, Pascal T1 - Improved air-coupled ultrasonic transmission using pulse compression N2 - Air-coupled ultrasonic testing avoids contamination and reduces maintenance costs, but suffers from poor signal-to-noise ratio (SNR) due to impedance mismatch. Rather than developing new transducers, this study improves SNR through signal processing by adapting pulse compression from radar.We propose a method using unipolar square pulses to make pulse compression compatible with non-linear transducers such as ferroelectrets and thermoacoustic emitters. Instead of relying on analytical models, a reference transmission measurement served as the matched filter, simplifying implementation and ensuring adaptability across transducer types. We evaluated unipolar coded excitation and pulse compression on ultrasonic transmission through a 25mm polyvinyl chloride plate, varying code length and pulse delay. Significant SNR gains were observed across transducers, particularly with longer delays. These results confirm that pulse compression enhances peak localization and supports testing under low-SNR conditions. Further experiments showed that pulse compression remains effective despite side lobe overlap and noise, provided the pulse delay is chosen appropriately. Although SNR prediction is limited by electrical and acoustic interference, the method consistently improves detection. Overall, the results demonstrate the feasibility of unipolar excitation coding for pulse compression in air-coupled ultrasonic testing, with practical value for thick or attenuating materials. KW - Air-coupled ultrasound KW - Coded excitation KW - Pulse compression KW - Transducers PY - 2026 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-655005 DO - https://doi.org/10.1109/OJUFFC.2026.3659047 SN - 2694-0884 VL - 6 SP - 9 EP - 16 PB - Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) AN - OPUS4-65500 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gaal, Mate A1 - Álvarez-Arenas, Tomás Gómez T1 - Guest Editorial: Special Section on Air-Coupled Ultrasound N2 - Air-coupled ultrasound is a challenging field dominated by the drastic impedance mismatch between air and all condensed matter, the low ultrasound velocity in the air, and the rapidly increasing attenuation with frequency. The seven articles included in this special section showcase the diversity of current research on air-coupled ultrasound. All contributions in this special section are application-oriented, demonstrating the readiness of air-coupled ultrasound technologies to address real-world challenges. Whether it’s ensuring food safety, supporting heritage conservation, optimizing industrial inspection, or enabling in-field biological measurements, the practical relevance of these studies makes this section particularly valuable for both researchers and industry professionals. KW - Air-coupled ultrasound KW - Transducers KW - Non-destructive testing PY - 2026 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-655041 DO - https://doi.org/10.1109/OJUFFC.2026.3656857 SN - 2694-0884 VL - 6 SP - 1 EP - 2 PB - Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) AN - OPUS4-65504 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Dengiz, Nizametin A1 - Fuchs, Martin A1 - Gaal, Mate A1 - Gautzsch, Tobias A1 - Herzog, Thomas A1 - Kornely, Mike A1 - Littner, Linus A1 - Marhenke, Torben A1 - Schmid, Simon A1 - Sommerhuber, Ryan A1 - Steinhausen, Ralf A1 - Szewieczek, Artur A1 - Wachter, Luis A1 - Waschkies, Thomas A1 - Wunderl, Stefan T1 - Leitfaden zur Durchführung von luftgekoppelter Ultraschallprüfung N2 - Die Anwendungsgebiete der luftgekoppelten Ultraschallprüfung (ACUT) können sehr vielfältig sein und weichen häufig stark von den Einsatzgebieten der klassischen Ultraschallprüfung ab. Vielmehr ist die ACUT eine eigenständige Methode, welche sich häufig eher mit Röntgen oder Thermografie überschneidet oder Prüfungen ermöglicht, die bis heute gar nicht verlässlich zerstörungsfrei durchgeführt werden können. Obwohl die luftgekoppelte Ultraschallprüfung mittlerweile keine neue Technologie ist, bleibt sie im Vergleich zu anderen Verfahren der ZfP ein Randgebiet unter den Methoden. Dies kommt nicht zuletzt dadurch zustande, dass es an Normen, Fachbüchern und Ausbildungsmöglichkeiten für interessierte Prüfer und Prüfaufsichten mangelt. Dies schafft für viele Anwendungsgebiete eine Einstiegshürde, welche die häufigere Anwendung verhindert. Aus diesen Gründen haben sich Experten aus Forschungseinrichtungen und aus der Industrie entschieden, einen Unterausschuss „Luftgekoppelte Ultraschallprüfung“ (ACUT) als Teil des Fachausschusses Ultraschallprüfung der DGZfP einzurichten und dort diese Themen zu bearbeiten. Es wurde beschlossen, einen Leitfaden zu erarbeiten, der interessierten Anwendern den Einstieg in ACUT erleichtert und eine Hilfestellung bei der Spezifikation und Umsetzung von solchen Prüfungen gibt. Das vorliegende Dokument ist das Ergebnis dieser Zusammenarbeit. KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Ultraschallprüfung KW - Leitfaden PY - 2025 UR - https://publikationen.dgzfp.de/shop/leitfaden-zur-durchfuehrung-von-luftgekoppelter-ultraschallpruefung/ SN - 978-3-947971-45-9 VL - Richtlinie ACUT SP - 1 EP - 28 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin ET - Ausgabe Januar 2025 AN - OPUS4-62491 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Focussed sound field of thermoacoustic transmitters N2 - The thermoacoustic effect offers a method for selectively exciting broadband and focused ultrasonic waves, which can be utilized in air-coupled ultrasonic testing of lightweight components that might otherwise sustain damage from liquid couplants. Thermoacoustic transmitters are composed of an electrically conductive layer deposited on an insulating substrate. When electrical pulses are applied, the conductive layer heats, briefly warming the adjacent air and inducing thermal expansion, which generates an acoustic wave. In testing applications, the thermoacoustic transmitter is positioned at the focal distance to the structure under examination, where the resolution of the resulting ultrasonic image is influenced by the focus diameter. To optimize imaging resolution, understanding the focusing characteristics of thermoacoustic transmitters is essential. In this study, thermoacoustic transmitters with an indium tin oxide (ITO) layer on a quartz glass substrate were developed. Geometrical parameters, including substrate curvature and conductive layer thickness, along with electrical excitation parameters, were systematically varied to investigate their impact on the sound field up to approximately 1 MHz. The results indicate that, among the parameters studied, substrate curvature exerts the most significant influence on the sound field. T2 - DAS-DAGA Tagung CY - Copenhagen, Denmark DA - 17.03.2025 KW - Air-coupled ultrasound KW - Thermoacoustic transmitter KW - Focussed transducer PY - 2025 AN - OPUS4-63093 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Ahmadzadeh, Majid A1 - Weise, Matthias T1 - Focussed sound field of thermoacoustic transmitters N2 - The thermoacoustic effect offers a method for selectively exciting broadband and focused ultrasonic waves, which can be utilized in air-coupled ultrasonic testing of lightweight components that might otherwise sustain damage from liquid couplants. Thermoacoustic transmitters are composed of an electrically conductive layer deposited on an insulating substrate. When electrical pulses are applied, the conductive layer heats, briefly warming the adjacent air and inducing thermal expansion, which generates an acoustic wave. In testing applications, the thermoacoustic transmitter is positioned at the focal distance to the structure under examination, where the resolution of the resulting ultrasonic image is influenced by the focus diameter. To optimize imaging resolution, understanding the focusing characteristics of thermoacoustic transmitters is essential. In this study, thermoacoustic transmitters with an indium tin oxide (ITO) layer on a quartz glass substrate were developed. Geometrical parameters, including substrate curvature and conductive layer thickness, along with electrical excitation parameters, were systematically varied to investigate their impact on the sound field up to approximately 1 MHz. The results indicate that, among the parameters studied, substrate curvature exerts the most significant influence on the sound field. T2 - DAS-DAGA Tagung CY - Kopenhagen, Danmark DA - 17.03.2025 KW - Air-coupled ultrasound KW - Thermoacoustic transmitter KW - Focussed transducer PY - 2025 SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-63092 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - New technologies for air-coupled ultrasonic testing N2 - This presentation opens the topic with the basics of air-coupled ultrasonic testing and presents various types of transducer technologies which are used in this field: ferroelectret transducers, thermoacoustic emitters, optical methods of detection of ultrasound and plasma-acoustic emitters. T2 - Seminar "Zerstörungsfreie Prüfung" CY - Online meeting DA - 26.6.2025 KW - Air-coupled ultrasound KW - Thermoacoustic transmitter KW - Ferroelectret KW - Plasma KW - Optical detection of ultrasound PY - 2025 AN - OPUS4-64079 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Leitfaden zur Luftgekoppelten Ultraschallprüfung – praxisnahe Entscheidungshilfe N2 - Die luftgekoppelte Ultraschallprüfung (ACUT) gewinnt zunehmend an Bedeutung, insbesondere bei Leichtbaukomponenten, die durch flüssige Koppelmittel beschädigt werden könnten. ACUT unterscheidet sich in mehreren Aspekten von der herkömmlichen Kontakt-Ultraschallprüfung, weshalb bestehende Normen und Richtlinien sowie Erfahrungen aus der Kontakttechnik nicht direkt übertragbar sind. Im Rahmen der Gremienarbeit bei der DGZfP wurde daher eine Leitlinie entwickelt, die bei der Anwendung und Entscheidungsfindung anschaulich und praxisnah Hilfestellung bietet. Sie beschreibt ausführlich, wie eine ACUT-Prüfung durchzuführen ist und für welche Bauteile sie sich eignet. Die Zielgruppen sind Unternehmen der Luftfahrt-, Automobil- und Bauindustrie sowie Hersteller von Ultraschallgeräten und Dienstleistende, die ACUT anwenden. Der Leitfaden soll die Akzeptanz dieses Verfahrens in der Industrie fördern und den Weg zu einer breiteren Anwendung ebnen. T2 - DGZfP-Jahrestagung CY - Berlin, Germany DA - 26.05.2025 KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Leitfaden KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2025 AN - OPUS4-63471 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Solodov, Dmitry A1 - Nazari, Narges A1 - Gaal, Mate A1 - Kersten, Holger T1 - Exploring the Potential of Plasma Microhollow Cathode Transducers for Air-Coupled Ultrasonic Non-Destructive Testing N2 - This study examines the feasibility of using Microhollow Cathode (MHC) plasma transducers as contactless, broadband sources for air-coupled ultrasonic nondestructive testing (NDT). To improve the detection of small or weakly bonded defects, the approach integrates Local Defect Resonance (LDR), which amplifies flaw responses at their natural vibrational frequencies. T2 - ICU2025 - International Congress on Ultrasonics 2025 CY - Paderborn, Germany DA - 21.09.2025 KW - Microhollow cathodes KW - NDT KW - LDR KW - Air-coupled ultrasound PY - 2025 SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-64738 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Dengiz, Nizamettin A1 - Fuchs, Martin A1 - Gaal, Mate A1 - Gautzsch, Tobias A1 - Herzog, Thomas A1 - Kornely, Mike A1 - Littner, Linus A1 - Marhenke, Torben A1 - Schmid, Simon A1 - Sommerhuber, Ryan A1 - Steinhausen, Ralf A1 - Szewieczek, Artur A1 - Wachter, Luis A1 - Waschkies, Thomas A1 - Wunderl, Stefan ED - Gaal, Mate T1 - Guideline to performing air-coupled ultrasonic testing N2 - The areas of application of air-coupled ultrasonic testing (ACUT) can be very diverse and often differ greatly from the areas of application of classic ultrasonic testing. In fact, ACUT is an independent method that often overlaps with X-ray or thermography or enables tests that cannot yet be reliably performed non-destructively. Although air-coupled ultrasonic testing is not a new technology, it remains a rarely used method compared to other NDT methods. This is not least due to the lack of standards, specialised books and training opportunities for interested inspectors and inspection supervisors. This creates a barrier to entry for many areas of application, which prevents more frequent use. For these reasons, experts from research institutes and industry have decided to set up an "Air-Coupled Ultrasonic Testing" (ACUT) sub-committee as part of the DGZfP's Ultrasonic Testing Technical Committee to work on these topics. It was decided to draw up a guideline to make it easier for interested users to get started with ACUT and to provide assistance with the specification and implementation of such tests. This document is the result of this co-operation. KW - air-coupled ultrasound KW - guideline KW - non-destructive testing PY - 2025 SP - 1 EP - 28 CY - Berlin AN - OPUS4-64847 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Mikrohohlkathoden als Plasmaaktuatoren für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Plasmabasierte Mikrohohlkathoden-Ultraschallwandler stellen einen innovativen Ansatz für die luftgekoppelte zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) dar. Sie zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, Ultraschallwellen über ein breites Frequenzspektrum anzuregen. Durch die Nutzung ionisierter Gase als Medium zur Schallerzeugung ermöglichen diese Wandler eine effiziente, kontaktlose Prüfung – ganz ohne Koppelmittel. Diese Voruntersuchung widmet sich der grundlegenden Charakterisierung des physikalischen Verhaltens und der Leistungsfähigkeit von Mikrohohlkathoden (MHC) als potenzielle Ultraschallquellen für ZfP-Anwendungen. Zu diesem Zweck wurden mehrere MHC-Wandler mit unterschiedlichen Geometrien hergestellt und hinsichtlich ihrer akustischen Eigenschaften untersucht. Die elektrische Anregung der MHC erfolgt über einen Pulsfunktionsgenerator, ergänzt durch eine Hochspannungsquelle zur Erzeugung der für die Plasmaentladung notwendigen Energie. Verschiedene Anregungsparameter wurden systematisch variiert, um optimale Betriebsbedingungen zu identifizieren. Die resultierenden Schallimpulse wurden mit einem Laservibrometer sowie optischen Mikrofonen auf Basis eines Fabry-Pérot-Resonators aufgezeichnet. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Wandler breitbandige Ultraschallspektren erzeugen können und damit vielversprechende Ansätze für die Materialcharakterisierung und Fehlerdetektion bieten. Obwohl sich die Technologie noch im Entwicklungsstadium befindet, zeigen die bisherigen Befunde das Potenzial der MHC-Wandler für den Einsatz in zukünftigen luftgekoppelten Prüfsystemen. Weitere Arbeiten zielen auf eine Optimierung des Wandlerdesigns zur Effizienzsteigerung und auf die Integration in praxistaugliche Prüfumgebungen. T2 - Seminar des FA Ultraschallprüfung CY - Schweinfurt, Germany DA - 04.11.2025 KW - Mikrohohlkathoden KW - Ultraschallwandler KW - Luftankopplung KW - Plasma PY - 2025 AN - OPUS4-64846 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -