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Enhancing the spectral signatures of ultrasonic fluidic transducer pulses for improved time-of-flight measurements

  • Air-coupled ultrasonic (ACU) testing has proven to be a valuable method for increasing the speed in non-destructive ultrasonic testing and the investigation of sensitive specimens. A major obstacle to implementing ACU methods is the significant signal power loss at the air–specimen and transducer–air interfaces. The loss between transducer and air can be eliminated by using recently developed fluidic transducers. These transducers use pressurized air and a natural flow instability to generate high sound power signals. Due to this self-excited flow instability, the individual pulses are dissimilar in length, amplitude, and phase. These amplitude and angle modulated pulses offer the great opportunity to further increase the signal-to-noise ratio with pulse compression methods. In practice, multi-input multi-output (MIMO) setups reduce the time required to scan the specimen surface, but demand high pulse discriminability. By applying envelope removal techniques to the individualAir-coupled ultrasonic (ACU) testing has proven to be a valuable method for increasing the speed in non-destructive ultrasonic testing and the investigation of sensitive specimens. A major obstacle to implementing ACU methods is the significant signal power loss at the air–specimen and transducer–air interfaces. The loss between transducer and air can be eliminated by using recently developed fluidic transducers. These transducers use pressurized air and a natural flow instability to generate high sound power signals. Due to this self-excited flow instability, the individual pulses are dissimilar in length, amplitude, and phase. These amplitude and angle modulated pulses offer the great opportunity to further increase the signal-to-noise ratio with pulse compression methods. In practice, multi-input multi-output (MIMO) setups reduce the time required to scan the specimen surface, but demand high pulse discriminability. By applying envelope removal techniques to the individual pulses, the pulse discriminability is increased allowing only the remaining phase information to be targeted for analysis. Finally, semi-synthetic experiments are presented to verify the applicability of the envelope removal method and highlight the suitability of the fluidic transducer for MIMO setups.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Benjamin BühlingORCiD, Stefan MaackORCiD, T. Schweitzer, Christoph StrangfeldORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Ultrasonics
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier B.V.
Verlagsort:Amsterdam, Netherlands
Jahrgang/Band:119
Aufsatznummer:106612
Erste Seite:1
Letzte Seite:12
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Freie Schlagwörter:Air-coupled ultrasound; Fluidics; Hilbert transform; MIMO; Pulse compression; Signal processing
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
DOI:10.1016/j.ultras.2021.106612
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-537853
ISSN:0041-624X
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:22.11.2021
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:22.11.2021
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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