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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
- nein (101)
Anwendung der Impuls Thermografie zur Strukturuntersuchung von Bauteilen im oberflächennahen Bereich
(2002)
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.
As shown recently, the quantification of damage in historic masonry structures is possible by using active thermography. In this paper, a case study is presented concerning systematic studies of the determination of damage size and prognosis of damage increase inside a sandstone column by using different approaches of active thermography. Various heating sources as well as impulse and periodic heating have been compared. Reproducible investigations in regular time intervals for structural monitoring are possible.
The paper presents numerical methods to detect and classify defects and inhomogeneities by means of active thermography. The objective is to determine the wall thickness of structure elements with an inaccessible back wall, for example, of pipes or Containers. As test specimens we used approximately 2 cm thick PVC samples with spatial variations in the back wall geometry. Flash lamps provided the heating. To know the thickness of the wall, we used two inversion methods and compared the results achieved. One is an iterative echo defect shape method and already tested on Steel test specimens with good reconstruction results. The second one is the Levenberg-Marquardt method, applied here to thermographic data for non-destructive testing. Since data capturing using active thermography and the presented numerical methods can easily be automated, the combination of these two procedures is a promising approach providing a broad area of application.
Active thermography is a nowadays widely used NDT method making use of thermal material properties for defect detection. Basically, the sample is heated and the resulting surface temperature is recorded by an IR camera. For laser thermography a laser is used to heat the sample locally. The resulting spherical heat flow allows the detection of voids in arbitrary orientation. In this work, a method is presented which is suitable for the quantitative characterization of depth and angle of surface cracks. The main idea is to evaluate the crack-caused asymmetries of the laser's thermal footprint. The heat is introduced at fixed reference positions relative to the crack. In this paper a data analysis procedure is presented which allows the crack depth and angle to be described by only two characteristic scalar parameters. By investigating artificial test specimens with spark eroded notches, the feasibility of this method is validated. Furthermore, the behavior of the characteristic parameters with variations of crack angle, depth and experimental conditions is studied systematically by FEM simulations, showing that these parameters are well behaved.
In this contribution, the authors present the results of a project which involves the
development of a testing standard for flash thermography. In addition to the standardization of
the selection of appropriate equipment and procedures for testing and data analysis, the new
standard will provide suitable reference test specimens for several materials, including CFRP
as used in aerospace applications with typical flaws. We will particularly consider these test
specimens which should enable qualification of the equipment as well as the validation of the
flash thermography method for CFRP in general.
Validation of non-destructive testing methods is necessary to create a common basis where different systems can be compared and their applications and limitations be identified. This can be achieved through comparing the measurements taken by several systems used for a common diagnostic purpose under practical but controlled testing conditions. Well-designed small and large laboratory or field specimens promise such conditions.
The special concrete specimen (LCS) at BAM was constructed for validation purposes, in particular, to be used for evaluating the performance of echo methods. The thickness of the specimen is varying and it contains carefully designed built-in faults, such as voids, honeycombs and tendon ducts with various degrees of grouting defects. Since the geometry and condition of the defects are known, it can be used to compare the performance of radar, ultrasonic, impact-echo. The research was conducted within the Research group FOR384, sponsored by the German Research Society DFG.
Radar und Datenfusion
(2007)
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.
Radar - Case studies of the application of radar for non-destructive testing of concrete structures
(2007)
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.
Non-destructive testing (NDT) of concrete structures plays an increasing role in civil engineering. This paper presents the results of systematic measurements carried out in the laboratory at BAM and on-site at several bridges using reconstructed and fused radar and ultrasonic echo data sets. For investigating the influence of concrete mixture, radar and ultrasonic measurements were performed at test specimens consisting of concrete mixtures with different pore content and distribution as well as with steel fibres. Further, it is demonstrated how the fusion of data sets recorded with different methods at the same structure (here: concrete bridges) enhances the information content in the fused data set. Different approaches for data fusion algorithms are discussed. The results of these investigations show the high potential of reconstruction and data fusion for the improvement and simplification of the interpretability of large data sets measured with impulse-echo methods. The presented results are based on the research project FOR384 funded by the DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft).
Zerstörungsfreie Ortung von Fehlstellen und Inhomogenitäten in Bauteilen mit der Impuls-Thermografie
(2004)
Non-destructive and minor destructive testing methods enable a classification of historic structures, building processes, applied building technologies and materials. Therefore, these methods should be part of the global investigation of historic buildings which is usually required before the planning of any building intervention. The case study presented herein encompasses experimental work carried out at the St. Servatius Church in Quedlinburg, Germany. Within a comprehensive restoration campaign, non-destructive on-site investigations were carried out with radar and ultrasonics. The results were combined with plans, views and cores recorded in advance.
In diesem Beitrag wird eine Methode zur Charakterisierung von
offenen Oberflächenrissen mittels aktiver Thermografie präsentiert. Hierzu wird die
Probe ortsfest lokal mit einem Laser erwärmt und die resultierende
Oberflächentemperatur mittels Infrarotkamera aufgenommen. Bei einer ungestörten
Probe ergibt sich ein rotationssymmetrisches Temperaturprofil. Betrachtet man
hingegen einen Bereich mit einem Oberflächenriss, so kommt es durch die Störung
des lateralen Wärmetransports zu einer unsymmetrischen Temperaturverteilung.
Durch die quantitative Analyse diese Unsymmetrie lassen sich Aussagen über
geometrische Parameter des Risses treffen.
Sowohl in der Denkmalpflege als auch in anderen Anwendungsbereichen der zerstörungsfreien Prüfung können größere kostenintensive Erhaltungs- und Instandsetzungsmaßnahmen durch das frühzeitige Erkennen und Einschätzen von Schäden vermieden werden. Eine derartige vorbeugende Instandsetzung ist jedoch nur möglich, wenn häufige Inspektionen kostengünstig und schnell durchgeführt werden können. Systematische Methoden zur Beobachtung und Erfassung von Prozessen über einen längeren Zeitraum sowie deren Überwachung werden unter dem Begriff "Monitoring" zusammengefasst.
The paper presents a numerical method to detect and characterise defects and inhomogeneities by means of active thermography. The objective was to determine the wall thickness of structure elements with an inaccessible back wall, e.g., elements of pipes or containers. As test specimens we used PVC samples with the thickness of about 2 cm that had spatial variations in the back wall geometry. Flash lamps provided the heating. To measure the thickness of the wall, we employed the LevenbergMarquardt method, which we applied here to experimental thermographic data for non-destructive testing. We started the inversion procedure by making a rough first estimation of the back wall geometry following the echo defect shape method, and then we calculated the thickness of the back wall. We found reasonable reconstruction results which differed from the real value significantly below 1 mm at the defect centre, whereas the error wais increased at the edge of the defect, depending on its shape and depth.
Eines der bedeutendsten Kunstwerke des Magdeburger Doms sind die Putzritzungen am Ostflügel des Kreuzgangs aus dem 13. Jahrhundert. Der größte Teil der einzelnen Putzoberflächen sind Ausbesserungen oder Neuverputzungen aus verschiedenen Restaurierungs- oder Reparaturphasen. In dem von der Forschungsinitiative Zukunft Bau geförderten Projekt zur 3D-Kartierung von Bauwerksoberflächen wurden Untersuchungen zur Erfassung der Schäden an diesen Putzritzungen mit optischen 3D-Messverfahren und der aktiven Thermografie durchgeführt. Dabei wurden bei den optischen Verfahren hochauflösende Techniken zur Erfassung der Oberflächentopologie (Stereophotogrammmetrie) und zur Vermessung der Rissstrukturen und Ausbeulungen (3D-Trackingverfahren) eingesetzt. Die Zuordnung der Signaturen in den Thermogrammen zu Hohlstellen sowie Materialergänzungen und -ersatz wird diskutiert. Weiterhin erfolgt ein Vergleich der Ergebnisse mit Messungen an neu freigelegten Putzbereichen.
Zum „Transfer von FuE-Ergebnissen durch Normung und Standardisierung“ fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) Vorhaben mit dem Ziel, neueste Erkenntnisse der Forschung über die Normung in die Wirtschaft zu integrieren (http://www.ebn.din.de).
Aktuell begleitet das DIN NMP mehrere Projekte in diesem Programm, eines davon ist das Projekt „Entwicklung von Normen und Standards für die aktive Thermografie mit Blitzlichtanregung“, das von der BAM in Zusammenarbeit mit dem DIN und der DGZfP bearbeitet und von der Siemens AG unterstützt wird. Projektträger ist das Deutsche Institut für Luft und Raumfahrt (DLR), Ansprechpartner im DIN NMP ist Martin Sengebusch. Beginn war im März 2011, im Februar 2013 wird das Projekt beendet.
The increased use of fibre-reinforced plastic (FRP) composites for improved efficiency and reliability in energy related applications e.g. wind and marine turbine blades, nacelles, oil and gas flexible risers, also increases the demand for innovative non-destructive testing technologies. Thus, in order to achieve increased acceptance of suited and optimized non-destructive testing (NDT) methods in industry, the European Metrology Research Programme (EMRP) project ENG57 Validated Inspection Techniques for Composites in Energy Applications (VITCEA) deals with the development and validation of innovative NDT technologies. In this contribution, results concerning thermographic investigations at test specimens during tensile loading and active thermography testing after tensile loading are presented. Additionally, the determination of the optical properties (relative transmittance and directional spectral emissivity) of CFRP and GFRP test specimens is described.
Untersuchung von Transport- und Schädigungsprozessen mittels lokal angeregter aktiver Thermografie
(2010)
Als schnelles und berührungsfreies Messverfahren kann die aktive
Thermografie auch in-situ eingesetzt werden, d.h. während sich Materialeigenschaften
aufgrund direkter oder indirekter Einflüsse ändern.
In diesem Beitrag stellen wir die Methode der aktiven Thermografie mittels lokaler
Laseranregung und deren Anwendung auf unterschiedliche Materialien wie Holz,
Sandstein und Keramiken vor. Mit der im Folgenden beschriebenen Methode
wurden der Einfluss von Holzschutzmitteln auf die thermischen Eigenschaften von
Holz, Feuchtetransportprozesse in Naturstein sowie die thermischen Eigenschaften
von Siliziumcarbid unterschiedlicher Dicke und von Hochtemperaturkeramiken
nach zunehmender thermischer Belastung in-situ untersucht.
Experimentelle Ergebnisse werden u. a. im Vergleich mit numerischen Simulationen
vorgestellt.
Active thermography with lock-in excitation is a non-destructive testing method that is also feasible for testing of carbon fiber reinforced polymers (CFRP). For validating the method extensive investigations were done during a research project in order to advance a standardization process.
The most important parameters of optical and ultrasonic excitation thermography were investigated. For example, the appropriate selection of spectral sensitivity of the used infrared camera systems is important for recording undisturbed thermal signals. Regarding excitation,
influences of excitation power and ultrasonic frequency were studied. Furthermore, material parameters such as CFRP layup are known for strongly affecting the results of
measurement.
Active thermography is well suited for the detection of delaminations and cracks in façade elements like plaster and tiles. Not only artificial heating but also solar heating can be used if the adjustment of the façade and the weather conditions are suitable. Optical methods like laser scanners, photogrammetric methods and crack tracking sensors are providing geometrical 3D data which can be used for a 3D mapping of thermograms and for providing data with higher geometrical resolution. Thus, by the combination and fusion of these data, a comprehensive mapping and monitoring of damages of façade systems is possible.
A round robin test on flash thermography was organized within the scope of a standardization research project. This test gives information on reliability, comparability and efficiency of different testing situations. Data recorded on metal and CFRP test specimens with flat bottom holes (FBH) were analysed by evaluating the detectability and by calculating the signal-to-noise ratio (SNR) of the defect signatures as a function of defect parameters. For the investigation of the influence of material properties on the spatial resolution as well as on penetration depth, test specimens made of steel and copper with crossed notches and a notch ramp were constructed and investigated. Here, the minimum resolvable notch distance and the maximum detectable depth of the ramp were analysed.
In dem von der Forschungsinitiative Zukunft Bau geförderten Projekt
zur „3D Kartierung von Bauwerksoberflächen“ wurden Verfahren zur Ortung von Rissen und Rissverläufen an historischen Gebäuden und Skulpturen weiterentwickelt und optimiert. Diese neuen Entwicklungen zur effizienten 3D Erfassung, Darstellung und zum Monitoring von Rissen basieren auf der aktiven Thermografie, einem Trackingsystem und Ultraschall.
Systematische Untersuchungen zur Zuverlässigkeit und zu Messgenauigkeiten der Messverfahren im Labor wurden durch den kombinierten Einsatz der Verfahren an Skulpturen aus historischem Beton an der Giebichensteinbrücke in Halle ergänzt.
Flash lamps are widely used excitation sources in the field of non-destructive testing with active thermography. Though the realized energy density in front of the investigated object is a significant factor with regard to detection sensitivity, only few data concerning this issue have been published so far. It is shown here that local energy densities can be estimated by means of a simple metal plate, which exhibits a certain temperature increase after flash excitation. After discussing the underlying calorimetric principle the sensor concept is reviewed using constant blackbody radiation and short laser pulses, since both kinds of sources generate known energy densities. The relative uncertainty of measurements of the energy density is found to be in the range of 10%. The last part of the present paper describes an application for characterizing the radiation of a usual 6 kJ flash lamp. The energy conversion efficiency was found to be only about 11%.
Einbindung der aktiven Thermografie in ein Gesamtkonzept zur Schadensdiagnose (eingeladener Vortrag)
(2009)
Ziel der hier vorgestellten Untersuchungen war es, die Einflüsse von variierenden thermischen Eigenschaften des Baustoffs sowie von unterschiedlichen Emissivitäten der Oberfläche auf die Ortung von Inhomogenitäten in Bauwerksstrukturen mit der aktiven Thermografie zu quantifizieren bzw. durch geeignete Auswerteverfahren zu reduzieren. Vorgestellt werden Ergebnisse von Untersuchungen an Betonprobekörpern mit unterschiedlichen Betonrezepturen und Oberflächenbeschichtungen und -modifikationen sowie an einem historischen Mauerwerksprobekörper mit aufsteigender Feuchte. Die Auswertung der Thermografiesequenzen erfolgte sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich.
The delamination of a plaster layer, which covers a concrete structure, can be detected by active thermography. In this paper, a systematic series of measurements is described, where the gap between plaster and concrete was varied. These investigations were compared to FEM-simulations. The experimental and simulated data were in good agreement. It was found that the used experimental setup yields only marginal differences between fixed and lose plaster in the thermal behavior. However, significant characteristics within the temperature decays could be resolved, which are clearly related to the air gap.
Applications of infrared thermography in civil engineering are not limited to the identification of heat losses in building envelopes. Active infrared thermography methods enable structural investigations of building elements with one-sided access up to a depth of about 10 cm. Masonry and especially historical masonry has a very heterogeneous structure containing several different materials (brick, stone, mortar, plaster, wood, metal, etc.) with various thermal properties. As many classes of damage originate from defects that are close to the surface, active thermography is in general very well suited to assessing different test problems in cultural heritage buildings. In this paper, the physical background, equipment, environmental influences and material properties are discussed. Several application results are presented. It is shown how active thermography can be integrated into a holistic approach for the assessment of historical structures.
Mit aktiver Thermografie können in Mauerwerksstrukturen sowohl die Oberflächeneigenschaften als auch Inhomogenitäten bis in eine Tiefe von mehreren Zentimetern zerstörungsfrei untersucht werden. Neben der Charakterisierung struktureller Eigenschaften wie Risse, Ablösungen und Aufbau des Mauerwerks sind auch Aussagen zu den thermischen Materialeigenschaften und der Feuchte möglich. In diesem Beitrag werden das Prinzip des Messverfahrens, Laboruntersuchungen und eine Fallstudie vorgestellt.
Schäden an Bauwerksoberflächen wie Risse, Ablösungen, Feuchte, Bewuchs (Moose, Flechten, Pilze usw.) und Krustenbildung werden zurzeit hauptsächlich durch konventionelle Verfahren, wie z.B. Sichtprüfung und manuelle Vermessung, erfasst. Zur Sicherung des kulturellen Erbes werden jedoch dringend moderne und effiziente Verfahren und Strategien für eine vorbeugende Instandhaltung benötigt, die mit geringeren Kosten häufigere Inspektionen ermöglichen. Auch Wachstum und Alterung des Gebäudebestands verschärfen die Situation zunehmend, Da eine detaillierte 3-D-Darstellung und wiederholte Beobachtung insbesondere von Rissen und Ablösungen u.a. auch für die sicherheitsrelevante Einschätzung der
Standsicherheit eines Gebäudes eine sehr große Rolle spielen, wurden in den letzten Jahren laserbasierte Messverfahren weiterentwickelt und eingesetzt, Diese ermöglichen eine schnelle und automatisierte Erfassung der Oberflächengeometrie und können zudem innerhalb vorgegebener Zeitintervalle wiederholt eingesetzt werden. Das Verfahren kann auch durch eine zusätzliche Aufnahmetechnik ergänzt werden, die eine Zuordnung von erfassten Farbwerten zu den 3-D-Messpunkten erlaubt.
Impulse thermography is an active method for quantitative investigations of the near
surface region of various structures. It has recently been applied and optimized to applications in civil
engineering. For quantitative analysis of data recorded on the building site, the problems are manifold.
Here, the influence of the different surface properties on the detection and characterization of voids
and honeycombing simulated by polystyrene cubes and cubes prepared of porous concrete are
demonstrated.
In this article, we present a measurement procedure to gain information about depth and angle of surface braking cracks. The method is based on a local excitation with, e.g., a laser. The resulting surface temperature is recorded with an infrared camera. Based on this data, crack-caused anisotropies in the lateral heat flow can be detected and exploited to characterise the cracks. The experimental set-up is based on a Nd:YAG laser for heating and a high-speed infrared camera (InSb FPA, 3 to 5 µm) providing a frame rate of up to 500 Hz. Up to now, only qualitative information was gained from measurements of this type, whereas the local transient behaviour of temperature distribution provides also quantitative information of the crack parameters. Using FEM simulation we can show herein that it is possible to simultaneously resolve the angle and depth and, in particular, the depth of non-perpendicular cracks.
Methods for the combination (i. e. comparison and overlay) and data fusion (i. e. integration of all data in one data set, replacement of data) of active thermography and D laser scanner (light section method) have been developed. Systematic investigations for quantification of damage in historic structures are presented using both techniques. A case study shows that reproducible investigations at regular time intervals are very well suited for structural monitoring.
Comparison of concepts for a point-shaped energy density detector after flash lamp excitation
(2016)
The paper describes investigations and Research work in order to develop a simple sensor for the quantification of spectral broadband energy Dissipation of flash lamps at any point in space. Such Flash lamps are often used as energy source during active thermography testing (TT). Here, the temperature transient of the sensor surface has to be recorded by the infrared camera that is already present. During the following data evaluation, the energy input into the investigated specimen can be determined. Two opposite concepts were considered: thermal thick and thermal thin probes. The direct comparison shows advantages for thermal thick probes based on the physics of thermal balance processes.
Ever larger high pressure die castings (HPDC) with ever thinner walls raise the issue of castings defects. Properties of components are often strongly influenced by inner porosity. In the case of high pressure die castings, shrinkage and gas porosity occur. Two possibilities of characterizing porosity – by microscopy and active thermography – are dealt with in two articles. In this article, the microscopic investigations are presented. In a second article, first the feasibility of thermographic detection will be discussed based on simulations and, thereafter, the experimental determination of porosity with active thermography will be described.
Die messtechnische Erfassung von Bauwerkschäden ist eine wichtige Voraussetzung für die dreidimensionale und zeitaufgelöste Darstellung von möglicherweise sicherheitsrelevanten Veränderungen an Bauwerken, wie z. B. Verformungen, Verwindungen und Risswachstum. Ziel des vorgestellten Projektes war die Entwicklung eines Verfahrens zur effizienten und wiederholbaren 3D-Schadenkartierung an zum Teil empfindlichen Bauteiloberflächen.
Zerstörungsfreie Schadensdiagnose am Beispiel der aktiven Thermografie (eingeladener Vortrag)
(2015)
Monitoring of cracks in historic concrete structures using optical, thermal and acoustical methods
(2015)
Cracks are a major issue in the field of cultural heritage. In order to evaluate the significance of a crack, a long term monitoring of the damaged region is required. However, there is a lack of easy to operate tools for such monitoring measures. Therefore, new or existing methods for other applications have to be optimised for cultural heritage investigation. The paper describes the application of such crack observation methods on a historic concrete sculpture. Beside conventional methods, like mapping by hand and ultrasonic depth profiling, a novel tracking system is presented. Furthermore, the suitability of active thermography for the investigation of cracks was investigated. The results show promising prospects for these non-destructive techniques.
In this contribution, the development and application of optical and thermographic methods for the nondestructive evaluation of delaminations, cracks and further substructures in Connection with bulging is presented.
Since delaminated fagade elements show geometric as well as thermal anomalies, surface geometry and defects beneath the surface were investigated. As methods, Stereo photogrammetry, a tracking based method for tactile recording of geometric 3D data and active thermography were used. Two case studies were assessed with a combination of these methods: the plaster scratches at the Magdeburg Cathedral and a mural painting in Cobbelsdorf, both located in Germany. While the plaster scratches have been investigated by artificial heating with an infrared radiator, the rural painting was tested by analysing the temperature increase due to solar heating.
Standardisierung der Lockin-Thermografie: Vorstellung des TNS-Projektes und Auswahl der Probekörper
(2013)
Ziel des Verbundprojektes zwischen der BAM und dem IKT der Universität Stuttgart ist die Festlegung einer einheitlichen Vorgehensweise für die Auswahl der Gerätekomponenten und für die Durchführung von Prüfungen mit der Lockin-Thermografie. Daraus soll ein Standard abgeleitet werden, der die Prüfung
unterschiedlicher Materialsysteme auf Fehlstellen mittels Lockin-Thermografie unter Berücksichtigung verschiedener Anregungsquellen ermöglicht. In diesem Beitrag wird die Entwicklung der Probekörper vorgestellt, die in diesem Projekt untersucht und später als Referenzprobekörper verwendet werden können.
Anwendungsbereiche und Grenzen der Blitzthermografie - Entwicklung eines anwendungsnahen Standards
(2012)
Das Projektziel war die Vermeidung von Schäden bei Erdarbeiten und Ausschachtungen durch Entwicklung eines innovativen Bodenradarsystems mit wesentlicher Verbesserung des räumlichen Auflösungsvermögens bei der zerstörungsfreien Ortung von folgenden Objekten im Untergrund: Gasleitungen, Frisch- und Abwasserleitungen, Leitungen zur Elektrizitäts- und Kommunikationsversorgung aus verschiedenen Materialien und umgeben mit unterschiedlichen Böden mit variierendem Feuchtegehalt. Darüber hinaus ging es um die Reduzierung der Kosten und Erhöhung der Akzeptanz des Verfahrens durch eine schnelle Echtzeit-Interpretation der Messdaten.
Optische dreidimsionale Erfassung und Datenverarbeitung von Bauwerksoberflächen in der Denkmalpflege
(2016)
Im Beitrag werden Verfahren und Strategien für die dreidimensionale und zeitaufgelöste Erfassung und Darstellung von Veränderungen an Bauwerken und Skulpturen vorgestellt. Ablösungen und Verformungen
können im Rahmen eines Monitoring über größere Zeiträume verfolgt werden. Anhand systematischer Untersuchungen an einer Fallstudie im Magdeburger Dom werden in diesem Beitrag die Vorgehensweise und
Ergebnisse vorgestellt. Zudem kann mit diesen Verfahren auch der Zustand einer Skulptur nach einer Restaurierung dokumentiert werden. Eine dreidimensionale Erfassung kann weiterhin dazu verwendet werden, eine Kopie einer Skulptur mit einem 3D‐Druck‐Verfahren herzustellen. Dieses Verfahren wird in Bezug auf die Genauigkeit mit einem herkömmlich erstellten Gipsabdruck verglichen.
In this paper, a new method for the investigation of the degradation of ballast railway track beds is proposed. An array of antennas is used for simultaneous acquisition of reflected radar impulses, which have been transmitted from different sending positions. This array setup allows an automated CMP-measurement, which enables a direct calibration of the ballast thickness. These multiple offset measurements using the array setup are well suited for fast railway inspections. The method offers the possibility to visualize the state of degradation of the ballast in a velocity spectrum.
Aktive Thermografie wird zunehmend für die zerstörungsfreie Prüfung insbesondere von dünnwandigen Bauteilen eingesetzt. Neben der Ortung und der Bestimmung der lateralen Ausdehnung von Fehlstellen und Inhomogenität in der Ebene parallel zur Oberfläche sind in den Messdaten auch Informationen über die Tiefe bzw. Überdeckung von Fehlstellen enthalten. In der Vergangenheit wurden verschiedene analytische Ansätze zur Rekonstruktion dieser Tiefeninformationen umgesetzt:
- Bestimmung der Blindfrequenz über die Phaseninformationen der Puls-Phasen-Thermografie
- Bestimmung des Phasenkontrastes bei der Lockin Thermografie
- Bestimmung der Fehlstellentiefe mittels Thermal Signal Reconstruction (TSR), d. h. aus dem
doppeltlogarithmisch dargestellten zeitlichen Verlauf der Abkühlung nach impulsartiger Erwärmung
Nachteil aller bisherigen analytischer Verfahren basierend auf eindimensionalen Modellen ist, dass der Einfluss lateraler Wärmeleitungseffekte nicht berücksichtigt wird. Dieser kann jedoch bei kleineren Fehlstellen nicht mehr vernachlässigt werden, wozu bisher jedoch nur teilempirische Ansätze realisiert wurden. Erst numerische Rekonstruktionsverfahren ermöglichen eine Rekonstruktion auch komplexerer Defektgeometrien unter Berücksichtigung lateraler Wärmeleitungsprozesse sowie anisotroper thermischer Materialeigenschaften. In diesem B
eitrag werden die verschiedenen Ansätze in der 3D-Datenanalyse der aktiven Thermografie miteinander verglichen und die Möglichkeiten und Grenzen der Verfahren vorgestellt.
We present a first direct measurement of the temperature during milling combined with in situ Raman spectroscopy monitoring. The data reveal a low temperature increase due to the mechanical impact and clear temperature increases as a consequence of the reaction heat. Based on the data, temperature rises as postulated in the magma plasma and hot spot theory can be excluded for soft matter milling syntheses.
Seit dem Beginn der Anwendung der aktiven Thermografie für die zerstörungsfreie Prüfung werden für die optische Anregung zwei alternative Anregungstechniken eingesetzt: die Puls- oder Blitzthermografie und die Lock-in-Thermografie.
Bei der Puls-Thermografie ist der Anregungspuls wesentlich kürzer als die Zeit, die für die Wärmediffusion in das Bauteil hinein benötigt wird. Die Auswertung der erfassten Abkühlsequenzen wird zurzeit im Wesentlichen mit zwei Verfahren durchgeführt. Für die Auswertung im Zeitbereich werden verschiedene Auswertungsmodi des TSR-Verfahrens (TSR: thermal signal reconstruction) und Verfahren zur möglichst frühzeitigen Detektion des Intensitäts- oder Temperaturkontrastes der Fehlstellen herangezogen. Alternativ kann die Auswertung im Frequenzbereich nach dem Verfahren der Puls-Phasen-Thermografie (PPT) erfolgen. Dabei wird die Abkühlsequenz als Überlagerung vieler Einzelschwingungen betrachtet (Fouriersynthese). Die entsprechenden Phasenkontraste können unter bestimmten Umständen zur Abschätzung der Fehlstellentiefe genutzt werden.
Bei der Lock-in Anregung wird das zu untersuchende Prüfobjekt periodisch mit einer bestimmten Frequenz erwärmt und die Wärmestrahlung von der Oberfläche zeitgleich mit der Infrarotkamera erfasst. Für jede Anregungsfrequenz ist daher eine Einzelmessung erforderlich. Die Auswertung bezieht sich in den meisten Fällen allein auf die Berechnung des Phasen- und Amplitudenbildes bei der Anregungsfrequenz. Diese Berechnung kann bereits während der Messung (on-line) oder erst nach der Erfassung der Thermogrammsequenz (off-line) erfolgen.
Gemäß dem Superpositionsprinzip, das wegen des linearen Charakters der Wärmeleitungsgleichung für alle Lösungen der Differentialgleichung gilt, besteht Äquivalenz zwischen einer monofrequenten Anregung bei Lock-in-Thermografie und einer entsprechenden Komponente gleicher Frequenz bei der Puls-Thermografie. Daher sollten die Puls-Thermografie und die Lock-in-Thermografie in den Phasenbildern für die gleichen Fehlstellen die gleichen Phasenkontraste ergeben. Die experimentelle Bestätigung dieser Äquivalenz für unterschiedliche Fehlstellenarten ist der Schwerpunkt dieses Beitrages. Mögliche Gründe für Abweichungen werden benannt und sind Grundlage für weitere Diskussionen.
Im EMRP-Projekt VITCEA werden komplementäre ZFP-Verfahren zur Prüfung von Faserverbundwerkstoffen weiterentwickelt und validiert. In diesem Beitrag werden Ergebnisse verschiedener Techniken der aktiven Thermografie und des Ultraschalls vorgestellt. Die Nachweisempfindlichkeiten bezüglich künstlicher und natürlicher Fehler mit unterschiedlichen lateralen Ausdehnungen und in verschiedenen Tiefen werden miteinander verglichen.
For assuring the safety and reliability of components and constructions in energy applications made of fiber reinforced polymers (e. g. blades of wind turbines and tidal power plants, engine chassis, flexible oil and gas pipelines) innovative non-destructive testing methods are required. Within the EMRP project VITCEA complementary methods (shearography, microwave, ultrasonics and thermography) are further developed and validated. Together with partners from the industry, test specimens were constructed and selected on-site containing different artificial and natural defect artefacts. As base materials, carbon and glass fibers in different orientations and layering embedded in different matrix materials (epoxy, polyamide) were considered.
In this contribution, the validation of different techniques of active thermography like flash, step heating and lock-in thermography to these testing problems is presented. Experimental data are compared to analytical and numerical models. Among others shows that although flash and lock-in thermography have the same detectability of flat bottom holes in the phase images, the detectability of delaminations is different. In another example, it is demonstrated that for GFRP, the transmissivity of the material has to be considered for the quantitative data analysis.
In diesem Beitrag werden zerstörungsfreie Untersuchungen mittels aktiver Thermografie an Probekörpern aus CFK und GFK mit unterschiedlichen künstlichen Fehlstellen vorgestellt. Dabei wird die zeitliche und örtliche Temperaturverteilung nach Erwärmung mit Blitzlampen oder mit einem Infrarot-Strahler mit einer Infrarot-Kamera erfasst. Zur Rekonstruktion der Messdaten wurde ein numerisches Modell entwickelt. Dazu war die Bestimmung der thermischen und optischen Materialeigenschaften erforderlich.