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Organisationseinheit der BAM
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (44)
- 8.3 Thermografische Verfahren (44)
- 9 Komponentensicherheit (12)
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (9)
- 8.5 Röntgenbildgebung (7)
- 7 Bauwerkssicherheit (6)
- 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen (6)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (3)
- 9.6 Additive Fertigung metallischer Komponenten (3)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (2)
Eingeladener Vortrag
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In der BAM wurde als Gemeinschaftsvorhaben der Fachgruppe „Zerstörungsfreie Schadensdiagnose und Umweltmessverfahren“ ein rechnergesteuerter Messabtaster für Bauwerksteile (Baustellenscanner) entwickelt. Es handelt sich um ein auf Schienen verfahrbares modulares System mit einem multifunktionalen Messkopf für mehrere zerstörungsfreie Prüfverfahren. Mit dem Baustellenscanner können Objekte wie Brücken oder Fundamentplatten schneller und genauer als bisher bei gleichzeitig reduziertem Personalaufwand untersucht werden.
Aufbau eines historischen Mauerwerkskörpers ("Obelix") zur Bewertung von zerstörungsfreien Verfahren
(2004)
Zusammenfassung
Auf dem Gelände der BAM entstand im Frühjahr 2003 ein Probekörper, der die Verbindung bildet zwischen Laborprüfkörpern und realen Bauwerken aus Mauerwerk. Er dient der Validierung und Weiterentwicklung von zerstörungsfreien Prüfverfahren zur Untersuchung von historischem Mauerwerk. Dabei wurde große Sorgfalt auf die Materialauswahl und den strukturellen Aufbau gelegt. Die Materialien sollten denen von realen, historischen Bauwerken entsprechen. Der strukturelle Aufbau ergibt sich aus praxisrelevanten Fragestellungen. Der Probekörper steht auch anderen Arbeitsgruppen für Verfahrensvalidierungen zur Verfügung.
Impulse-thermography has been established as a fast and reliable tool in many areas of non-destructive testing. In recent years several investigations have been done to apply active thermography to civil engineering. For quantitative investigations in this area of application, finite difference calculations have been performed for systematic studies on the influence of environmental conditions, heating power and time, defect depth and size and thermal properties of the bulk material (concrete). The comparison of simulated and experimental data enables the quantitative analysis of defects.
Abstract
In the recent years the application of infrared thermography and especially its active approaches lock-in thermography, impulse themography and pulse phase thermography (PPT) has gained more importance for non-destructive testing (NDT). In this paper it is demonstrated that PPT is very well suited for NDT in civil engineering. The method is based on pulse heating of the investigated specimen and on the observation of the cooling down process on its surface with an infrared camera. The transient behaviour is afterwards analysed with Fast Fourier Transformation, enabling the creation of phase and amplitude images with enhanced visualisation of the defects. Results of European and National (i.e. DFG) funded projects are presented, for example the detection of voids and inhomogeneities close to the surface and the localisation of delaminations on plastered concrete and masonry specimen.
ZUSAMMENFASSUNG
Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Vorhabens zur zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen wird in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Berlin (TUB) die Puls-Phasen-Thermografie (PPT) weiterentwickelt, bewertet und eingesetzt. Die durch die Impuls-Thermografie (IT) aufgenommenen Daten werden mittels Fast Fourier Transformation (FFT) bearbeitet. Die durch die FFT gewonnenen Phasenbilder reduzieren die Störeinflüsse von Oberflächeninhomogenitäten und ungleichmäßiger Erwärmung.
Die dargestellten Ergebnisse zeigen deutlich, dass sich die PPT sehr gut zur zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen eignet. Insbesondere Inhomogenitäten im oberflächennahen Bereich, wie Ablösungen und Hohlstellen hinter Beschichtungen (Putz, CFK-Laminate etc.), aber auch Defekte in größeren Tiefen können zuverlässig geortet und bildgebend dargestellt werden.
Anwendung der Impuls-Thermografie zur Strukturuntersuchung von Bauteilen im oberflächennahen Bereich
(2002)
Non-destructive testing (NDT) of concrete structures is performed using pulse-echo methods. According to the type of the applied waves it can be classified as acoustic (Impact-Echo, Ultrasonics) and electromagnetic methods (Radar). The results are visualised through different imaging processes. This work is performed in the frame of a research project promoted by Deutsche Forschungsgemeinschaft (FOR384). The objective of data fusion is to use the complementary information of the different methods. Radar can detect metallic reflectors in concrete (metallic ducts and concrete reinforcement) very well. This method is not able to locate defects behind these reflectors (injecting defects, defects behind close concrete reinforcement), because the electromagnetic waves are completely reflected at metals. The acoustic methods are able to compensate this deficit i.e. Acoustic waves can penetrate through metal. But acoustic waves in the ultrasonic range are completely reflected by air layers. Air layers have smaller influence on radar propagation, so that both methods complement each other. In order to be able to combine the NDT-data from several methods records at the same volume, the different data setsmodes of signals must be adapted. The ultrasonic and radar data have to be reconstructed with programs based on the Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT) before data fusion. Subsequently, a conversion of the data into a uniform format has to be carried out. This is a prerequisite in order to keep the data exchange between the project partners as simple as possible. After the data sets are imported and transferred into a common reference system, they can be processed with operations according to the purpose of the investigation. Results, which have been achieved in concrete test specimen with radar and ultrasonics, will be presented and will show the feasibility of the data fusion method.
Multi-spectral data acquisition and processing techniques for damage detection on building surfaces
(2006)
Struktur- und Feuchteuntersuchungen von Bauteil- und Bauwerksoberflächen mit der Impuls-Thermografie
(2005)
An advanced quantitative approach of pulse-phase-thermography for nondestructive
testing in civil engineering is described in this contribution. The
characteristic frequency of the maximum phase-contrast between defects and sound
areas is used as a means for the characterization of its depth.
The new approach is tested in the laboratory on concrete structures with defects of
polystyrene. The surfaces of the structures were heated with IR-radiators for varying
time periods.
The presented investigations were funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft
(DFG) and were carried out in co-operation with the Technical University of Berlin
(TUB).
The active approach for non-destructive-testing in Civil Engineering (NDT-CE) with infraredthermography (IR), developed at the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), is described in part one of this contribution. The active IR-approach is based on the principles of impulse- (IT) and pulse-phase-thermography (PPT). The concept is a direct result of a research project at the BAM in cooperation with the Technical University of Berlin (TUB) and was funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). In the second part results of the new thermography-scanning system (thermo-scanner) of BAM on debonding of multi-layered structures, especially carbon fibre reinforced plates (CFRP) on concrete are presented. Both, the thermo-scanner developed at BAM, and the investigations carried out, are part of the
EU-Project Sustainable Bridges. In the third part of the paper the characteristic frequency of the optimum phase-contrast as a means for the characterization of defects depth in CE by means of PPT is introduced. A new quantitative approach is tested and discussed on concrete structures with defects of polystyrene and gas concrete.
False colour infrared (IR) thermography was performed on a sunny summer day in the Berlin Botanic Garden. The main interest focused on blossoms of different size, colours and shapes: disk-, bowl- and funnel-like anatomy demonstrating various modes of light absorption and heating-up during the day. Some of the flowers were phototropic or even solar tracking. Blossom temperatures ranged from 18.0 to 33.3 °C (mean 26.3 ± 2.5 °C, S.D., n = 37) at 21 °C air temperature. Several thermograms showed honey- and bumblebees also. In some cases the results are compared with those of a contact-free IR thermometry. One winter- and one late-spring-flowering plant are included in the overview.
Nach einer Einführung in die Puls-Phasen-Thermografie (PPT) wird ein neuer Ansatz für die Defekttiefenbestimmung im Frequenzraum mittels der sogenannten charakteristischen Frequenz des minimalen Phasen- und Amplitudenkontrastes zwischen Fehlstelle und ungestörtem Bereich entwickelt und anhand von systematischen Untersuchungen an Probekörpern der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung und ergänzenden Simulationsrechnungen überprüft.
Die mit Rechteckimpuls-Spektral-Thermografie (RST) bezeichnete Methode, die auch als eine Rechteckimpuls-Thermografie (RIT) im Frequenzbereich oder eine durch Amplitudenauswertung ergänzte PPT für Rechteckimpulserwärmung verstanden werden kann, soll die existierenden Ansätze ergänzen und bietet eine Alternative für die Tiefenbestimmung von Defekten bei Messungen mit langen Erwärmungs- und Beobachtungszeiten, wie sie bei Anwendung von aktiver Thermografie im Bauwesen häufig vorkommen.
Thermal investigations using infrared (IR) thermometry and false colour thermography were carried out on flowering plants in the Botanical Garden of Berlin and in a private garden. Special interest went to phototropic plants that orient their blossoms towards a light source (mainly the sun) and within this group to solar trackers (heliotropism) that follow the path of the sun during the day. Best known among the latter is the sunflower. Bowl shaped flowers comparable to satellite disks focus the solar radiation effectively on their centre, resulting in a warming of the female organs at that point. Temperature differences above ambient can be as high as 10.7 K with a mean value of 6.0 K. Pollinating insects were often observed sun-basking in the bowls or on the flower disks attracted by energetic rewards in form of nectar and heat.