TY - CONF A1 - Kanzler, D. A1 - Bertovic, Marija A1 - Dethof, F. A1 - Heckel, Thomas A1 - Jüngert, A. A1 - Keßler, S. A1 - Rentala, V. A1 - Rosenthal, Martina A1 - Stolz, R. A1 - Vrana, J. T1 - Die deutschen Bestrebungen zur Normierung der Fähigkeits- und Zuverlässigkeitsbewertung der zerstörungsfreien Prüfung N2 - Seit 1999 existiert das MIL-HDBK 1823, die us-amerikanische Leitfaden zur Erstellung einer Probability of Detection (POD; Fehlerdetektionswahrscheinlichkeit). Obwohl das Dokument als internationaler Stand der Technik angesehen wird, ist die allgemeine Anwendung in der ZfP-Praxis von einigen Nachteilen begleitet: 1. Die beschriebenen POD‘s bilden ausschließlich die Grundlagen-POD ab, jeweils mit nur einem Fehlerparameter und einem Signalparameter. Modernere Ansätze werden hier nicht adressiert. 2. Die aktuelle Version verzichtet fast vollständig auf konkrete mathematische Formulierungen. 3. Die Richtlinie richtet sich hauptsächlich an die militärische Luftfahrt. 4. Das Dokument ist nur in englischer Sprache verfügbar. Mit Hilfe eines BMWi-Förderprojekts wird ein weiterführendes Regelwerk auf Basis der MIL-HDBK 1823 unter deutscher Federführung erarbeitet, welches die Anwendung der POD-Berechnung auf eine breitere Basis stellt und die oben genannten Nachteile der MIL-HDBK 1823 behebt. Das vorgestellte Projekt „normPOD“ wird eine normative, branchenübergreifend einsetzbare Beschreibung des Vorgehens bei der Berechnung einer POD zur Zuverlässigkeitsbewertung zerstörungsfreier Prüfungen entwickeln. Hierbei wird Klarheit über unterschiedliche POD-Ansätze geschaffen und anhand praktischer Beispiele aus Maschinenbau und Bauwesen ein Leitfaden für den Praxiseinsatz erarbeitet. Das Poster gibt einen Überblick über die geplanten Arbeiten innerhalb des Projekts und lädt die Beteiligten der DGZfP-Jahrestagung zur Diskussion ein, um eine breite Basis und Akzeptanz für die entwickelten Berechnungsverfahren zu schaffen, insbesondere in Hinblick auf ZfP 4.0 und Digitalisierung. T2 - Jahrestagung der DGZfP CY - Online meeting DA - 10.05.2021 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - ZfP KW - Zuverlässigkeit KW - Standardisierung KW - Human Factors PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-535628 UR - www.ndt.net/article/dgzfp2021/papers/P40.pdf SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-53562 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertovic, Marija T1 - NDE 4.0: Redefining Traditional Inspector Roles N2 - The successful shift to NDE 4.0 will not only require developing and embracing new technologies associated with the fourth industrial revolution or becoming an integral part of the overall Industry 4.0, but also developing and adopting new ways of working. It is undoubtful that people will remain in charge of the inspections. However, it is arguable if the current “procedure-following” “level I-III” paradigm can withstand the changes that come along NDE 4.0. With the increased autonomy and interconnectedness expected with NDT 4.0, the majority of traditional NDE tasks will no longer be needed. Instead, different skills, such as that of programming and adapting systems, as well as problem solving, will become vital for the inspections. Therefore, we suggest that a new paradigm is needed—one in which inspector roles and, thus, also the requirements will have to be reinvented. We expect the inspectors to be relieved from the tedious and error prone aspects of the current system and to take responsibility for increasingly complex automated systems and work in closer collaboration with other experts. Thus, we propose that the traditional inspector roles will be transformed into that of the system developer, caretaker and problem solver, each requiring a specific set of skills and assuming different responsibilities. In this talk, we will present the new roles and discuss the challenges that may arise with them. T2 - HOIS Digitalisation Forum (HDF) virtual seminar CY - Online meeting DA - 10.08.2021 KW - Non-Destructive Evaluation KW - NDE 4.0 KW - Human-Machine Interaction KW - Industry 4.0 KW - Inspection Personnel KW - Human-Centered Approach KW - Human Factors KW - Acceptance PY - 2021 AN - OPUS4-53549 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bertovic, Marija A1 - Feistkorn, S. A1 - Kanzler, D. A1 - Valeske, B. A1 - Vrana, J. T1 - ZfP aus der Sicht der ZfP-Community: Umfrageergebnisse, Herausforderungen und Perspektiven N2 - Im vorliegenden Artikel werden die Ergebnisse des Fragebogens der DGZfP zur Thematik „ZfP 4.0“ vorgestellt und diskutiert. Die Befragung zielte darauf ab, das allgemeine Verständnis der ZfP-Community zur Begrifflichkeit „ZfP 4.0“ herauszuarbeiten und daraus Bedarfe und Handlungsempfehlungen für die identifizierten Herausforderungen abzuleiten. Außerdem zeigt sich aus Sicht der Autor*innen, dass relevante Terminologien zu dem Themenkomplex Digitalisierung einer weiteren Klärung bedürfen, was im Bericht aufgegriffen wird. Im Ausblick zu den angelaufenen Arbeiten im nationalen Fachausschuss ZfP 4.0 und in den sich etablierenden internationalen Fachkreisen werden daraus abgeleitete Perspektiven für die Zukunftsgestaltung vorgestellt. KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - ZfP 4.0 KW - Zuverlässigkeit KW - Human Factors KW - Mensch-Maschine-Interaktion KW - Automatisierung KW - Schnittstellen KW - Fachausschuss KW - Digitalisierung PY - 2021 UR - www.dgzfp.de/DesktopModules/Bring2mind/DMX/API/Entries/Download?Command=Core_Download&EntryId=30879&language=de-DE&PortalId=24&TabId=1515 SN - 1616-069X IS - 174 SP - 43 EP - 49 PB - DGZfP e.V., ÖGfZP und SGZP AN - OPUS4-53550 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Bertovic, Marija A1 - Virkkunen, I. ED - Meyendorf, N. ED - Ida, N. ED - Singh, R. ED - Vrana, J. T1 - NDE 4.0: New Paradigm for the NDE Inspection Personnel N2 - Nondestructive evaluation (NDE) is entering an era of the fourth industrial revolution and will undergo a major transformation. NDE is a vital part of industry and a successful move to NDE 4.0, it will require not just developing and embracing new technologies, but also developing and adopting new ways of working and becoming an integral part of the overall Industry 4.0. This will pose new challenges for the inspection personnel. To ensure the expected benefits from NDE 4.0, inspectors need stay in charge of the changing inspections. The promised autonomy and interconnectedness of NDE 4.0 will supersede the majority of traditional inspector tasks and will in turn require a different set of skills and raise different demands and challenges for the inspection personnel, thus conflicting the current “procedure-following”-“level I-III” paradigm. The new industry 4.0 technologies can be integrated into the current framework, but exploiting their full potential requires changes in the role of the inspectors. The inspectors will be relieved from the tedious and error-prone aspects of the current system. At the same time, they will need to take responsibility for increasingly complex automated systems and work in closer collaboration with other experts. We propose that the traditional inspector roles will be transformed into that of the system developer, caretaker, and problem solver, each requiring a specific set of skills and assuming different responsibilities. For full NDE 4.0, NDE must abandon its traditional role as a self-contained entity with well-defined boundaries and take its role in the wider system that is the industry 4.0. KW - Non-Destructive Evaluation KW - NDE 4.0 KW - Industry 4.0 KW - Inspection Personnel KW - Human-Centered Approach KW - Human-Machine Interaction KW - Human Factors KW - Acceptance PY - 2021 SN - 978-3-030-48200-8 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-48200-8_9-1 SP - 1 EP - 31 PB - Springer, Cham AN - OPUS4-53551 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bertovic, Marija T1 - NDE 4.0: Redefining Traditional Inspector Roles N2 - The successful shift to NDE 4.0 will not only require developing and embracing new technologies associated with the fourth industrial revolution or becoming an integral part of the overall Industry 4.0, but also developing and adopting new ways of working. It is undoubtful that people will remain in charge of the inspections. However, it is arguable if the current “procedure-following” “level I-III” paradigm can withstand the changes that come along NDE 4.0. With the increased autonomy and interconnectedness expected with NDT 4.0, the majority of traditional NDE tasks will no longer be needed. Instead, different skills, such as that of programming and adapting systems, as well as problem solving, will become vital for the inspections. Therefore, we suggest that a new paradigm is needed—one in which inspector roles and, thus, also the requirements will have to be reinvented. We expect the inspectors to be relieved from the tedious and error prone aspects of the current system and to take responsibility for increasingly complex automated systems and work in closer collaboration with other experts. Thus, we propose that the traditional inspector roles will be transformed into that of the system developer, caretaker and problem solver, each requiring a specific set of skills and assuming different responsibilities. In this talk, we will present the new roles and discuss the challenges that may arise with them. T2 - International Virtual Conference on NDE 4.0, DGZfP CY - Online meeting DA - 14.04.2021 KW - Non-Destructive Evaluation KW - NDE 4.0 KW - Human-Machine Interaction KW - Industry 4.0 KW - Inspection Personnel KW - Human-Centered Approach KW - Human Factors KW - Acceptance PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-535524 UR - www.ndt.net/search/docs.php3?id=26328 AN - OPUS4-53552 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Silva, W. A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Ewert, U. A1 - Lopes, R. T1 - Analysis of angular dependent spatial frequency response of Digital Coplanar Translational Laminography N2 - Digital Coplanar Translational Laminography (CTL) is a radiographic imaging technique that permits the visualization of structural details and discontinuities in the object of interest after 3D reconstruction from multiple projections. This technique becomes quite competitive regarding to computed tomography in situations of arrangements in which no complete rotation of the X-ray source - detector system around the object of interest is accessible or in cases where the part to be inspected has a high geometric asymmetry. The literature does not show many studies about image quality for different laminographic reconstructions and scan geometries. Different methodologies for measuring the Modulation Transfer Function (MTF) as a key image quality parameter for the aforementioned technique are applied. The MTF was measured using different approaches, presampled MTF or sampled MTF, both based on the Fourier Transform-Magnitude Spectrum or the square wave MTF using line pattern gauges. A sample known as Siemens Star with a converging line pattern was used to measure the circular square wave MTF. This circular MTF provides information on the direction dependent contrast transfer related to the measurement conditions, the reconstruction algorithms and the translational scan direction. For this purpose, several MTF measurements were performed in multiple angular directions. Beyond it, reconstructions were performed using different algorithms (Filtered Shifted Average) and an iterative one (MART – Multiplicative Algebraic Reconstruction Technique). Image quality analysis were done for both reconstruction methods. MART showed an image quality improvement for challenging conditions for laminographic arrangements, such as for a low number of projections (down to 25 for this study, considered as limited view, limited angle reconstruction). Additionally, a Gadolinium gauge with parallel line patterns within a range from 10 μm to 1000 μm was used to compare the square wave MTF with the sine MTFs, measured by the different techniques mentioned above. The results show that the MTF techniques presented are equivalent in this study. The results obtained for this Gadolinium plate showed a good agreement between MTF10% and SRb image measurements. The methodology presented here is used for the characterization of the frequency dependent spatial resolution of measurements obtained from different laminographic reconstruction techniques and scan geometries. Finally, from the acquisitions and reconstructions obtained with the Siemens Star, cross laminographic images were calculated in order to improve the direction dependent sensitivity. The results showed a better detectability for cross laminographic images in comparison to unidirectional coplanar translational laminographic images covering dead zones. KW - Laminography KW - Image quality KW - Modulation transfer function KW - Cross laminography KW - Reconstruction algorithms PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2021.102546 SN - 0963-8695 VL - 124 SP - 1 EP - 13 PB - Elsevier Ltd. CY - Amsterdam AN - OPUS4-53845 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Tobias T1 - Round robin test for chloride analysis in cement pastes with LIBS N2 - In civil engineering, clear regulations and standards, such as the European standard DIN EN 206 apply to ensure that the existing infrastructure is sufficiently resistant to a wide range of exposure conditions. Despite these regulations, in practice concrete structures often show severe damage during their service life. One of these damages is pitting corrosion of the reinforcement, which can be caused by chloride ingress into the structure. Therefore, determining the distribution and depth of chloride ingress is important in predicting the service life. LIBS provides an alternative method to conventional wet chemistry in civil engineering. Despite many advantages, the use of LIBS has been severely limited due to a lack of regulations. Together with project partners from research and industry, we are currently working on a leaflet that will regulate chloride analysis in civil engineering using LIBS. This year, an international round robin test was organized to evaluate the performance of LIBS for chloride analysis in cement pastes. No specifications were given for the experimental LIBS setup and data evaluation. The preliminary results are presented. T2 - 11th Euro-Mediterranean Symposium on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (EMSLIBS) CY - Online meeting DA - 29.11.2021 KW - LIBS KW - Cement KW - Chloride KW - Round robin KW - Interlaboratory comparison PY - 2021 AN - OPUS4-53898 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gottlieb, C. T1 - Optimization of LIBS experiments using Design of experiment (DoE) N2 - To conduct a reliable, repeatable and accurate LIBS analysis, the optimization of the experimental setup is an important task. Hardware parameters of lasers and spectrometers used in the setup as well as additionally required components such as optics or process gas pipes must be carefully aligned and adjusted because factors like (i) focal conditions of the optics, (ii) alignment of the sample, (iii) process purge gas (types, flow rate) or (iv) measurement settings (integration time, accumulation of pulses) have a big impact on the signal quality. Therefore, in most cases the effect of different factors is evaluated empirically due to changing one factor at a time while keeping the overall configuration the same. In the end, the optimal configuration is selected based on the best parameters for each influencing factor. During optimization, a configuration of the experimental setup is aimed at, which allows e.g. the highest signal intensity or the lowest variation. In most cases, cross-correlation, interference and interaction among the various factors are not considered. For this reason, the possibilities of using Design of Experiment (DoE) to optimize a LIBS experiment will be shown and advantages of (i) reduction of testing plans using a feature space, (ii) identifying and considering cross-correlations and interactions, (iii) evaluating individual impacts on the measurement (e.g. contour and surface plots) as well as (iv) multivariate models for prediction of impacts will be presented. T2 - 11th Euro-Mediterranean Symposium on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (EMSLIBS) CY - Online meeting DA - 29.11.2021 KW - LIBS KW - Chlorine KW - DoE PY - 2021 AN - OPUS4-53899 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Aßmann, Norman A1 - Bühling, Benjamin T1 - Impact-echo dataset "Radarplatte" N2 - This dataset contains raw data resulting from Impact-Echo measurements at the reference conrete block "Radarplatte", located at BAM (German Federal Institute for Materials Research and Testing). This specimen has been described in detail by Niederleithinger et al. (2021), who applied muon tomography, ultrasonic echo measurements, radar and X-ray laminography to visualize its internal structure. The Impact-Echo method is based on the excitation of the zero-group-velocity frequency of the first symmetric Lamb mode of a plate-like structure, in order to assess its thickness. Numerous publication elaborate on Impact-Echo theory, examples are (Gibson and Popovics 2005, Schubert and Köhler 2008 , Abraham and Popovics 2010). The measurements have been conducted using a setup that contains only commercially available components. The setup consists of an Olson CTG-2 concrete thickness gauge (Olsen Instruments, USA) for actuation and sensing and an 8-bit NI USB-5132 digital storage oscilloscope (National Instruments, USA) combined with the Echolyst software (Schweizerischer Verein für technische Inspektionen (SVTI), Switzerland) for data acquisition. Measurements were conducted using a grid of 23x23 points with a spacing of 50 mm. At each point 8192 samples were recorded at a sampling rate of 1 MS/s. The dataset contains the (X,Y) location in mm of the individual measurement points as well as the raw measurement data at those points. The data is provided in the formats *.mir/*.mhdr (Echolyst), *.npy (Python) and *.mat (Matlab) and *.csv to ease the import in various post-processing tools. KW - Nondestructive testing KW - Impact-echo KW - S1-ZGV mode KW - Concrete PY - 2021 DO - https://doi.org/10.7910/DVN/UNOH2U PB - Harvard College CY - Cambridge, MA, USA AN - OPUS4-53886 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Christoph T1 - Quantifizierung der Unsicherheit für einen dünnbesetzten maschinellen Lerndatensatz (ML) in der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen (ZfPBau) N2 - Das maschinelle Lernen (ML) wurde erfolgreich zur Lösung vieler Aufgaben in der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen (ZfPBau) eingesetzt. Allerdings ist die Erstellung von Referenzdaten in den meisten Fällen extrem teuer und daher viel knapper als in anderen Forschungsbereichen. Auch decken die verfügbaren Daten mitunter nur ein einziges Szenario ab, so dass die Leistungsindikatoren oft nicht die tatsächliche Leistung des ML-Modells in der praktischen Anwendung widerspiegeln. Schätzungen, die die Übertragbarkeit von einem Szenario auf ein anderes quantifizieren, sind erforderlich, um dieser Herausforderung gerecht zu werden und den Weg für Anwendungen in der Praxis zu ebnen. In diesem Beitrag stellen wir Werkzeuge zur Beschreibung der Unsicherheit von ML in neuen ZfPBau-Szenarien vor. Zu diesem Zweck haben wir einen bestehenden Trainingsdatensatz zur Klassifizierung von Korrosionsschäden der Bewehrung in Beton um eine neue Fallstudie erweitert. Die Messungen wurden an großflächigen Betonproben mit eingebauter chloridinduzierter Korrosion des Bewehrungsstahls durchgeführt. Das Experiment simulierte den gesamten Lebenszyklus von chloridinduzierten Sichtbetonbauteilen im Labor. Unser Datensatz umfasst Potenzialfeld- und Radarmessungen. Die einzigartige Fähigkeit, die Schädigung zu überwachen und eine gezielte Korrosion einzuleiten, ermöglichte es, die Daten zu labeln - was für die Konstruktion von ML-Modellen entscheidend ist. Um die Übertragbarkeit zu untersuchen, erweitern wir unser Modell um Metadaten - wie etwa Konstruktionsmerkmale des Prüfkörpers und Umweltbedingungen. Dies erlaubt es, die Veränderung dieser Merkmale in neuen Szenarien mit statistischen Methoden als Unsicherheiten auszudrücken. Wir vergleichen verschiedene auf Stichproben und statistischer Verteilung basierende Ansätze und zeigen, wie diese Methoden eingesetzt werden können, um Wissenslücken von ML-Modellen in der ZfP zu schließen T2 - DGZfP Jahrestagung 2021 CY - Online meeting DA - 10.05.2021 KW - Machine Learning KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Datenfusion KW - Multi Sensor KW - Unsicherheitsquantifizierung PY - 2021 AN - OPUS4-54124 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Christoph T1 - Uncertainty quantification for a sparse machine learning (ML) data set in non-destructive testing in civil engineering (NDT-CE) N2 - ML has been successfully applied to solve many NDT-CE tasks. This is usually demonstrated with performance metrics that evaluate the model as a whole based on a given set of data. However, since in most cases the creation of reference data is extremely expensive, the data used is generally much sparser than in other areas, such as e-commerce. As a result, performance indicators often do not reflect the practical applicability of the ML model. Estimates that quantify transferability from one case to another are necessary to meet this challenge and pave the way for real world applications. In this contribution we invetigate the uncertainty of ML in new NDT-CE scenarios. For this purpose, we have extended an existing training data set for the classification of corrosion damage by a new case study. Our data set includes half-cell potential mapping and ground-penetrating radar measurements. The measurements were performed on large-area concrete samples with built-in chloride-induced corrosion of reinforcement. The experiment simulated the entire life cycle of chloride induced exposed concrete components in the laboratory. The unique ability to monitor deterioration and initiate targeted corrosion initiation allowed the data to be labelled - which is crucial to ML. To investigate transferability, we extend our data by including new design features of the test specimen and environmental conditions. This allows to express the change of these features in new scenarios as uncertainties using statistical methods. We compare different sampling and statistical distribution-based approaches and show how these methods can be used to close knowledge gaps of ML models in NDT. T2 - EGU General Assembly 2021 CY - Online meeting DA - 19.04.2021 KW - Data fusion KW - Non-destructive testing PY - 2021 DO - https://doi.org/10.5194/egusphere-egu21-8798 AN - OPUS4-54125 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Christoph T1 - Presenting “SLAMD” - The Sequential Learning App for Materials Discovery N2 - Environmentally friendly alternatives to cement are created through the synthesis of numerous base materials. The variation of their proportions alone leads to millions of materials candidates. Identifying suitable materials is very laborious; traditional systematic research in the laboratory consumes a lot of time and effort. Sequential learning (SL) potentially speeds up the materials research process despite limited but highly complex available information. SL does not make direct predictions of material properties but ranks possible experiments according to their utility. The most promising experiments are prioritized over dead-end experiments and experiments whose outcome is already known. Our work has shown that SL seems to be promising for cement research. So far, research has mainly focused on materials whose synthesis is faster and whose material properties require less time for development or characterization (allowing many successive experiments). Contrarily, in the case of binders, SL is only useful if few experiments lead to the desired goal, as for example, the determination of the compressive strength alone typically requires 28 days. In research practice, experimental designs and the availability of resources often determine which data can be used - for example, when some laboratory resources are not available or deemed irrelevant to a task. As a result, new research scenarios are constantly emerging, each of which requires to demonstrate SL’s performance. We are presenting the SLAMD app to facilitate the exploration of SL methods in numerous research scenarios. The app provides flexible and low-threshold access to AI methods via intuitive and interactive user interfaces. We deliberately pursue a software-based research approach (as opposed to code-, or script-based). On the one hand, the results are more comprehensible since we refer to a common (code) basis (’reproducible science’). On the other hand, the methods are easily accessible to all which accelerates the knowledge transfer into laboratory practice. T2 - DGM Materials Week 2021 CY - Online meeting DA - 07.09.2021 KW - Sequential learning KW - Scientific software KW - Alcali activated binders PY - 2021 AN - OPUS4-54128 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Perk, M. A1 - Großwig, S. A1 - Pfeiffer, T. A1 - Rembe, M. A1 - den Hartogh, M. A1 - Weege, S. A1 - Krebber, Katerina A1 - Dijk, H. L. T1 - Faseroptische Leckage-Ortung zum Nachweis von Undichtheiten in Bohrlochkomplettierungen N2 - Im Rahmen der Integritätsbewertung einer zementierten 13 3/8" Rohrtour einer Sole-Produktionsbohrung wurden erstmals 2018 zeitgleich faseroptische Temperaturmessungen (DTS, Distributed Temperature Sensing) und faseroptische Akustikmessungen (DAS, Distributed Acoustic Sensing) durchgeführt und ausgewertet. Dazu wurde die Bohrung zeitweise mit Stickstoff bespannt und wieder entlastet. Durch die Bespannung der Bohrung mit Stickstoff in Kombination mit dem Herunterdrücken des Stickstoff-Sole-Spiegels unter den Rohrschuh der 13 3/8" Rohrtour, konnte Stickstoff aus der Kavernenbohrung durch eine Leckagestelle in die Zementation übertreten und dort ein Stickstoff-Reservoir bilden. Bei der anschließenden Stickstoffentlastung erfolgte der Wiederanstieg des Stickstoff-Sole-Spiegels deutlich schneller als die Entleerung des in der Zementation angelegten Stickstoff-Reservoirs. Der dadurch entstandene Druckgradient hatte zur Folge, dass an der Leckagestelle der Stickstoff aus der Zementation in die aufsteigende Sole in Form von Bläschen eingetreten und dort aufgestiegen ist. Dieser Übertritt der Stickstoffbläschen war sowohl mit der Entstehung eines akustischen Geräusches als auch mit einer Temperaturänderung verbunden, welche mit der DAS- und DTS-Technik nachgewiesen werden konnten. Um die Ergebnisse bzgl. ihres physikalischen Hintergrundes zu überprüfen und basierend auf einer mathematisch-physikalischen Grundlage eine nachvollziehbare Interpretation der Messergebnisse zu ermöglichen, wurde ein numerisches Simulationsmodell der gekoppelten Festkörper- und Druckakustik für die Bohrung aufgebaut. Das Modell berücksichtigt die Geologie und die Komplettierung der Kavernenbohrung. Nach Identifikation der Schallquelle konnte mit dem Modell die Ausbreitung des Schalldrucks in der Bohrung erfolgreich nachgestellt werden. Um dieses Verfahren einer simultanen DAS-DTS-Messung in eine feldtaugliche Version zu überführen, läuft seit November 2019 ein breit angelegtes und vom BMWi gefördertes ZIM-Kooperationsprojekt zwischen der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), der IAB Weimar gGmbH, der GESO GmbH & Co. Projekt KG, der DEEP.KBB GmbH sowie der Rembe Consulting PartG mbB. Durch die Messdatenkopplung und den Wegfall der bewegungsbedingten Nachteile einer Messsonde werden präzisere Ergebnisse zur Bewertung der Bohrlochintegrität erwartet. Das Ziel ist, mit Hilfe der noch zu entwickelnden einfachen und robusten Technik, quantitative Aussagen über die Zustände im verrohrten Bohrloch direkt am Messplatz treffen zu können, wobei ein Fokus auf Detektierung und Quantifizierung von Kleinstleckagen liegt. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes kommt neben numerischen Berechnungen auch ein geplanter Bohrlochsimulator zum Einsatz, mit dem umfangreiche Untersuchungen zur Ermittlung der Grenzparameter und Detektionsschwellen durchgeführt werden sollen. T2 - DGMK/ÖGEW-Frühjahrstagung 2020 CY - Celle, Germany DA - 15.​04.​2020 KW - Kavernenspeicher KW - Verteilte faseroptische akustische Sensorik KW - Wasserstoffspeicher PY - 2020 UR - https://dgmk.egnyte.com/fl/k3KJMqKMSb#folder-link/ SN - 978-3-947716-04-3 SN - 1433-9013 N1 - Die DGMK/ÖGEW Frühjahrstagung 2020 wurde abgesagt, der Tagungsband aber trotzdem veröffentlicht. - The DGMK/ÖGEW Frühjahrstagung 2020 was cancelled, the proceedings were published nevertheless. VL - DGMK-Tagungsbericht 2020-1 SP - 106 EP - 121 PB - DGMK - Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle CY - Hamburg AN - OPUS4-52159 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hicke, Konstantin T1 - Fiber optic distributed acoustic and vibration sensing for condition monitoring of infrastructure and hazard monitoring applications N2 - Fiber optic Distributed Acoustic Sensing (DAS) is an emerging method for many different monitoring purposes, enabling a spatially and temporally resolved collection of acoustic and vibration information over many kilometers. DAS, thus being a "dynamic" sensing technique, allows for online condition monitoring and the detection and localization of threats or hazards in real time via characteristic acoustic/vibration states and their changes or via occurring anomalous signals, respectively. At BAM, we have employed this technology for a number of different applications of monitoring of large infrastructures, e.g., bridges, pipelines, submarine power cables or railway tracks. Currently, we are investigating the use of DAS for further innovative uses, which aim at facilitating the energy transition, enabling "smart" infrastructure and providing the basis for comprehensive hazard monitoring and warning systems, respectively. Our research fields include fiber optic borehole monitoring in the context of hydrogen storage caverns, traffic and road monitoring, using DAS for earthquake monitoring in urban areas for disaster management and long-term monitoring of large-scale subsidence caused by mining activities. Another new topic is structural health monitoring in concrete structures in the framework of the FSP Security. In this talk, we will first briefly present the basics and capabilities of DAS. Then, we will portray our previous and current works related to this technology and show some attractive results. Finally, we will discuss our upcoming projects on exciting new applications of DAS. T2 - Abteilungsseminar 8. CY - Online meeting DA - 24.02.2021 KW - Distributed fiber optic sensing KW - Distributed acoustic sensing KW - DAS KW - Infrastructure monitoring KW - Hazard monitoring PY - 2021 AN - OPUS4-52160 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Herrmann, K. A1 - Pech May, Nelson Wilbur A1 - Retsch, M. T1 - Photoacoustic thermal characterization of low thermal diffusivity thin films N2 - The photoacoustic measurement technique is a powerful yet underrepresented method to characterize the thermal transport properties of thin films. For the case of isotropic low thermal diffusivity samples, such as glasses or polymers, we demonstrate a general approach to extract the thermal conductivity with a high degree of significance. We discuss in particular the influence of thermal effusivity, thermal diffusivity, and sample layer thickness on the significance and accuracy of this measurement technique. These fundamental thermal properties guide sample and substrate selection to allow for a feasible thermal transport characterization. Furthermore, our data evaluation allows us to directly extract the thermal conductivity from this transient technique, without separate determination of the volumetric heat capacity, when appropriate boundary conditions are fulfilled. Using silica, poly(methyl methacrylate) (PMMA) thin films, and various substrates (quartz, steel, and silicon), we verify the quantitative correctness of our analytical approach. KW - Thermal conductivity KW - Photoacoustic characterization KW - Thin film characterization PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-528743 DO - https://doi.org/10.1016/j.pacs.2021.100246 SN - 2213-5979 VL - 22 SP - 100246 PB - Elsevier AN - OPUS4-52874 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ahmadi, Samim A1 - Lecompagnon, Julien A1 - Hirsch, Philipp Daniel A1 - Burgholzer, Peter A1 - Jung, Peter A1 - Caire, Giuseppe A1 - Ziegler, Mathias T1 - Laser excited super resolution thermal imaging for nondestructive testing N2 - The work to be presented focuses on our most recent studies to laser excited super resolution (SR) thermography. The goal of nondestructive testing with SR is to facilitate the separation of closely spaced defects. Photothermal SR can be realized by performing structured illumination measurements in com-bination with the use of deconvolution algorithms in post-processing. We explain that stepwise as well as continuous scanning techniques are applicable to generate structured illumination measurements. Finally, we discuss the effect of experimental parameters and image processing techniques to find the optimal SR technique which leads to the highest reconstruction quality within laser thermography. T2 - Sensor and Measurement Science International Conference SMSI 2021 CY - Online meeting DA - 03.05.2021 KW - Super resolution KW - Laser thermography KW - Nondestructive testing KW - Laser scanning KW - Photothermal imaging PY - 2021 SP - 181 EP - 182 AN - OPUS4-52780 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ahmadi, Samim T1 - Laser excited super resolution thermal imaging for nondestructive testing N2 - The work to be presented focuses on our most recent studies to laser excited super resolution (SR) thermography. The goal of nondestructive testing with SR is to facilitate the separation of closely spaced defects. Photothermal SR can be realized by performing structured illumination measurements in com-bination with the use of deconvolution algorithms in post-processing. We explain that stepwise as well as continuous scanning techniques are applicable to generate structured illumination measurements. Finally, we discuss the effect of experimental parameters and image processing techniques to find the optimal SR technique which leads to the highest reconstruction quality within laser thermography. T2 - Sensor and Measurement Science International Conference SMSI 2021 CY - Online meeting DA - 03.05.2021 KW - Super resolution KW - Laser thermography KW - Nondestructive testing KW - Laser scanning KW - Photothermal imaging PY - 2021 AN - OPUS4-52781 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ahmadi, Samim T1 - Neue Verfahren der thermografischen Super Resolution mit strukturierter 1D-Lasererwärmung N2 - Die thermografische ZfP basiert auf der Wechselwirkung von thermischen Wellen mit Inhomogenitäten. Die Ausbreitung von thermischen Wellen von der Wärmequelle zur Inhomogenität und zur Detektionsoberfläche entsprechend der thermischen Diffusionsgleichung führt dazu, dass zwei eng beieinander liegende Defekte fälschlicherweise als ein Defekt im gemessenen Thermogramm erkannt werden können. Um diese räumliche Auflösungsgrenze zu durchbrechen, also eine Super Resolution zu realisieren, kann die Kombination von räumlich strukturierter Erwärmung und numerischen Verfahren des Compressed Sensings verwendet werden. Für unsere Arbeiten benutzen wir Hochleistungs-Laser im Kilowatt-Bereich um die Probe entweder hochaufgelöst entlang einer Linie (1D) abzurastern oder strukturiert zu erwärmen. Die Verbesserung des räumlichen Auflösungsvermögens zur Defekterkennung hängt dann im klassischen Sinne direkt von der Anzahl der Messungen ab. Mithilfe des Compressed Sensings und Vorkenntnissen über das System ist es jedoch möglich die Anzahl der Messungen zu reduzieren und trotzdem Super Resolution zu erzielen. Wie viele Messungen notwendig sind und wie groß der Auflösungsgewinn gegenüber der konventionellen thermografischen Prüfung mit flächiger Erwärmung ist, hängt von einer Reihe von Messparametern, der Messstrategie, Probeneigenschaften und den verwendeten Rekonstruktionsalgorithmen ab. Unsere Studien befassen sich mit dem Einfluss der experimentellen Parameter, wie z.B. der Pulslänge der Laserbeleuchtung und der Größe des Laserspots. Weiterhin haben wir uns mit der Wahl der Parameter in der Rekonstruktion auseinandergesetzt, die einen Einfluss auf das im Compressed Sensing zugrundeliegende Minimierungsproblem haben. Für jeden getesteten Parametersatz wurde eine Rekonstruktionsqualität berechnet. Schließlich wurden die Defektrekonstruktionen basierend auf den Parameternsätzen verglichen, sodass eine Parameterwahl für hohe Rekonstruktionsqualitäten mit thermografischer Super Resolution empfohlen werden kann. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2021 CY - Online meeting DA - 10.05.2021 KW - Super resolution KW - Thermografie KW - Strukturiert KW - Photothermisch PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-527820 AN - OPUS4-52782 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ahmadi, Samim T1 - Neue Verfahren der thermografischen Super Resolution mit strukturierter 1D-Lasererwärmung N2 - Die thermografische ZfP basiert auf der Wechselwirkung von thermischen Wellen mit Inhomogenitäten. Die Ausbreitung von thermischen Wellen von der Wärmequelle zur Inhomogenität und zur Detektionsoberfläche entsprechend der thermischen Diffusionsgleichung führt dazu, dass zwei eng beieinander liegende Defekte fälschlicherweise als ein Defekt im gemessenen Thermogramm erkannt werden können. Um diese räumliche Auflösungsgrenze zu durchbrechen, also eine Super Resolution zu realisieren, kann die Kombination von räumlich strukturierter Erwärmung und numerischen Verfahren des Compressed Sensings verwendet werden. Für unsere Arbeiten benutzen wir Hochleistungs-Laser im Kilowatt-Bereich um die Probe entweder hochaufgelöst entlang einer Linie (1D) abzurastern oder strukturiert zu erwärmen. Die Verbesserung des räumlichen Auflösungsvermögens zur Defekterkennung hängt dann im klassischen Sinne direkt von der Anzahl der Messungen ab. Mithilfe des Compressed Sensings und Vorkenntnissen über das System ist es jedoch möglich die Anzahl der Messungen zu reduzieren und trotzdem Super Resolution zu erzielen. Wie viele Messungen notwendig sind und wie groß der Auflösungsgewinn gegenüber der konventionellen thermografischen Prüfung mit flächiger Erwärmung ist, hängt von einer Reihe von Messparametern, der Messstrategie, Probeneigenschaften und den verwendeten Rekonstruktionsalgorithmen ab. Unsere Studien befassen sich mit dem Einfluss der experimentellen Parameter, wie z.B. der Pulslänge der Laserbeleuchtung und der Größe des Laserspots. Weiterhin haben wir uns mit der Wahl der Parameter in der Rekonstruktion auseinandergesetzt, die einen Einfluss auf das im Compressed Sensing zugrundeliegende Minimierungsproblem haben. Für jeden getesteten Parametersatz wurde eine Rekonstruktionsqualität berechnet. Schließlich wurden die Defektrekonstruktionen basierend auf den Parameternsätzen verglichen, sodass eine Parameterwahl für hohe Rekonstruktionsqualitäten mit thermografischer Super Resolution empfohlen werden kann. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2021 CY - Online meeting DA - 10.05.2021 KW - Super resolution KW - Laserthermografie KW - Strukturiertes Heizen KW - Photothermisch PY - 2021 AN - OPUS4-52783 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Mesnil, O. A1 - Prager, Jens A1 - Gohlke, Dirk A1 - Boller, C. T1 - Damage quantification in an aluminium-CFRP composite structure using guided wave wavenumber mapping: Comparison of instantaneous and local wavenumber analyses N2 - Composite-overwrapped pressure vessels (COPV) are increasingly used in the transportation industry due to their high strength to mass ratio. Throughout the years, various designs were developed and found their applications. Currently, there are five designs, which can be subdivided into two main categories - with a load-sharing metal liner and with a non-load-sharing plastic liner. The main damage mechanism defining the lifetime of the first type is fatigue of the metal liner, whereas for the second type it is fatigue of the composite overwrap. Nevertheless, one damage type which may drastically reduce the lifetime of COPV is impact-induced damage. Therefore, this barely visible damage needs to be assessed in a non-destructive way to decide whether the pressure vessel can be further used or has to be put out of service. One of the possible methods is based on ultrasonic waves. In this contribution, both conventional ultrasonic testing (UT) by high-frequency bulk waves and wavenumber mapping by low frequency guided waves are used to evaluate impact damage. Wavenumber mapping techniques are first benchmarked on a simulated aluminium panel then applied to experimental measurements acquired on a delaminated aluminium-CFRP composite plate which corresponds to a structure of COPV with a load-sharing metal liner. The analysis of experimental data obtained from measurements of guided waves propagating in an aluminium-CFRP composite plate with impact-induced damage is performed. All approaches show similar performance in terms of quantification of damage size and depths while being applied to numerical data. The approaches used on the experimental data deliver an accurate estimate of the in-plane size of the large delamination at the aluminium-CFRP interface but only a rough estimate of its depth. Moreover, none of the wavenumber mapping techniques used in the study can quantify every delamination between CFRP plies caused by the impact, which is the case for conventional UT. This may be solved by using higher frequencies (shorter wavelengths) or more advanced signal processing techniques. All in all, it can be concluded that imaging of complex impact damage in fibre-reinforced composites based on wavenumber mapping is not straightforward and stays a challenging task. KW - Ultrasonic guided waves KW - Instantaneous wavenumber analysis KW - Local wavenumber analysis KW - Signal processing PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-528203 DO - https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2021.102472 SN - 0963-8695 VL - 122 SP - 2472 PB - Elsevier Ltd. CY - Amsterdam, Netherlands AN - OPUS4-52820 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -