TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wiggenhauser, Herbert T1 - The LAUS: First Applications of a New System for Ultrasonic Imaging of Very Concrete Structures N2 - The LAUS (Large Aperture Ultrasonic System) has been developed to image very thick concrete structures, which are not accessible for commercial systems. The device and the corresponding software is the result of joint Research of BAM, an ultrasonic instrument manufacturer and University of Kassel, Germany. It consists of 12 separate Arrays of 32 point-contact shear wave transducers each, which can be deployed in flexible configurations. Each array is combined with battery and transmitter, receiver and wireless communication electronics. Three case histories are presented. First the system was deployed on a 5-m thick heavily reinforced foundation slab. The reflection of the slab’s bottom was imaged clearly. In addition, a multiple reflection was registered, thus giving hope that even thicker elements might be imaged by the instrument. Second, the LAUS was used to investigate a massive bridge girder where a heavy rainstorm during concreting had led to imperfections that were visible after removing the formwork was removed. The LAUS could image tendon ducts in 1.8m depth and the backwall closely behind them. Some limited areas showed blurred reflections and were checked by drill holes; these areas were affected by diffuse damage which could be repaired by injections. Third, a large retaining wall was checked for thickness. Meanwhile, the LAUS has been used in underground waste deposits (nuclear and other) for quality assurance of sealing plugs. A confirmed penetration depth of about 7 m has been reached. T2 - SMT and NDT-CE 2018 CY - New Brunswick, NJ, USA DA - 27.08.2018 KW - LAUS (Large Apertur Ultrasonic System) KW - Ultrasonic echo KW - Deep penetration KW - Concrete PY - 2019 UR - https://asnt.org/smt18papers SN - 978-1-57117-456-7 VL - 11/19 SP - 208 EP - 213 PB - The American Society for Nondestructive Testing, Inc. CY - Columbus, OH, USA AN - OPUS4-47238 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Oesch, Tyler A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Weise, Frank ED - Herrmann, H. ED - Schnell, J. T1 - Non-destructive evaluation of the contribution of polymer-fibre orientation and distribution characteristics to concrete performance during fire N2 - Although concrete itself is not a combustible material, concrete mixtures with high density, such has high-performance concretes (HPCs), are susceptible to significant damage during fires due to explosive spalling. Past research has shown that the inclusion of polymer fibres in high density concrete can significantly mitigate this fire damage. The exact mechanisms causing this increased spalling resistance are not yet fully under-stood, but it is thought that the fibres facilitate moisture transport during fire exposure, which in turn contributes to relief of internal stresses in the spalling-susceptible region. In this study, X-ray Computed Tomography (CT) was applied to observe the interaction between polymer fibres and cracking during thermal exposure. For this purpose, two concrete samples containing different polymer fibre types were subjected to incremental application of a defined thermal exposure. CT images were acquired before and after each thermal exposure and powerful image processing tools were used to segment the various material components. This enabled a detailed analysis of crack formation and propagation as well as the visualization and quantification of polymer fibre characteristics within the concrete. The results demonstrated that the orientation of both fibres and cracks in polymer-fibre reinforced concrete tend to be anisotropic. The results also indicated that crack geometry characteristics may be correlated with fibre orientation, with cracks tending to run parallel to fibre beds. Clear quantitative relationships were also observed between heating and increasing cracking levels, expressed in terms of both crack surface area and crack volume. KW - X-ray Computed Tomography (CT) KW - Polypropylene Fibres KW - Fire Performance KW - Fibre-Reinforced Concrete (FRC) KW - Fibre Orientation Analysis PY - 2019 SN - 978-3-030-00868-0 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-030-00868-0 SP - 51 EP - 73 PB - Springer Nature Switzerland AG AN - OPUS4-47206 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Thiel, Erik A1 - Ziegler, Mathias A1 - Studemund, Taarna T1 - Localization of subsurface defects in uncoated aluminum with structured heating using high-power VCSEL laser arrays N2 - We report on photothermal detection of subsurface defects by coherent superposition of thermal wave fields. This is made possible by structured heating using high-power VCSEL laser arrays whose individual emitter groups can be arbitrarily controlled. In order to locate the defects, we have developed a scanning method based on the continuous wavelet transformation with complex Morlet wavelet using the destructive interference effect of thermal waves. This approach can also be used for thermally very fast and highly reflective materials such as uncoated aluminum. We show that subsurface defects at an aspect ratio of defect width to defect depth down to 1/3 are still detectable in this material. KW - Thermography KW - Heat diffusion KW - Laser thermography KW - Structured heating KW - NDT KW - Subsurface defects KW - Thermal wave KW - VCSEL KW - Wavelet transformation PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1007/s10765-018-2478-9 SN - 1572-9567 SN - 0195-928X VL - 40 IS - 2 SP - 17, 1 EP - 13 PB - Springer Science+Business Media, LLC, part of Springer Nature 2019 AN - OPUS4-47208 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 - Bellon, Carsten A1 - Burger, Karin A1 - Gollwitzer, Christian T1 - Virtual CT acquisition and reconstruction of complex and noisy scanning trajectories in aRTist N2 - In modern CT imaging, simulation has become an important tool to minimize cost- and time-intensive measurements. It is increasingly used to optimize techniques for complex applications, to support the preparation of written procedures, and for educational purposes. We extended the CT simulation software ‘aRTist’ with a module to set-up arbitrary trajectories including disturbing influences during the scan. Moreover, such geometric deviations can be compensated by the internal reconstruction tool. T2 - 9th Conference on Industrial Computed Tomography (iCT) CY - Padua, Italy DA - 13.02.2019 KW - Simulation KW - Arbitrary trajectories KW - Projection matrix KW - Filtered back projection PY - 2019 AN - OPUS4-47476 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gollwitzer, Christian A1 - Scholz, Philipp A1 - Ulbricht, Alexander A1 - Joshi, Yogita A1 - Weidner, Steffen T1 - Synchrotron based absorption edge tomography for the analysis of 3D printed polymer MOF N2 - Absorption edge tomography is a method which exploits the sudden change of the attenuation coefficient, when the photon energy crosses the absorption edge of an element. The beamline BAM line at BESSY II, which is operated by the Federal Institute for Materials Research and Testing, can provide a monochromatized beam in a photon energy range from 5 keV up to 80 keV with a bandwidth of 2%. Together with the microtomography setup, this enables differential tomography sensitive to any element with N >= 24 (Cr) by using an appropriate K- or L-edge in this range. Here, a polymer filament embedding metal organic framework (MOF) was prepared and used for 3D printing. Absorption edge tomography at the copper K edge was employed to perform a non-destructive 3D characterization of the microstructure of the embedded MOF. Data fusion was then used to determine the size distribution of the embedded MOF. T2 - iCT 2019 CY - Padua, Italy DA - 12.02.2019 KW - Synchrotron tomography KW - BAMline KW - MOF KW - Absorption edge tomography PY - 2019 AN - OPUS4-47391 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gollwitzer, Christian A1 - Scholz, Philipp A1 - Ulbricht, Alexander A1 - Joshi, Yogita A1 - Weidner, Steffen T1 - Synchrotron based absorption edge tomography for the analysis of 3D printed polymer MOF N2 - Absorption edge tomography is a method which exploits the sudden change of the attenuation coefficient, when the photon energy crosses the absorption edge of an element. The beamline BAM line at BESSY II, which is operated by the Federal Institute for Materials Research and Testing, can provide a monochromatized beam in a photon energy range from 5 keV up to 80 keV with a bandwidth of 2%. Together with the microtomography setup, this enables differential tomography sensitive to any element with N >= 24 (Cr) by using an appropriate K- or L-edge in this range. Here, a polymer filament embedding metal organic framework (MOF) was prepared and used for 3D printing. Absorption edge tomography at the copper K edge was employed to perform a non-destructive 3D characterization of the microstructure of the embedded MOF. Data fusion was then used to determine the size distribution of the embedded MOF. T2 - iCT 2019 CY - Padua, Italy DA - 12.02.2019 KW - Synchrotron tomography KW - BAMline KW - MOF KW - Absorption edge tomography PY - 2019 AN - OPUS4-47392 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Evsevleev, Sergei A1 - Müller, Bernd R. A1 - Lange, Axel A1 - Kupsch, Andreas T1 - Refraction driven X-ray caustics at curved interfaces N2 - X-ray refraction related interaction has received rising interest since about two decades in the field of imaging, beam shaping and analysis although being discovered a century ago. Due to refraction at interfaces in inhomogeneous media X-rays undergo natural focusing (or defocusing) of waves, revealing caustics. Such Kind of intensity patterns are well-known for visible light, but have been sparsely discussed for X-rays. The Variation of irradiation density may be predicted in case of known shapes. Analogously to light optics, the intensity distributions cover several orders of magnitude including complete extinction. The partly convergent (and divergent) caustic stripes originate from narrow zones of typical size of some 10−6 of the boundary curvature radius. For the deflection of plane wave synchrotron radiation (energy in the range of some keV to some ten keV) at rods and tubes of several μm diameter, we find good Agreement between experiments and modeling by ray tracing according to Snell’s law without additional diffraction contributions. Apart from Basic Research implications, caustics may influence the performance of irradiation technologies such as sterilization or molecular cross-linking. KW - X-ray caustics KW - X-ray refraction KW - Irradiation KW - Radiation shielding KW - Synchrotron Radiation PY - 2019 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900218314591 DO - https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.10.152 SN - 0168-9002 SN - 1872-9576 VL - 916 SP - 275 EP - 282 PB - Elsevier AN - OPUS4-46924 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Delbeck, S. A1 - Vahlsing, Thorsten A1 - Leonhardt, S. A1 - Steiner, G. A1 - Heise, H.M. T1 - Non-invasive monitoring of blood glucose using optical methods for skin spectroscopy - opportunities and recent advances N2 - Diabetes mellitus is a widespread disease with greatly rising patient numbers expected in the future, not only for industrialized countries but also for regions in the developing world. There is a need for efficient therapy, which can be via self-monitoring of blood glucose levels to provide tight glycemic control for reducing the risks of severe health complications. Advancements in diabetes technology can nowadays offer different sensor approaches, even for continuous blood glucose monitoring. Non-invasive blood glucose assays have been promised for many years and various vibrational spectroscopy-based methods of the skin are candidates for achieving this goal. Due to the small spectral signatures of the glucose hidden among a largely variable background, the largest signal-to-noise ratios and multivariate calibration are essential to provide the method applicability for self-monitoring of blood glucose. Besides multiparameter approaches, recently presented devices based on photoplethysmography with wavelengths in the visible and near-infrared range are evaluated for their potential of providing reliable blood glucose concentration predictions. KW - Non-invasive glucose sensing KW - Vibrational spectroscopy KW - Photoplethysmography KW - Multivariate calibration KW - Validation studies PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1007/s00216-018-1395-x SN - 1618-2650 SN - 1618-2642 VL - 411 IS - 1 SP - 63 EP - 77 PB - Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature AN - OPUS4-46714 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ritzer, Tobias A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Radarwellen und Neutronenstrahlung - Die Lösung für den Großschaden? Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt zur Feuchtebestimmung von schwimmenden Bodenaufbauten N2 - Die Idee des Dissertationsprojekts ist der parallele Einsatz des Radarverfahrens und der Neutronensonde zur Lokalisierung von Feuchteschäden in Fußbodenaufbauten. Hierbei soll die integrale Messweise der Neutronensonde durch die vertikale Information des Radarsignals ergänzt werden, um zukünftig auf zerstörende Sondierungsbohrungen verzichten zu können. Primäres Ziel ist eine automatisierte und zerstörungsfreie Klassifizierung und Quantifizierung verschiedener Schadensfälle im Fußboden, welche zur Abschätzung und Auswahl des Sanierungsaufwands dienen soll. In systematischen Laborstudien an modular aufgebauten Referenzprobekörpern werden die Nachweisgrenzen der beiden Verfahren für unterschiedliche, häufig anzutreffende Fußbodenaufbauten untersucht. Hierfür wurde ein Satz verschiedenster Estrichprobekörper gefertigt und deren Hydratisierungsprozess gravimetrisch und mit den benannten Feuchtemessverfahren beobachtet. In der laufenden Auswertung konnten bereits signifikante Signalmerkmale der Radarmessungen extrahiert, sowie dessen Korrelation zum Feuchteverlauf der Proben gezeigt werden. Der modulare Aufbau der Fußbodenschichten zur Simulation von gängigen Feuchteschäden folgt im Anschluss. Über Datenfusion und Signalverarbeitung sollen so innovative Auswertungsansätze entwickelt und deren Validität an realen Schadensfällen geprüft werden. T2 - Messekongress Schadenmanagement und Assistance CY - Leipzig, Germany DA - 26.03.2019 KW - Radar KW - Neutronensonde KW - Feuchte KW - Schichtaufbau PY - 2019 AN - OPUS4-47684 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baensch, Franziska A1 - Baer, Wolfram A1 - Wossidlo, Peter A1 - Habib, Abdel Karim T1 - Frequenzanalyse von Schallemission an einem Stahlrohr unter Biegebeanspruchung N2 - Um ein tieferes Verständnis über die Schallemission bei der Entstehung und Ausbreitung von Rissen in Stahlrohrleitungen zu erlangen, wurde ein Stahlrohr der Güte S355J2H im Vierpunkt-Biegeversuch quasistatisch bis hin zum Wanddurchbruch (Leckage) belastet und mittels Schallemissionsmessung und Gleichstrompotentialmessung überwacht. Das Rohrsegment wurde durch einen 90°- Außenumfangskerb in der Mitte der Rohrlänge definiert vorgeschädigt, um davon ausgehend ein stabiles Risswachstum zu induzieren und die Analyse von Schallemission aus Rissereignissen, die am Kerb eintraten, sicherzustellen. Für die Schallemissionsmessung wurden vier Breitbandsensoren max. 105 mm vom Kerb entfernt montiert. Die Signalaufzeichnung erfolgte kontinuierlich und schwellwertunabhängig. Für die Gleichstrompotentialmessung wurde ein Gleichstrom von 300 A eingeleitet und der Potentialabfall über dem Kerb mit fünf Sonden entlang des Kerbs gemessen. Beide Messverfahren identifizieren die Rissinitiierung sowie Veränderungen im Risswachstum. Die detektierten Schallemissionsereignisse werden, unter Berücksichtigung spektraler Eigenschaften, mit fortschreitender Belastung und Rissentwicklung analysiert. Diese Studien wurden im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojekts AGIFAMOR, Aging infrastructure - Faseroptisches Monitoring von Rohrleitungen, an der BAM durchgeführt. T2 - 22. Kolloquium Schallemission und 3. Anwenderseminar Zustandsüberwachung mit geführten Wellen CY - Karlsruhe, Germany DA - 27.03.2019 KW - Schallemission KW - Frequenzanalyse KW - Rissbildung in Stahl PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-476888 SN - 978-3-947971-00-8 VL - 169 SP - 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) CY - Berlin AN - OPUS4-47688 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lugovtsova, Yevgeniya A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens T1 - Analyse der Ausbreitung geführter Wellen in einem Mehrschichtverbund zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern N2 - Composite-Druckbehälter werden für Speicherung und Transport von Gasen unter hohem Druck verwendet. Durch die gewichtssparende Struktur, die aus einem dünnwandigem Metallgefäß und Faserverbundwerkstoff-Ummantelung besteht, sind solche Behälter insbesondere für die Luftfahrt- und Automobilindustrie interessant, z.B. als Wasserstoffspeicher. Die Druckprüfung ist ein konventioneller Test, um die Integrität von Metalldruckbehältern zu bewerten. Im Falle des Composite-Druckbehälters könnte eine solche Prüfung jedoch den Faserverbundwerkstoff überbeanspruchen und somit die verbleibende Lebensdauer der getesteten Komponente verringern. Infolgedessen ist es notwendig, Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung und möglicherweise zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern zu entwickeln. Unser Ansatz verwendet geführte Ultraschallwellen und hat das Potenzial, kritische Schäden wie Risse im Metall und Faserbrüche und Matrixrisse in Faserverbundwerkstoff zu detektieren. In diesem Beitrag wurde die Scaled Boundary Finite Elemente Methode benutzt, um die multimodale, geführte Wellenausbreitung in einem Mehrschichtverbund, der aus Metall und Kohlenfaserverbund entsteht, zu analysieren. Das Verfahren ermöglicht die Identifizierung geeigneter Wellenmoden und die Analyse ihrer Interaktion mit verschiedenen Schäden. Diese Kenntnisse sollen für die Entwicklung von Verfahren zur Zustandsüberwachung von Composite-Druckbehältern angewendet werden. T2 - 22. Kolloquium Schallemission und 3. Anwenderseminar Zustandsüberwachung mit geführten Wellen CY - Karlsruhe, Germany DA - 27.03.2019 KW - Wasserstoffspeicher KW - Automobilindustrie KW - SBFEM KW - Faserverbundwerkstoff KW - Ultraschallwellen PY - 2019 AN - OPUS4-47689 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Baensch, Franziska A1 - Baer, Wolfram A1 - Wossidlo, Peter A1 - Habib, Abdel Karim T1 - Frequenzanalyse von Schallemission an einem Stahlrohr unter Biegebeanspruchung N2 - Um ein tieferes Verständnis über die Schallemission bei der Entstehung und Ausbreitung von Rissen in Stahlrohrleitungen zu erlangen, wurde ein Stahlrohr der Güte S355J2H im Vierpunkt-Biegeversuch quasistatisch bis hin zum Wanddurchbruch (Leckage) belastet und mittels Schallemissionsmessung und Gleichstrompotentialmessung überwacht. Das Rohrsegment wurde durch einen 90°- Außenumfangskerb in der Mitte der Rohrlänge definiert vorgeschädigt, um davon ausgehend ein stabiles Risswachstum zu induzieren und die Analyse von Schallemission aus Rissereignissen, die am Kerb eintraten, sicherzustellen. Für die Schallemissionsmessung wurden vier Breitbandsensoren max. 105 mm vom Kerb entfernt montiert. Die Signalaufzeichnung erfolgte kontinuierlich und schwellwertunabhängig. Für die Gleichstrompotentialmessung wurde ein Gleichstrom von 300 A eingeleitet und der Potentialabfall über dem Kerb mit fünf Sonden entlang des Kerbs gemessen. Beide Messverfahren identifizieren die Rissinitiierung sowie Veränderungen im Risswachstum. Die detektierten Schallemissionsereignisse werden, unter Berücksichtigung spektraler Eigenschaften, mit fortschreitender Belastung und Rissentwicklung analysiert. Diese Studien wurden im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojekts AGIFAMOR, Aging infrastructure - Faseroptisches Monitoring von Rohrleitungen, an der BAM durchgeführt. T2 - 22. Kolloquium Schallemission und 3. Anwenderseminar Zustandsüberwachung mit geführten Wellen CY - Karlsruhe, Germany DA - 27.03.2019 KW - Schallemission KW - Frequenzanalyse KW - Rissbildung in Stahl PY - 2019 AN - OPUS4-47690 LA - deu 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 - JOUR A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Zhang, Z. A1 - Weller, A. A1 - Nordsiek, S. T1 - Effect of evaporative drying on complex conductivity spectra of sandstones N2 - Dehydration is a common process occurring in natural environments, rocks, and building materials. Suitable methods for monitoring the changing moisture content should be identified. We have investigated the impact of dehydration of sandstones on complex conductivity spectra. Spectral induced polarization measurements were performed on five sandstone samples during evaporative drying. The complex conductivity spectra indicate considerable changes with decreasing saturation. The relationship between conductivity and saturation can be described by a power law known as the second empirical Archie equation. Separate saturation exponents have been determined for the real and imaginary parts of conductivity. The imaginary part of conductivity indicates higher saturation exponents for the investigated sandstones compared to the real part. Obviously, the saturation exponents depend on the method used for changing water saturation. Evaporative drying, which is used in our experiments, causes an increase of pore-water salinity and results in lower saturation exponents for the real part of conductivity but higher exponents for the imaginary part in comparison with the classical imbibition/Drainage technique. We evaluate a theoretical approach that considers the influence of pore water salinity on the saturation exponents of the real and imaginary parts of conductivity. The complex conductivity spectra are processed by a Debye decomposition procedure. The resulting integrating parameters such as direct current resistivity, total chargeability, normalized chargeability, and mean relaxation time indicate a power law dependence on saturation. Our experiments indicate that the imaginary part of conductivity and normalized chargeability have a high sensitivity related to the drying process of rocks and might be suitable indicators to Monitor the changes of moisture content in sandstones. KW - Saturation KW - Spectral induced polarization KW - Sandstones KW - Evaporative drying PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1190/GEO2018-0054.1 SN - 0016-8033 VL - 84 IS - 1 SP - MR61 EP - MR72 PB - SEG - Society of Exploration Geophysicists CY - Tulsa, Okla. AN - OPUS4-47499 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Dlugosch, R. A1 - Weise, Frank A1 - Mützel, M. T1 - Ortsaufgelöste NMR-Relaxometrie an mineralischen Baustoffen N2 - Zahlreiche Schädigungsprozesse in Baustoffen stehen im engen Zusammenhang mit Feuchteeintrag und Feuchtetransport. Als Beispiel sind die schädigende Alkali-Kieselsäurereaktion (AKR) von Beton sowie Frost-Tauwechsel induzierte Gefügeschäden genannt. Zur zerstörungsfreien, ortsaufgelösten Feuchtemessung eignet sich die im Bereich der Geophysik etablierte, aber im Bauingenieurwesen noch wenig verbreitete, Messmethode der Nuklear Magnetischen Resonanz (NMR). Unter Verwendung der NMR-Relaxometrie sind sowohl Aussagen zum Feuchtegehalt und dessen räumliche Verteilung als auch die Charakterisierung der Porengrößen möglich, die das Transportverhalten eines porösen Materials maßgeblich beeinflussen. Zur Erfassung der Mikro- und Mesoporen in Baustoffen ist dabei die Auflösung von kurzen T2 Relaxationszeiten unabdingbar. Bisher ist es mit gängigen NMR-Laborgeräten nur begrenzt möglich, solche kurzen T2-Zeiten schichtselektiv zu erfassen. Vor diesem Hintergrund wurde ein speziell für die Messung an mineralischen Baustoffen optimierter NMR-Tomograph beschafft. Dieser ermöglicht sowohl schichtselektive Messungen von Bohrkernen mit Durchmessern von bis zu 70 mm als auch bildgebende Untersuchungen an Proben mit Durchmessern ≤ 40 mm. Erste Untersuchungsergebnisse an Sandstein, Tuffstein und Beton zeigen die Leistungsfähigkeit des neuen NMR-Tomographen zur Erfassung der porengrößenspezifischen Feuchteverteilung. In diesem Beitrag werden erste Ergebnisse verschiedenartiger Laborversuche exemplarisch dargestellt. Für Sandsteine mit unterschiedlichsten Porengrößenverteilungen wurden mit dem neuen NMR-Tomographen und einem herkömmlichen NMR-System vergleichbare T2 Zeitenverteilungen ermittelt. Am sehr heterogenen Tuffstein konnten unterschiedlich poröse (und feuchte) Bereiche räumlich aufgelöst werden. Im Beton ließ sich der Feuchtetransport im Zementstein porengrößenspezifisch, schichtselektiv und zeitlich aufgelöst verfolgen. Die bisher gewonnenen Ergebnisse zeigen das breite Anwendungsspektrum des neuen NMR Tomographen auf und ermöglichen ein besseres Verständnis des Feuchtetransports und der oft damit einhergehenden Schädigungsprozesse in Baustoffen. T2 - 79. Jahrestagung Deutsche Geophysikalische Gesellschaft CY - Brunswick, Germany DA - 04.03.2019 KW - Concrete KW - NMR KW - Sandstone KW - Capillary suction PY - 2019 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-47501 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Untersuchung von Signalmerkmalen des Radarverfahrens zur Feuchtemessung an Estrichen N2 - Das elektromagnetische Radarverfahren ist mit seiner starken Sensitivität für Wasser längst eine etablierte Methode zur zerstörungsfreien Feuchtemessung. Besonders bei geophysikalischen Aufgabenstellungen erfreut es sich großer Beliebtheit, doch auch an Baustoffen wird es immer häufiger zur Ortung von schadensträchtigem Wasser eingesetzt. Somit liefert die Literatur bereits zahlreiche Signalmerkmale, welche einen Rückschluss auf die Feuchte des untersuchten Mediums zulassen. Die Eignung dieser Signalmerkmale zur Messung an Estrichen wurde in Laborstudien anhand des Austrocknungsprozesses nach der Herstellung untersucht. Hierbei kamen zement- und anhydritgebundene Estriche unterschiedlicher Schichtdicke zum Einsatz, wobei die Darr- und die Calciumcarbid-Methode als Referenzverfahren dienten. In der Auswertung erwiesen sich besonders die klassischen Merkmale aus dem Zeitbereich (Amplitude, Laufzeit) als robuste Methoden zur Feuchtemessung. Bei kleinen Schichtdicken und niedrigen Feuchtegehalten ist die Auswertung der klassischen Merkmale jedoch fehleranfällig, v.a. weil die (automatisierte) Separierung von direkter und Reflexionswelle nicht mehr eindeutig ist. Dies wirkt sich besonders auf die jeweiligen Frequenzanteile aus, die i.d.R. nicht zu den klassischen Feuchte-Merkmalen gehören. In weiterführenden Untersuchungen soll der Mehrwert durch multivariate Datenauswertung und Ansätze des maschinellen Lernens geprüft werden. Übergeordnetes Ziel ist der Einsatz des Radarverfahrens an geschichteten Fußbodenaufbauten zur automatisierten und zerstörungsfreien Lokalisierung von Feuchteschäden. T2 - 79. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft CY - Brunswick, Germany DA - 04.03.2019 KW - Radar KW - Feuchte KW - Fußboden KW - Signalmerkmale PY - 2019 AN - OPUS4-47525 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klewe, Tim T1 - Zerstörungsfreie Lokalisierung von Flüssigwasser in Schichtaufbauten N2 - Die Idee des Dissertationsprojekts ist der parallele Einsatz des Radarverfahrens und der Neutronensonde zur Lokalisierung von Feuchteschäden in Fußbodenaufbauten. Hierbei soll die integrale Messweise der Neutronensonde durch die vertikale Information des Radarsignals ergänzt werden, um zukünftig auf zerstörende Sondierungsbohrungen verzichten zu können. Primäres Ziel ist eine automatisierte und zerstörungsfreie Klassifizierung und Quantifizierung verschiedener Schadensfälle im Fußboden, welche zur Abschätzung und Auswahl des Sanierungsaufwands dienen soll. In systematischen Laborstudien an modular aufgebauten Referenzprobekörpern werden die Nachweisgrenzen der beiden Verfahren für unterschiedliche, häufig anzutreffende Fußbodenaufbauten untersucht. Hierfür wurde ein Satz verschiedenster Estrichprobekörper gefertigt und deren Hydratisierungsprozess gravimetrisch und mit den benannten Feuchtemessverfahren beobachtet. In der laufenden Auswertung konnten bereits signifikante Signalmerkmale der Radarmessungen extrahiert, sowie dessen Korrelation zum Feuchteverlauf der Proben gezeigt werden. Der modulare Aufbau der Fußbodenschichten zur Simulation von gängigen Feuchteschäden folgt im Anschluss. Über Datenfusion und Signalverarbeitung sollen so innovative Auswertungsansätze entwickelt und deren Validität an realen Schadensfällen geprüft werden. T2 - Doktorandenseminar BAM Abt. 8 CY - Berlin, Germany DA - 25.02.2019 KW - Radar KW - Feuchte KW - Fußboden KW - Signalmerkmale KW - Datenfusion KW - Maschinelles Lernen PY - 2019 AN - OPUS4-47526 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kotschate, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Kersten, Holger A1 - Hansen, Luka T1 - Plasma induced generation of acoustic waves N2 - Due to the multi-physical appearance of gas discharges the possibilities of interaction with their surrounding environment are very wide. Some of the most common applications are surface or material modification, light sources and electric propulsion. Since atmosphere pressure plasma generate a huge amount of thermal energy caused by collisions in the sheath, this temperature alternation is also able to produce acoustic waves in the ambient gas volume (as lightning and thunder). The plasma-chemical interaction provides the most significant Impact to the generated heat and electro-hydrodynamic force, detectable by acoustic sensors. This contribution gives an overview of experimental acoustic analysis of diffuse coplanar surface dielectric barrier discharges and provides a basic physical straight-forward model. In addition to the characterization, possible applications (e.g. plasma acoustic loudspeaker or transducer for air-coupled ultrasonic testing) concerning these discharge types are presented. T2 - DPG Frühjahrstagung (SMuK) CY - Munich, Germany DA - 17.03.2019 KW - Gas discharges KW - Atmospheric pressure plasma KW - Diffuse dielectric barrier discharges PY - 2019 AN - OPUS4-47595 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bente, Klaas A1 - Oeff, J. A1 - Gaal, Mate T1 - Quantitative, zeiteffiziente, winkel- und frequenzaufgelöste Analyse von Elektretwandlern im Hör- und Ultraschallbereich N2 - 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. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass diese Folien eine schichtdickenabhängige Sensitivität 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 mit einem breitbandig emittierenden, thermoakustischen Wandler umgesetzt werden, sodass pro Winkel eine Messung für die Berechnung der Übertragungsfunktion des Wandlers genügte. Quantifiziert wurden die Ergebnisse durch das einmalige Vermessen des Schallfeldes des Emitters mittels Laser-Doppler-Vibrometrie. 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 AN - OPUS4-47597 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 - DAGA - Jahrestagung für Akustik CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Micro hollow cathode discharge KW - Atmospheric pressure plasma KW - Acoustic emitter PY - 2019 AN - OPUS4-47601 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 - DAGA - Jahrestagung für Akustik CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Micro hollow cathode discharge KW - Atmospheric pressure plasma PY - 2019 AN - OPUS4-47602 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Ermittlung des Flüssigwasseranteils in Sandsteinen mittels NMR und relativer Luftfeuchte N2 - Die zerstörungsfreie Erfassung der Feuchteverteilung im Porensystem eines Baustoffes ist in der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) von großer Bedeutung, da Feuchte (i. d. R. in Form von Flüssigwasser) ein hohes Schadenspotential für die Materialien und Konstruktionen aufweist. Für die Lokalisierung möglicher Schad- oder Risikostellen und die Einleitung von Präventionsmaßnahmen sind vor allem Kenntnisse über das Porengefüge und Feuchtetransportmechanismen im Baustoff erforderlich. Derzeit besteht allerdings eine wesentliche Problematik in der Erfassung und Quantifizierung von Feuchteverteilungen bei Teilsättigung. In der ZfP stellt die Nuklear Magnetische Resonanz (NMR) ein geeignetes Verfahren zur Feuchtedetektion dar. Mit diesem Verfahren lassen sich prinzipiell Relaxationszeiten von Wasserstoffprotonen in Abhängigkeit von ihrer Bindungsart und der Porenumgebung messen. In Baustoffen dominieren jedoch die Signalanteile des freien (schadensträchtigen) Wassers zumeist stark. Und eine derzeit noch ungeklärte Frage ist, ob bei Materialien mit sehr breiten Porengrößenverteilungen größere teilgesättigte von kleineren vollgesättigten Poren durch unterschiedliches Relaxationsverhalten unterschieden werden können. In dieser Arbeit wird die Eignung von NMR für die Ermittlung von Feuchteverteilungen in Naturstein sowohl bei Voll- als auch bei Teilsättigung untersucht. Die Bestimmung des Flüssigwasseranteils in teilgesättigten Poren soll dabei durch eine Korrelation von NMR und relativen Luftfeuchten erfolgen. Dazu werden 12 verschiedene Sandsteinproben, deren Poren(eingangs-)größenverteilungen mit der Quecksilberporosimetrie bereits ermittelt wurden, untersucht. Die Proben werden in einem Klimaschrank bei 23°C und relativen Luftfeuchten von 40 bis 90% schrittweise aufgesättigt. Nach Abschluss jedes Aufsättigungsschrittes werden mit der NMR-Relaxometrie die T2-Relaxationszeitenverteilungen bestimmt. Durch die Nutzung eines weiterentwickelten Ansatzes von Hillerborg lassen sich schließlich zu jeder Luftfeuchte die adsorbierte Wasserfilmdicke und somit der Porensättigungsgrad berechnen. Mithilfe dieser Zusatzinformation ist eine genauere Analyse der Relaxationszeitenverteilungen bei Teilsättigung möglich. Am Ende dieser Arbeit soll erstmals der Zusammenhang des Wassersignals und dem Porensystem eines Baustoffes mit multimodaler Porengrößenverteilung bei Teilsättigung aufgezeigt werden. T2 - 70. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft CY - Brunswick, Germany DA - 04.03.2019 KW - Relative Luftfeuchte KW - Sandstein KW - Nuklear magnetische Resonanz KW - Porengrößenverteilung PY - 2019 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-47513 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Oesch, Tyler A1 - Weise, Frank A1 - Meinel, Dietmar A1 - Gollwitzer, Christian T1 - Quantitative in-situ analysis of water transport in concrete completed using X-ray computed tomography N2 - This paper describes a novel methodology for quantitative in-situ moisture measurement without tracking agents using X-ray computed tomography (XCT). The high levels of grey-scale precision required for the measurement of moisture without tracking agents resulted in the need for an additional image calibration procedure to correct for water-related X-ray scattering and for equipment-variability related artefacts arising during in-situ testing. This calibration procedure was developed on the basis of existing principles of XCT image cor-rection. Resulting images of moisture distribution exhibit a high level of agreement with expected material behaviour. This research demonstrated that XCT can be successfully used to measure both moisture-front movement over time and changes in 3D moisture distribution within samples. This approach to moisture measurement lays the groundwork for the planned future investigation of the interaction between cracking induced by varying chemical and mechanical processes and water transport in concrete. KW - X-ray computed tomography (XCT) KW - In-situ testing KW - Water transport KW - Quantitative moisture measurement KW - Concrete PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-474395 DO - https://doi.org/10.1007/s11242-018-1197-9 SN - 1573-1634 VL - 127 IS - 2 SP - 371 EP - 389 PB - Springer Netherlands AN - OPUS4-47439 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Oesch, Tyler T1 - In-situ Röntgencomputertomographie für mechanische, thermische und hydraulische Prozesse N2 - Die Präsentation demonstriert die Fähigkeiten der Röntgencomputertomographie (CT) zur Identifizierung quantitativer Materialeigenschaften wie Faserorientierung und Korrosionsverteilung sowie die Implementierung von CT-Daten innerhalb numerischer Simulationen. Die besondere Stärke der CT, als zerstörungsfreies Prüfverfahren, ermöglicht es, das Materialverhalten und den Versagensprozess während mechanischer, hydraulischer und thermischer Prozesse zu beobachten. Die Ergebnisse einer Reihe von Ex-situ und In-situ Testprogrammen unter Bedingungen wie mechanische Belastung, Wassertransport und thermische Exposition, stellen die Nutzungsmöglichkeiten dieser Verfahren in Kombination mit der CT in eindrucksvoller Weise dar. T2 - InnoTesting Konferenz CY - Wildau, Germany DA - 21.02.2019 KW - Röntgencomputertomographie (CT) KW - In-situ Prüfverfahren KW - Feuchtigkeitsmessung KW - Digitale Bildkorrelation (DVC) KW - Faserverstärkter Beton (FRC) PY - 2019 AN - OPUS4-47442 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Buljak, V. A1 - Oesch, Tyler A1 - Bruno, Giovanni T1 - Simulating fiber-reinforced concrete mechanical performance using CT-based fiber orientation data N2 - The main hindrance to realistic models of fiber-reinforced concrete (FRC) is the local materials property variation, which does not yet reliably allow simulations at the structural level. The idea presented in this paper makes use of an existing constitutive model, but resolves the problem of localized material variation through X-ray computed tomography (CT)-based pre-processing. First, a three-point bending test of a notched beam is considered, where pre-test fiber orientations are measured using CT. A numerical model is then built with the zone subjected to progressive damage, modeled using an orthotropic damage model. To each of the finite elements within this zone, a local coordinate system is assigned, with its longitudinal direction defined by local fiber orientations. Second, the parameters of the constitutive damage model are determined through inverse analysis using load-displacement data obtained from the test. These parameters are considered to clearly explain the material behavior for any arbitrary external action and fiber orientation, for the same geometrical properties and volumetric ratio of fibers. Third, the effectiveness of the resulting model is demonstrated using a second, “control” experiment. The results of the “control” experiment analyzed in this research compare well with the model results. The ultimate strength was predicted with an error of about 6%, while the work-of-load was predicted within 4%. It demonstrates the potential of this method for accurately predicting the mechanical performance of FRC components. KW - Fiber-reinforced concrete KW - X-ray computed tomography (CT) KW - Anisotropic fiber orientation KW - Inverse analysis PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-474728 DO - https://doi.org/10.3390/ma12050717 SN - 1996-1944 VL - 12 IS - 5 SP - 717, 1 EP - 16 PB - MDPI AN - OPUS4-47472 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Neumann, Patrick P. T1 - Informations-Austausch zu mobilen autonomen Roboterplattformen N2 - Abteilungsübergreifender Informations-Austausch zu mobilen autonomen Roboterplattformen T2 - Informations-Austausch zu mobile autonomen Roboterplattformen CY - BAM, Berlin, Germany DA - 01.03.2019 KW - Mobile Plattform KW - Roboter KW - Autonome Systeme PY - 2019 AN - OPUS4-47475 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maack, Stefan T1 - Zerstörungsfreie Prüfung an Bestandsbrücken aus Beton – Fallbeispiele aus Nachrechnung und Ertüchtigung N2 - Vorstellung von zerstörungsfreien Prüfverfahren und deren Anwendung an konkreten Fallbeispielen der Praxis. T2 - VSVI-Seminar 12/2019 "Brücken- und Ingenieurbau" CY - Braunschweig, Germany DA - 18.03.2019 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Brückenbauwerke KW - Nachrechnungsrichtlinie PY - 2019 AN - OPUS4-47566 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ou, D. A1 - Schumacher, David A1 - Zscherpel, Uwe A1 - Xiao, Y. T1 - Dual-energy materials characterization methods for laminography image enhancement based on photon counting detector N2 - Laminography is a widely used NDT technique for large flat object which cannot be investigated by traditional computed tomography. However, due to the limited scanning angle of laminography, the reconstructed image has more artifact interference, which seriously affects the reconstructed image quality. Reducing artifacts of the laminography image and enhancing the images have become important research effort. In this paper, we present dual-energy materials characterization methods based on photon counting detectors to reduce artifacts and enhance image for laminography. The photon counting detector used in this study allows the setting of two independent energy thresholds in order to acquire dual-energy images for laminography from a single scan. The dual energy imaging methods of basis material decomposition (BMD) and weighted logarithmic subtraction (WLS) were studied in the paper with respect to laminography image enhancement. A fast decomposition algorithm on laminographic projection domain with approximating the inverse dual-energy equations to calculate the thickness of basic materials was used in the BMD dual-energy imaging methods. The experimental results show that the BMD method can characterize materials and enhance features of the basic material within the laminographic dataset. In the WLS method, a linear operation was applied on dual-energy images reconstruction directly, which can eliminate the attenuation of one specific material in the resultant image by setting an appropriate weighting factor. In our experiments. WLS method was used successfully to eliminate the strong artifacts generated by the special material and enhance the images. Dual-energy materials characterization methods based on photon counting detectors show potential applications in laminography. KW - Photon Counting Detectors KW - Dual Energy Imaging KW - Data Processing KW - X-ray PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1088/1748-0221/14/02/P02018 SN - 1748-0221 VL - 14 SP - P02018, 1 EP - 13 PB - IOP Publishing CY - Bristol, UK AN - OPUS4-47573 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Prager, Jens A1 - Bulling, Jannis T1 - Bestimmung der Rissgeometrie bei der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung mit geführten Wellen N2 - In der zerstörungsfreien Prüfung werden in zunehmendem Maße geführte Ultraschallwellen zur Lokalisation von Fehlstellen genutzt. Geführte Ultraschallwellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie große Distanzen innerhalb des zu prüfenden Bauteiles zurücklegen können. Das Ultraschallwellenfeld setzt sich dabei aus verschieden Moden zusammen. Etablierte Prüfverfahren mit geführten Wellen ermitteln häufig nur die Position der Fehlstelle, wobei die Laufzeiten der reflektierten Signale ausgewertet wird. Modenumwandlung bleibt dabei zumeist unberücksichtigt. Die Charakterisierung der Fehlstelle, zum Beispiel hinsichtlich der Länge eines Risses, ist dagegen herausfordernd. Aussagekräftige Zusammenhänge zwischen der Dimension oder Geometrie der Fehlstelle und ihrer Interaktion mit der Ultraschallwelle zu finden, ist Teil aktueller Forschung. Insbesondere eine Betrachtung der Moden höherer Ordnung und deren Amplitudenverhältnisse kann beim Aufspüren dieser Zusammenhänge hilfreich sein. Im Beitrag werden zunächst die Zusammenhänge zwischen den beiden fundamentalen Moden in einer isotropen Platte und der Länge eines Risses untersucht. Aus den Ergebnissen wird ein inverses Verfahren motiviert. Ein Algorithmus wird vorgestellt, der die Risslänge im Modell solange variiert, bis er die modalen Zusammenhänge einer Vorgabe oder einer Messung rekonstruiert. Die eingesetzte Scaled Boundary Finite Element Method ermöglicht dabei eine sehr kurze Rechenzeit in jeden Optimierungsschritt. Zusätzlich ermöglicht die Methode eine Auswertung der modalen Zusammenhänge ohne Postprocessing, was die Rechenzeiten weiter verkürzt. T2 - DAGA 2019 CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Geführte Wellen KW - Scaled Boundary Finite Element Method KW - Amplitudenverhältnisse PY - 2019 AN - OPUS4-47730 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bulling, Jannis A1 - Gravenkamp, Hauke T1 - Comparison of different models for stress singularities in higher order finite element methods for elastic waves N2 - The Spectral Element Method (SEM) has been proven to be an efficient numerical method for solving the wave equation in linear elastic bodies. This efficiency is reduced if a stress singularity is present in the body. For example, re-entrant corners, material interfaces, fixed boundaries, and especially crack tips can cause stress singularities. To preserve the efficiency of the SEM, special solution strategies are required. There are many approaches which consider stress singularities, but comparisons are rare for dynamic problems. Finding an efficient model is an important step for many applications. In particular, applications for structural health monitoring and non-destructive evaluation rely on accurate and efficient crack models. In this contribution, we present several models to capture singularities in combination with the SEM. The theory behind the models are shortly summarized and we show results for different benchmark problems in two dimensions. The first model deploys a new class of singular elements. For these singular elements, the crack tip approximation is computed based on the static Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). The second model uses the continued‐fraction‐based SBFEM, while the third model uses an hp-refinement near the singularity. The models are compared among each other and evaluated in terms of their respective efficiency and accuracy. T2 - GAMM 2019 CY - Vienna, Austria DA - 18.02.2019 KW - SBFEM KW - Stress singularities KW - Higher order FEM PY - 2019 AN - OPUS4-47753 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beckmann, Jörg A1 - Bär, Sylke A1 - Spranger, Holger T1 - Synthetische Aperturfokussierung für die Terahertzspektroskopie N2 - Die zeitaufgelöste THz-Spektroskopie (THz-TDS) operiert mit elektromagnetischen Impulsen, die ein Amplitudenspektrum im unteren THz-Bereich aufweisen. Die THz-TDS ist in der Lage, dielektrische Volumina zerstörungs- und kontaktfreie zu durchstrahlen. Um eine 3D-THz Bildung zu ermöglichen, wurde für die THz-TDS ein rechnergestütztes Mess- und Rekonstruktionsverfahren (THz-TD-SAFT) entwickelt, mit dem es gelingt, unter Verwendung der im Zeitbereich registrierten THz-TDS-Daten das Volumeninnere in Form eines dreidimensionalen Tomogramms zu rekonstruieren. Die THz-TD-SAFT basiert auf die für die Ultraschalltechnik entwickelte Synthetische Apertur Fokussierung (SAFT) bzw. des heuristisch begründeten Algorithmus des Synthetischen Apertur Radars (SAR). Anhand von Beispielen wird die Möglichkeiten der THz-TD-SAFT demonstriert und nachgewiesen, dass mit dem Rekonstruktionsansatz die künstlich eingebauten Fehlstellen bezüglich der Position und Größe geometrisch richtig im Tomogramm abgebildet werden können. T2 - 4. Fachseminar, Mikrowellen- und Terahertz-Prüftechnik in der Praxis CY - Fürth, Germany DA - 02.04.2019 KW - Zeitaufgelöste THz-Spektroskopie KW - THz-TD-SAFT KW - THz-Tommographie PY - 2019 AN - OPUS4-47756 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Léonard, Fabien T1 - Distance transforms and correlation maps: advanced impact damage characterisation in composite panels N2 - One of the great strengths of X-ray computed tomography over conventional inspection methods (ultrasound, thermography, radiography) is that it can image damage in 3D. However for curved or deformed composite panels, it can be difficult to automatically ascribe the damage to specific plies or inter-ply interfaces. An X-ray computed tomography (CT) data processing methodology is developed to extract the through-thickness distribution of damage in curved or deformed composite panels. The method is applied to [(0°/90°)2]s carbon fibre reinforced polymer (CFRP) panels subjected low velocity impact damage (5 J up to 20 J) providing 3D ply-by-ply damage visualisation and analysis. Our distance transform approach allows slices to be taken that approximately follow the composite curvature allowing the impact damage to be separated, visualised and quantified in 3D on a ply-by-ply basis. In this way the interply delaminations have been mapped, showing characteristic peanut shaped delaminations with the major axis oriented with the fibres in the ply below the interface. This registry to the profile of the panel constitutes a significant improvement in our ability to characterise impact damage in composite laminates and extract relevant measurements from X-ray CT datasets. T2 - Dagstuhl Seminar 19151 Quantitative data visualisation challenge CY - Dagstuhl, Germany DA - 11.04.2019 KW - Computed tomography KW - X-ray computed tomography KW - Data processing PY - 2019 AN - OPUS4-47830 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mitzkus, Anja A1 - Sahre, Mario A1 - Basedau, Frank A1 - Hofman, Detlef A1 - Beck, Uwe T1 - Fiber Bragg Gratings for In-Situ Stress Monitoring of Electrochemical Deposition N2 - The in-situ monitoring of electrochemical deposition (ECD) processes is still a challenge regarding the measurement of the effective temperature of the substrate and the formation of mechanical stress in the layer under given plating conditions. Monitoring problems can be solved by applying a pre-coated fiber Bragg grating (FBG) to the electrolytic process as the shift of the Bragg wavelength is affected by both the temperature of the electrolyte near the substrate and the stress formation in the growing layer. The experimental FBG set-up and the quantitative determination of temperature- and stress-related strain is described for a nickel-iron electrolyte. KW - Fiber Bragg grating (FBG) KW - Electrochemical deposition (ECD) KW - Optical fibers PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1149/2.0111906jes SN - 0013-4651 VL - 166 IS - 6 SP - B312 EP - B315 PB - Electrochemical Society CY - Pennington, NJ AN - OPUS4-47738 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bulling, Jannis A1 - Prager, Jens T1 - Bestimmung der Rissgeometrie bei der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung mit geführten Wellen N2 - In der zerstörungsfreien Prüfung werden in zunehmendem Maße geführte Ultraschallwellen zur Lokalisation von Fehlstellen genutzt. Geführte Ultraschallwellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie große Distanzen innerhalb des zu prüfenden Bauteiles zurücklegen können. Das Ultraschallwellenfeld setzt sich dabei aus verschieden Moden zusammen. Etablierte Prüfverfahren mit geführten Wellen ermitteln häufig nur die Position der Fehlstelle, wobei die Laufzeiten der reflektierten Signale ausgewertet wird. Modenumwandlung bleibt dabei zumeist unberücksichtigt. Die Charakterisierung der Fehlstelle, zum Beispiel hinsichtlich der Länge eines Risses, ist dagegen herausfordernd. Aussagekräftige Zusammenhänge zwischen der Dimension oder Geometrie der Fehlstelle und ihrer Interaktion mit der Ultraschallwelle zu finden, ist Teil aktueller Forschung. Insbesondere eine Betrachtung der Moden höherer Ordnung und deren Amplitudenverhältnisse kann beim Aufspüren dieser Zusammenhänge hilfreich sein. Im Beitrag werden zunächst die Zusammenhänge zwischen den beiden fundamentalen Moden in einer isotropen Platte und der Länge eines Risses untersucht. Aus den Ergebnissen wird ein inverses Verfahren motiviert. Ein Algorithmus wird vorgestellt, der die Risslänge im Modell solange variiert, bis er die modalen Zusammenhänge einer Vorgabe oder einer Messung rekonstruiert. Die eingesetzte Scaled Boundary Finite Element Method ermöglicht dabei eine sehr kurze Rechenzeit in jeden Optimierungsschritt. Zusätzlich ermöglicht die Methode eine Auswertung der modalen Zusammenhänge ohne Postprocessing, was die Rechenzeiten weiter verkürzt. T2 - DAGA 2019 - 45. Jahrestagung für Akustik CY - Rostock, Germany DA - 18.03.2019 KW - Geführte Ultraschallwellen KW - Zerstörungsfreien Prüfung KW - Scaled Boundary Finite Element Method PY - 2019 VL - 45 SP - 1063 PB - Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. AN - OPUS4-47783 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 - Léonard, Fabien A1 - Bruno, Giovanni T1 - On nominal-actual comparisons for additive manufacturing applications N2 - Nominal-actual comparisons are routinely performed to compare a manufactured specimen to a reference specimen. X-ray Computed Tomography (CT) has brought a profound change in the way that tolerance verifications are performed in industry, by allowing the inner and outer geometries of an object to be measured, without the need for external access or destructive testing. As a results, CT is increasingly used in additive manufacturing applications, where a nominal-actual comparison performed between the digital model (CAD file), used as an input for the 3D printer, and the CT volume from the printed part, can provide invaluable information as to the accuracy of the printing process. However, the nominal-actual comparison process is somewhat different when applied to additively manufactured specimens by comparison to conventionally manufactured specimens. T2 - 9th Conference on Industrial Computed Tomography CY - Padova, Italy DA - 14.02.2019 KW - Computed tomography KW - X-ray computed tomography KW - Implants PY - 2019 AN - OPUS4-47832 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Léonard, Fabien A1 - Bruno, Giovanni T1 - On nominal-actual comparisons for additive manufacturing applications N2 - Nominal-actual comparisons are routinely performed to compare a manufactured specimen to a reference specimen. X-ray Computed Tomography (CT) has brought a profound change in the way that tolerance verifications are performed in industry, by allowing the inner and outer geometries of an object to be measured, without the need for external access or destructive testing. As a results, CT is increasingly used in additive manufacturing applications, where a nominal-actual comparison performed between the digital model (CAD file), used as an input for the 3D printer, and the CT volume from the printed part, can provide invaluable information as to the accuracy of the printing process. However, the nominal-actual comparison process is somewhat different when applied to additively manufactured specimens by comparison to conventionally manufactured specimens. T2 - 9th Conference on Industrial Computed Tomography CY - Padova, Italy DA - 14.02.2019 KW - Computed tomography KW - X-ray computed tomography PY - 2019 AN - OPUS4-47833 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Große, Christian A1 - Arndt, Ralf A1 - Mähner, Dietmar A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Taffe, Alexander T1 - Zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen: Memorandum zur Lehre an deutschsprachigen Hochschulen N2 - Dieses erste Memorandum zur Lehre und Forschung an deutschsprachigen Hochschulen auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen gibt einen Überblick hinsichtlich der akademischen Ausbildung und zeigt mögliche Schwerpunkte vor allem in der Lehre auf. Diese Schwerpunkte berücksichtigen auch aktuelle Entwicklungen und Themen auf dem Gebiet der Forschung. Es werden Anregungen zur Entwicklung bzw. Weiterentwicklung der Lehr-Curricula im Hinblick auf eine umfassende und solide fachliche Ausbildung der Studierenden des Bauwesens und angrenzender Fachrichtungen gegeben. Inhaltlich und formal lehnt sich der Beitrag an dem Memorandum der Hochschullehrer im Fachgebiet „Werkstoffe im Bauwesen“ (Breit et al., 2012) an und beruht auf einer Initiative des Unterausschusses Ausbildung – Arbeitsgruppe Ausbildung in der Hochschule – des Fachausschusses ZfP im Bauwesen der Deutschen Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP). Die Hauptredaktion wurde übernommen von Prof. Christian U. Grosse (TU München) und Prof. Ralf W. Arndt (FH Erfurt). KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Lehrplan KW - Bauwesen PY - 2019 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/bate.201900008 DO - https://doi.org/10.1002/bate.201900008 SN - 1437-0999 SN - 0932-8351 VL - 96 IS - 4 SP - 360 EP - 368 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-47606 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Ultrasonic monitoring of structural concrete elements N2 - Ultrasonic transmission measurements are used to monitor concrete elements mostly on a laboratory scale since decades. Recently, coda wave interferometry, a technique adapted from seismology, has been introduced to civil engineering experiments. It can be used to reveal subtle changes in concrete samples and even large construction elements without having a transducer directly at the location where the change is taking place. The methodology works best with embedded transducers to avoid coupling issues or excessive environmental influence. These transducers can be used for newly built and existing structures. Recently, large concrete beams have been equipped with a network of transducers and loaded until failure. Using code wave interferometry, it was possible to visualize stress fields and damaged areas. This paper gives an overview of the state of the art, recent results achieved at BAM and a task list for further results and development. T2 - International Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures (SMSS 2019) CY - Rovinj, Croatia DA - 20.03.2019 KW - Concrete KW - Ultrasound KW - Monitoring KW - coda wave interferometry PY - 2019 AN - OPUS4-47676 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Mielentz, Frank A1 - Effner, Ute A1 - Friedrich, C. A1 - Maulke, R. A1 - Büttner, C. T1 - Qualitätssicherung von Verschlussbauwerken in Endlagern mit Ultraschall N2 - Zur Versiegelung von Endlagern für radioaktive oder chemische Abfälle in ehemaligen Salzbergwerken werden Verschlussbauwerke aus Salzbeton auf ihre Eignung geprüft. Seit einigen Jahren werden durch die Bundesgesellschaft Endlagerung (BGE) und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) an Versuchsbauwerken Erfahrungen mit der Ultraschalltechnik zur Qualitätssicherung unter Tage gesammelt. Hierbei kommen sowohl kommerzielle und experimentelle Geräte zur Echoprüfung als auch eigens entwickelte Bohrlochsonden zum Einsatz. Alle Geräte basieren auf niederfrequenten s-Wellen-Punktkontaktprüfköpfen (25 kHz– 50 kHz), die in unterschiedlichen Arrays kombiniert werden. In mehreren Versuchsreihen gelang es, unverfüllte und teilverfüllte Risse über mehrere Meter zu verfolgen und in ihrer Lage abzubilden. Technische Einbauten konnten bis in ca. 8 m Tiefe im Bauwerk detektiert werden. Mit Hilfe aus der Geophysik adaptierte Abbildungsverfahren gelang es, einige bisher nicht detektierbare Features sichtbar zu machen. Die Ergebnisse dienen sowohl der Analyse des Versuchsbauwerks als auch der Entwicklung eines Qualitätssicherungssystems für zukünftige reale Verschlussbauwerke. T2 - DACH-Jahrestagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Ultraschall KW - Verschlussbauwerk KW - Endlager KW - Salzbeton PY - 2019 AN - OPUS4-50568 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan T1 - Entwicklung eines luftgekoppelten Ultraschall-Echo-Prüfverfahrens mittels fluidischer Anregung N2 - In vielen technischen Bereichen werden Ultraschallverfahren zur zer-störungsfreien Werkstoffprüfung eingesetzt. Dabei wird ein Schallpuls von einem Prüfkopf in ein Prüfobjekt eingebracht. Der Puls kann unter anderem durch Membra-nen oder Piezoelemente erzeugt werden und wird in der Regel durch direkten Kontakt oder über ein Koppelmittel an das Objekt übertragen. Luftgekoppelter Ultraschall spielt in kommerziellen Anwendungen bisher eine untergeordnete Rolle, da die Dif-ferenz der akustischen Impedanzen von Luft und Festkörpern immense Verluste beim Übergang des Schallsignals hervorruft. In diesem Beitrag soll ein neuartiges Anregungsprinzip vorgestellt werden, mit dem ein Großteil dieser Verluste vermieden wird. Anstelle eines Festkörpers soll mit Hilfe einer fluidischen Düse Druckluft zur Signalerzeugung eingesetzt werden. In die-ser Düse wird eine selbsterhaltende Strömungsinstabilität erzeugt, die einen Schall-puls von bis zu 100 kHz hervorruft, sodass der Impedanzverlust in die Umgebungsluft entfällt. Da die charakteristische Frequenz eines fluidisch generierten Pulses maßgeb-lich von der Bauform der Düse und dem anliegenden Druck abhängt, lässt sich mittels einer geeigneten Strömungsregelung ein breiter Frequenzbereich zur Abtastung nut-zen. Die so emittierten Pulse werden auf das Prüfobjekt gerichtet und die reflektierten Signale mit einem Laservibrometer an der Oberfläche des Objekts im Echo-Verfahren abgetastet. Von drei signalmindernden Materialübergängen bei gewöhnlichem luftge-koppeltem Ultraschall bleibt in dem hier vorgeschlagenen Messystem lediglich die Grenzfläche von Luft zu Prüfkörper, sodass eine höhere Signalausbeute als bisher er-wartet werden kann. T2 - DACH-Jahrestagung 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Ultraschall KW - Ultrasound KW - Air-coupled KW - Luftgekoppelt KW - Fluidic oscillator KW - Fluidischer Oszillator KW - Laser-Doppler-Vibrometer KW - Refraktovibrometrie KW - Refracto-vibrometry KW - NDT KW - ZfP PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-481207 VL - 2019 SP - 1 EP - 8 PB - DGZfP Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung AN - OPUS4-48120 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - 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 - CONF A1 - Bühling, Benjamin A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan T1 - OsciCheck - Fluidische Erzeugung eines luftgekoppelten Ultraschallpulses N2 - Das ZIM-Projekt OsciCheck wird vorgestellt, die Funktionsweise eines fluidischen Oszillators erläutert und die nächsten Arbeitsschritte im Projekt dargestellt. T2 - Herbstworkshop der jungen DEGA CY - Berlin, Germany DA - 01.11.2019 KW - Fluidischer Oszillator KW - Ultraschall KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2019 AN - OPUS4-51294 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Oesch, Tyler A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Mielentz, Frank A1 - Effner, Ute A1 - Behrens, Matthias A1 - Friedrich, C. A1 - Mauke, R. A1 - Büttner, C. T1 - Application of ultrasonic techniques for quality assurance of salt concrete engineered barriers: Shape, cracks and delamination N2 - The closure of underground nuclear waste disposal facilities requires reliable gas- and water-tight engineered barriers. In Germany, barriers made from salt concrete have been evaluated in full scale. While the barriers seem to fulfill the requirements regarding permeability, some unexpected cracks have been detected at the surface and at depth. In cooperation between the Federal Company for Radioactive Waste Disposal (BGE) and the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), several experiments have been carried out to evaluate the applicability for ultrasonic measurements in crack detection and general quality assurance. Both commercial instruments and specially developed devices have been tested on site. Using commercial ultrasonic echo devices designed for concrete inspection it was possible to detect cracks and objects in salt concrete up to a depth of 2 m. The check for delamination in shotcrete is another field of application. A unique device available at BAM, the wide aperture, deep penetration instrument LAUS, was able to locate cracks and objects up to a depth of 8 m so far, which is thought to be a record for ultrasonic echo measurements in concrete. Adapted imaging procedures, partly adopted from geophysics, helped to reveal 3D structure at depth. In addition, we have developed ultrasonic probes to be deployed in boreholes, currently at up to 20 m depth. They can collect information on cracks and other features in a radius of about 1.5 m around the borehole in the current version and might be used in echo or transmission mode. Evaluation experiments have been performed at an experimental barrier at the ERAM site in Morsleben, Germany. The results showed several empty and injected cracks as well as built-in instrumentation. The results have been verified using borehole endoscopy as well as core examination and will be used to set up a reliable quality assurance system for engineered barriers. All instruments are based on ultrasonic shear wave transducers with a frequency range between 25 kHz and 100 kHz. Current research focuses on the improvement of the hardware (e. g. optimization of array characteristics) and imaging techniques such as Reverse Time Migration, both aiming at the improvement of depth of penetration, resolution and probability of detection. T2 - 2nd International Conference on Monitoring in Geological Disposal of Radioactive Waste CY - Paris, France DA - 09.04.2019 KW - Morsleben Repository (ERAM) KW - Engineered Barrier System (EBS) KW - Large Aperture Ultrasonic System (LAUS) KW - Ultrasonic-Echo Borehole Probe KW - Reverse Time Migration (RTM) PY - 2019 AN - OPUS4-47781 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Heckel, Thomas A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Waske, Anja A1 - Bruno, Giovanni A1 - Krebber, Katherina A1 - Maierhofer, Christiane A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Bertovic, Marija A1 - Daum, Werner T1 - Zerstörungsfreie Prüfung @ BAM N2 - Die Schwerpunktthemen für die Forschung der BAM im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung werden vorgestellt. Es stehen die aktuellen Forschungsprojekte der Fachbereiche 8.1 bis 8.7 der Abteilung 8 und des Arbeitsgebietes Probabilistische Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanalysen von Frau Dr. Bertovic sowie der Nachwuchsgruppe von Frau JProf. Dr. Kruschwitz im Vordergrund. T2 - Young Professionals Aerospace 2019 CY - Wildau, Germany DA - 25.11.2019 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Sensorik KW - Bauwesen KW - Radiografie KW - Ultraschall KW - Wirbelstrom KW - Computertomografie KW - Faseropische Sensorik KW - Thermografie KW - Human Factors PY - 2019 AN - OPUS4-50013 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Seismic methods to test concrete strcutures N2 - Seismic methods are increasingly used to improve ultrasonic imaging and monitoring of concrete. At BAM, we are research mainly the use of Reverse Time Migration to get better images from ultrasonic echo data of thick, complex concrete structures. Coda wave interferometry is used to detect subtle changes in concrete constructions, e. g. using embedded ultasonic transducers. T2 - Geophysikalisches Seminar der Universität Potsdam CY - Potsdam,. Germany DA - 25.01.2019 KW - Concrete KW - Ultrasound KW - Monitoring KW - Imaging PY - 2019 AN - OPUS4-47302 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Mielentz, Frank A1 - Effner, Ute A1 - Maack, Stefan A1 - Scott, David A1 - Villalobos, Salvador T1 - Ultrasonic methods for quality assurance and condition assessment in nuclear concrete structures – lessons learned N2 - Ultrasonic non-destructive testing methods have found various applications in quality assurance and condition assessment of nuclear concrete structures. This includes but is not limited to the localization of construction features (thickness measurements, reinforcement, tendon ducts, and others) and damage detection (e. g. corrosion or cracks). However, there are still limitations, e. g. limited penetration depth and resolution, issues when testing hybrid steel/concrete structures as well as absence of standards and regulations. This presentation will show progress in some of these issues and will focus on advanced instrumentation and validation of ultrasonic NDT for concrete structures. Ultrasonic echo testing has been limited to a penetration depth of less than one meter in reinforced concrete. The development of the LAUS (Large Aperture Ultrasonic System), using a large array of ultrasonic transducers and wider offsets between transmitter and receiver, allows to reach up to 5 m in reinforced concrete and 9 m in unreinforced concrete. This capability has been demonstrated by collecting data from an engineered salt concrete barrier in an underground nuclear waste storage facility. Due to an increasingly competitive environment, commercial manufacturers will continue to develop equipment with enhanced penetration and/or increased resolution. To quantify the capabilities and reliability of ultrasonic tests, validation mockups with engineered flaws are required. EPRI and BAM have built a large-scale mockup at a test site close to Berlin (BAM-TTS, Horstwalde) using a design which is repeated at other places. This presentation will also cover the methods deployed on engineered flaws and the repeatability of the test results. T2 - NDE in Nuclear CY - Charlotte, NC, USA DA - 25.7.2019 KW - Concrete KW - Nuclear Structures KW - Ultrasound PY - 2019 AN - OPUS4-48690 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Abraham, Odile A1 - Larose, Eric T1 - A review on ultrasonic monitoring of concrete: coda wave interferometry and beyond N2 - The propagation of ultrasonic waves in concrete is affected by its micro- and macro-structure, geometry and properties as well as external influences as stress, temperature or moisture. In addition, age and degradation have a strong influence. Therefore, Ultrasound has been used to monitor concrete samples and structures since decades. However, early applications using conventional techniques as time-of flight or changes in amplitudes have been limited to detect changes in a late stage close to serviceability or ultimate load states. Around 2000, several new, more sensitive techniques adopted from geophysics or other field of material sciences have been introduced to research in ultrasonic monitoring of concrete. The most discussed methodologies are coda wave interferometry, a technique which allows to detect very subtle changes from repeated ultrasonic measurements. Nonlinear acoustic techniques help to identify e. g. cracks even in an inhomogeneous background. Both techniques can be combined. This paper reviews methods and results achieved so far on the laboratory scale and with full scale models the directions for future research and application is given as well. T2 - QNDE 2019 CY - Portland, OR, USA DA - 14.07.2019 KW - Ultrasound KW - Coda wave interferometry KW - Concrete KW - Nonlinear KW - Monitoring PY - 2019 SP - Paper 1234 AN - OPUS4-48686 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -