Analytische Chemie
Filtern
Dokumenttyp
- Vortrag (115)
- Beitrag zu einem Tagungsband (71)
- Zeitschriftenartikel (43)
- Posterpräsentation (20)
- Sonstiges (7)
- Dissertation (1)
- Forschungsbericht (1)
- Forschungsdatensatz (1)
Schlagworte
- Ultraschall (20)
- Lamb waves (18)
- Ultrasound (18)
- Structural Health Monitoring (17)
- Scaled Boundary Finite Element Method (15)
- Simulation (15)
- Luftgekoppelte Ultraschallprüfung (13)
- Non-destructive testing (13)
- Atmospheric pressure plasma (12)
- Phased Array (12)
- Wirbelstromprüfung (12)
- Zerstörungsfreie Prüfung (12)
- Ferroelectret (11)
- SBFEM (11)
- Luftultraschall (10)
- Ultrasonic Guided Waves (10)
- Composites (9)
- Ferroelektret (9)
- Geführte Ultraschallwellen (9)
- NDT (9)
- Ultraschallwandler (9)
- Guided waves (8)
- Structural health monitoring (8)
- Thermoakustik (8)
- Ultraschallprüfung (8)
- Zuverlässigkeit (8)
- Eddy current testing (7)
- Gas discharges (7)
- Thermoacoustics (7)
- Ultrasonic testing (7)
- Air-coupled ultrasonic testing (6)
- Air-coupled ultrasound (6)
- Micro hollow cathode discharge (6)
- Non-Destructive Testing (6)
- POD (6)
- Plasma acoustics (6)
- Reliability (6)
- Ultrasonic guided waves (6)
- Additive Fertigung (5)
- CFK (5)
- DICONDE (5)
- Eddy current (5)
- GMR (5)
- Guided Waves (5)
- Human Factors (5)
- Inverse Probleme (5)
- Machine learning (5)
- Materialcharakterisierung (5)
- Plasma (5)
- Probability of detection (5)
- Rail inspection (5)
- ZfP (5)
- Additive manufacturing (4)
- Air-coupled transducers (4)
- COD-AGE (4)
- Charakterisierung (4)
- Composite (4)
- Dispersion (4)
- Eisenbahn (4)
- Geführte Wellen (4)
- Penalty Parameter (4)
- Phased array (4)
- Transducer (4)
- Ultrasonic Testing (4)
- Adhesive Bonding (3)
- Airborne ultrasonic testing (3)
- Cellular polypropylene (3)
- Composite structures (3)
- Convolutional Neuronal Networks (3)
- Damage detection (3)
- Druckbehälter (3)
- Elastic waves (3)
- Enriched finite element method (3)
- FEM (3)
- Faseroptische Sensorik (3)
- Fluid-Structure Interaction (3)
- Gassensorik (3)
- Human factors (3)
- Impact damage (3)
- Inverse procedure (3)
- Kissing Bonds (3)
- Leckdetektion (3)
- Maschinelles Lernen (3)
- Metrologie zur Wasserstoffspeicherung (3)
- Multilayered structures (3)
- Nondestructive testing (3)
- Phononic crystal (3)
- Probability of Detection (3)
- Quantification (3)
- Richtlinie (3)
- Scaled boundary finite element method (3)
- Selective excitation (3)
- Structural Health Monitoring (SHM) (3)
- Surface dielectric barrier discharge (3)
- Transducers (3)
- Ultrasonic imaging (3)
- Wandler (3)
- Wirbelstrom (3)
- Zustandsüberwachung (3)
- AD (2)
- Adhesive bonding (2)
- Adhesive bonds (2)
- Adhesive joint (2)
- Air-coupled (2)
- Algorithmic Differentiation (2)
- Artificial Intelligence (2)
- Artificial intelligence (2)
- Austenitic stainless steel (2)
- Broadband (2)
- CFRP (2)
- Composite-Druckgefäß (2)
- Damage Detection (2)
- Damage assessment (2)
- Eddy Current (2)
- Elastic constants (2)
- Elastische Konstanten (2)
- Elektretwandler (2)
- Explainable machine learning (2)
- FMEA (2)
- Failure Modes and Effects Analysis (2)
- Faserverbundwerkstoff (2)
- Faserverbundwerkstoffe (2)
- Ferromagnetischer Kunststoff (2)
- GMR-Sensoren (2)
- H2Safety@BAM (2)
- High speed (2)
- Image-based models (2)
- Imaging (2)
- Kunststoffe (2)
- Lamb Wellen (2)
- Laser Doppler Vibrometer (2)
- Liner (2)
- Magnetic stray field (2)
- Mechanical strength (2)
- Mechanisierte Schienenprüfung (2)
- Modelling (2)
- Multi-layered system (2)
- NDT Reliability (2)
- Neutron diffraction (2)
- Normung (2)
- Nuclear power plants (2)
- Online Monitoring (2)
- Online monitoring (2)
- Open Guided Waves Platform (2)
- Open data (2)
- Optical microphone (2)
- Performance assessment (2)
- Phased array probes (2)
- Phononischer Kristall (2)
- Plasma speaker (2)
- Polyvinylidene Fluoride (PVDF) (2)
- Pressure vessel (2)
- Prüfkopf (2)
- Residual stress (2)
- Richtcharakteristik (2)
- Rotorblattschalen (2)
- SAM (2)
- SHM (2)
- Scaled Boundary FEM (2)
- Schienenprüfung (2)
- SensRef (2)
- Sensorentwicklung (2)
- Sensornetzwerk (2)
- Singular stress (2)
- Standardisierung (2)
- Survey (2)
- Tauchtechnik (2)
- Thermoacoustic (2)
- Thermoplastische Kunststoffe (2)
- Tunnel Inspection (2)
- Ultraschallwellen (2)
- Ultrasonics (2)
- Ultrasound Emission (2)
- Wandlercharakterisierung (2)
- Wasserstoffdruckbehälter (2)
- Wasserstoffspeicher (2)
- Wavefield analysis (2)
- Wellenprüfung (2)
- Wirbelstromsenoren (2)
- Wood (2)
- волны лэмбовского типа (2)
- контроль качества клеевого соединения (2)
- многослойный волновод (2)
- ASIC (1)
- Acoustic Damping (1)
- Acoustic damping (1)
- Acoustic emission (1)
- Acoustic emitter (1)
- Acoustic insulation (1)
- Acoustic sensors (1)
- Acoustic-Structure Interaction (1)
- Acoustic-structure interaction (1)
- Acoustical damping (1)
- Acoustics (1)
- Adhesive joints (1)
- Aeroacoustics (1)
- Ageing (1)
- Air coupled (1)
- Air coupled ultrasound (1)
- Ait-coupled ultrasound (1)
- Akustik (1)
- Akustischer Isolator (1)
- Amplitudenverhältnisse (1)
- Angle wedge (1)
- Array (1)
- Arraysensoren (1)
- Artificial Neural Network (1)
- Atmospheric pressure discharges (1)
- Atmosphärendruckplasma (1)
- Ausbildung (1)
- Automation (1)
- Automatisierung (1)
- Automobilindustrie (1)
- Automotive engineering (1)
- Automotive industry (1)
- COPV (1)
- Carbon fiber-reinforced polymer (1)
- Carbon fibre reinforced polymer (1)
- Carbon fibre-reinforced plastic (1)
- Characterisation of soil sites (1)
- Characterization (1)
- Cleaniliness purity grade ultrasound non-destructive volumetric measurement standard (1)
- Cleanliness (1)
- Color sensing (1)
- Communication (1)
- Comparison ndt methods FRP fibre reinforced plastics ultrasound (1)
- Composite Overwrapped Pressure Vessels (1)
- Composite Structures (1)
- Composite overwrapped pressure vessels (1)
- Composite panel (1)
- Composite preasure vessel (1)
- Composite pressure vessel (1)
- Cone Shaped Phased Array (1)
- Contact area (1)
- Corrosion (1)
- Damage imaging (1)
- Damage localization (1)
- Data Sciences (1)
- Data fusion (1)
- Data privacy (1)
- Data storage (1)
- Datenformat (1)
- Datenspeicherung (1)
- Defect characterisation (1)
- Defects (1)
- Detection Assessments (1)
- Dielectric barrier discharge (1)
- Diffuse dielectric barrier discharges (1)
- Digitalisierung (1)
- Disbond (1)
- Dispersionsabbildungen (1)
- Dissimilar Welds (1)
- Dissimilar welds (1)
- Eddy currnet testing (1)
- Eisenbahnschienen (1)
- Elastodynamic Finite Inegration Technique (1)
- Entropy noise (1)
- Environmental Effects (1)
- Experimental data (1)
- Faseroptische Sensoren (1)
- Federated learning (1)
- Fiber resisted polymers (1)
- Fibre-reinforced polymers (1)
- Field data (1)
- Finite element analysis (1)
- Finite-element analysis (1)
- Flexible Elektronik (1)
- Flexible Sensorik (1)
- Flexible electronics (1)
- Flexible sensorics (1)
- Flux leakage testing (1)
- Flüssigkeitssensor (1)
- Full Matrix Capture (1)
- GMR Arrays (1)
- GMR Sensors (1)
- GMR sensors (1)
- Gassensoren (1)
- Gerätetechnik (1)
- Giant magneto resistance (1)
- Giant magneto resistance (GMR) (1)
- Glass fibre reinforced polymer (1)
- Guided Ultrasonic Wave (1)
- Guideline (1)
- Guss (1)
- HDF5 (1)
- High Speed Testing (1)
- High resolution (1)
- High temperature (1)
- High-order transition elements (1)
- Higher order FEM (1)
- Hochtemperaturbeständigkeit (1)
- Hollow Axle Inspection (1)
- Human-FMEA (1)
- Hydrogen safety (1)
- Hydrogen storage (1)
- Hyperthermia (1)
- I4.0 (1)
- IFGARD (1)
- Illuminance (1)
- Impakt-Schaden (1)
- In-situ monitoring (1)
- Indirect combustion noise (1)
- Indirect noise (1)
- Industrie 4.0 (1)
- Industry 4.0 (1)
- Inspection (1)
- Instantaneous wavenumber analysis (1)
- Interdigital Transducer (1)
- Interoperability (1)
- Interoperabilität (1)
- Interpretable machine learning (1)
- Inverse Method (1)
- Inverse Methods (1)
- Inverse Verfahren (1)
- Iron oxide (1)
- Isotrope Materialien (1)
- Joints (1)
- Kegelarray (1)
- Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (1)
- Kommunikation (1)
- Konstruktionszeichnungen (1)
- Kontaktbedingungen (1)
- Korrosion (1)
- Kotakttechnik (1)
- Künstliche Intelligenz (1)
- Laser Doppler vibrometer (1)
- Laser excited ultrasonic waves (1)
- Laser powder bed fusion (1)
- Local resonance (1)
- Local wavenumber analysis (1)
- Low carbon steel (1)
- Luftankopplung (1)
- Lutgekoppelte Ultraschallprüfung (1)
- MATLAB (1)
- MFC (1)
- MRI (1)
- Machine Learning (1)
- Machinelles Lernen (1)
- Magnetfeldsensoren (1)
- Magnetic flux leakage testing (1)
- Magnetische Materialcharakterisierung (1)
- Magnetische Maßverkörperungen (1)
- Magnetische Messsysteme (1)
- Magnetischer Streufluss (1)
- Magnetoresistive sensor (1)
- Main-flow oriented vorticity-nozzle interaction (1)
- Maintenance (1)
- Maschine learning (1)
- Material characterisation (1)
- Materialprüfung (1)
- Materials Chemistry (1)
- Materials analysis (1)
- Matrix Array (1)
- Matrix array (1)
- Mechanical Engineering (1)
- Mechanical waves (1)
- Mechanics of Materials (1)
- Mehrfachreflexion (1)
- Messunsicherheit (1)
- Metals and Alloys (1)
- Metrologie (1)
- Microstructure (1)
- Monitoring (1)
- Monte Carlo simulation (1)
- Multi-layered structures (1)
- Multi-layers (1)
- Multichannel analysis of surface waves (MASW) (1)
- Multivariate calibration (1)
- NDT - Metal Magnetic Memory (1)
- NDTML (1)
- Nanoheterostructures (1)
- Nanoparticle (1)
- Natural gas (1)
- New ISO draft (1)
- Newton Raphson method (1)
- Non-Destructive Testing (NDT) (1)
- Non-destructive evaluation (1)
- Non-invasive glucose sensing (1)
- Nondestructive Testing (1)
- Nondestructive evaluation (1)
- Nondestructive testing techniques (1)
- Noninvasive glucose sensing (1)
- Nonpolar (1)
- Normung Roadmap (1)
- Numerical Modelling (1)
- Numerical Simulation (1)
- Numerical simulation (1)
- Onlinemonitoring (1)
- Optically excited lock-in thermography (1)
- PVDF (1)
- Phased Array Technik (1)
- Phased-Array-Prüfköpfe (1)
- Phononisch Kristall (1)
- Phononische Kristalle (1)
- Photoplethysmography (1)
- Piezopolarization (1)
- Plasma jet (1)
- Plasmadiagnostik (1)
- Plethysmographic skin imaging (1)
- Polymer (1)
- Polymer testing (1)
- Porosity analysis (1)
- Predictive maintenance (1)
- Pressure Vessels (1)
- Pressure tanks (1)
- Probe (1)
- Process monitoring (1)
- Processing (1)
- Pulskompression (1)
- QCSE (1)
- Quadtree meshes (1)
- Radiography (1)
- Radsatzwellen (1)
- Rail (1)
- Rail Inspection Phased Array Ultrasound (1)
- Revision of ISO 24497 (1)
- Riesenmagnetwiderstand (1)
- Rod structure (1)
- Rotationsscanner (1)
- Rotor blade (1)
- SEM (1)
- STEP (1)
- Scaled Boundary Finite Element Method, Mortar Method (1)
- Scaled boundary finite element method; Stress intensity factors (1)
- Scanning laser Doppler vibrometry (1)
- Schaden Quantifizierung (1)
- Schallfeld (1)
- Schmiedeteile (1)
- Sensor arrays (1)
- Sensor characterization (1)
- Sensors Placement (1)
- Signal (1)
- Signal processing (1)
- Skin tissue spectroscopy (1)
- Sound field (1)
- Sparse Array (1)
- Spatial resolution (1)
- Spontaneous Polarization (1)
- Stabstruktur (1)
- Stress intensity factors (1)
- Stress singularities (1)
- Streuflussprüfung (1)
- Swirl (1)
- Symbolic computation (1)
- Synchrotron X-ray diffraction (1)
- Synthetic Aperture Focusing Technique (1)
- TFM (1)
- TIG welding (1)
- TIG-welding (1)
- TRAPPIST (1)
- Terminologie (1)
- Testkörper (1)
- Theranostics (1)
- Thermoacoustic emitter (1)
- Thermographic testing (1)
- Thickness measurement (1)
- Thickness resonance (1)
- Total Focusing Method (1)
- Total Focusing Methode (1)
- Train (1)
- Transient analysis (1)
- Turbine blade (1)
- Turbinenschaufel (1)
- Ultra sound (1)
- Ultraschallmessung (1)
- Ultraschallsensor (1)
- Ultrasonic measurement (1)
- Ultrasonic probe (1)
- Ultrasonic transducers (1)
- Utrasound testing (1)
- Validation studies (1)
- Vibrational spectroscopy (1)
- Visible/near-infrared spectroscopy (1)
- Visual inspection (1)
- Vorlaufkeile (1)
- Vorticity noise (1)
- Wasserstoff (1)
- Wave defect interaction (1)
- Wave propagation (1)
- Wellenausbreitung (1)
- X-ray dark-field radiography (1)
- X-ray micro-computed tomography (1)
- Zero Massflow Liner (1)
- Zero Massflow Liner (ZML) (1)
- Zerstörungsfreien Prüfung (1)
- ZfP 4.0 (1)
- guided waves (1)
Organisationseinheit der BAM
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (259) (entfernen)
Eingeladener Vortrag
- nein (115)
Analog zu Blitz und Donner können elektrische Entladungen innerhalb eines Gasvolumens als akustische Quellen agieren und haben daher eine starke Verbreitung als diagnostische Methode (bspw. in der Raumakustik und bei der Ortung von Teilentladungen). Diese auf dem Prinzip der Thermoakustik beruhende Möglichkeit der Schallerzeugung und die damit verbundenen physikalischen Wechselwirkungen machen die Notwendigkeit einer mechanisch ausgelenkten Membran überflüssig. Dabei wird dem hochfrequenten Träger das Nutzsignal aufgeprägt, welches eine Volumenänderung des umliegenden Gases um seinen Ruhezustand verursacht. Durch die somit hervorgerufene zyklische thermische Wechselwirkung mit dem umliegenden Gasgemisch bedarf es daher ebenfalls keiner akustischen Anpassung. In den vorgestellten Ergebnissen wurde das Übertragungsverhalten eines Oberflächenplasmas (SDBD, surface dielectric barrier discharge) untersucht. Als Maß für den Wirkungsgrad und das Übertragungsverhalten des Aktuators wurden Klirrfaktor- und THD- Messungen und unter Variation der Eingangsleistungen durchgeführt. Durch die positiven akustischen Eigenschaften eröffnen sich neue Applikationen für den Einsatz von Plasmahochtönern wie bspw. zerstörungsfreie Werkstoffprüfung von Verbundsystemen und Klebeverbindungen im Automobilsektor oder im Bauwesen.
Kegel-Phased-Array für die schnelle Ultraschallprüfung von längsgebohrten Eisenbahnradsatzwellen
(2018)
Durch die Verwendung von Ultraschall - Phased Arrays lässt sich in vielen Fällen sowohl die Prüfgeschwindigkeit als auch die Zuverlässigkeit der Prüfung erhöhen. Für die Prüfung von Eisenbahnradsatzwellen ist die Phased Arraytechnik schon verbreitet, jedoch vor allem für die Prüfung von Vollwellen. Die Prüfung von längsgebohrten Eisenbahnrad¬satzwellen erfolgt typischerweise mit einer Anzahl von konventionellen Prüfköpfen, die rotierend durch die Längsbohrung bewegt werden. Dabei werden weder die Achsen und Räder noch die Bremsscheiben demontiert.
Ein neuer Ansatz für die Prüftechnik ist die Verwendung eines rotations-symmetrischen kegelförmigen Phased Arrays in Tauchtechnik. Die Abtastung in Umfangs-richtung erfolgt durch elektronische Rotation des Schallfeldes, was viel höhere Prüfge-schwindigkeiten ermöglicht und den mechanischen Aufwand des Prüfsystems erheblich reduziert. Nur die Bewegung des Sensorsystems in axialer Richtung innerhalb der Bohrung erfolgt mechanisch. Senkrecht zur Bauteilachse kann das Schallbündel durch die Phased Arraysteuerung in Umfangsrichtung exakt ausgerichtet und im Abstand der Prüfbereiche nahe der Außenoberfläche der Radsatzwelle fokussiert werden.
Die Konstruktionsparameter des Kegelarrays wurden speziell optimiert zum Auffinden von rissartigen Querfehlern in und in der Nähe der äußeren Oberfläche von längsgebohrten Eisenbahnradsatzwellen von Hochgeschwindigkeitszügen. Die Fehlerfläche liegt dabei in der Querschnittsfläche des Bauteils. Im Beitrag werden der Prototyp des neuen Sensorsystems und erste Prüfergebnisse gezeigt. Die Arbeiten wurden durchgeführt im Rahmen des Europäischen Projektes “Whole Life Rail Axle Assessment and Improvement Using Ultrasonic Phased array and Corrosion Inspection Systems“ (RAAI).
Analog zu Blitz und Donner können elektrische Entladungen innerhalb eines Gasvolumens als akustische Quellen agieren und haben daher eine starke Verbreitung als diagnostische Methode (bspw. in der Raumakustik und bei der Ortung von Teilentladungen). Diese auf dem Prinzip der Thermoakustik beruhende Möglichkeit der Schallerzeugung und die damit verbundenen physikalischen Wechselwirkungen machen die Notwendigkeit einer mechanisch ausgelenkten Membran überflüssig. Dabei wird dem hochfrequenten Träger das Nutzsignal aufgeprägt, welches eine Volumenänderung des umliegenden Gases um seinen Ruhezustand verursacht. Durch die somit hervorgerufene zyklische thermische Wechselwirkung mit dem umliegenden Gasgemisch bedarf es daher ebenfalls keiner akustischen Anpassung.
In den vorgestellten Ergebnissen wurde das Übertragungsverhalten eines Oberflächenplasmas (SDBD, surface dielectric barrier discharge) untersucht. Als Maß für den Wirkungsgrad und das Übertragungsverhalten des Aktuators wurden Klirrfaktor- und THD-Messungen und unter Variation der Eingangsleistungen durchgeführt.
Durch die positiven akustischen Eigenschaften eröffnen sich neue Applikationen für den Einsatz von Plasmahochtönern wie bspw. zerstörungsfreie Werkstoffprüfung von Verbundsystemen und Klebeverbindungen im Automobilsektor oder im Bauwesen.
In order to test their suitability different non-destructive methods were performed to inspect a GFRP plate with artificial defects. These defects were manufactured by means of thin PTFE sheets inserted between two plies in three different depth. The inspection methods were microwave reflection, flash thermography and phased array ultrasonics, all applied to the same specimen. Selected results are shown for all methods demonstrating opportunities and limits of the particular inspection methods. The achieved detection limits and further application aspects are compared directly to provide a useful information for the planning of inspection tasks.
Air-coupled ultrasonic testing (ACUT) has experienced rapid growth within the last years. It is especially well suited to inspection of lightweight structures consisting of composite materials and adhesive joints. Uniform coupling and easy maintenance are its advantages compared to contact technique. However, the impedance mismatch between the transducer and air poses a major challenge to the development of ACUT transducers. Commercially available air-coupled transducers consist of a piezocomposite material and matching layers. Their fabrication is difficult in handling and their signal-to-noise ratio sometimes not sufficient for various testing requirements. However, there are several innovative approaches using other materials and other physical principles to transmit and receive an ultrasonic pulse. We present a review of the latest advances in research on air-coupled transducers for non-destructive testing, including previously unpublished results. We recognize two major directions as most promising: ferroelectrets and thermoacoustic transducers. Ferroelectrets are charged cellular polymers exhibiting piezoelectric properties. Their small acoustic impedance is matched to air better than matching layers applied in conventional air-coupled transducers. Applying bias voltage to a ferroelectret receiver is the latest development in this field, which increased the received signal by 12 to 15 dB. Thermoacoustic transducers use heat to initiate an ultrasonic wave, acting as transmitters. The working principle is known from nature as thunder and lightning: thermal energy of an electrically heated material, which can also be air, is converted into acoustic energy. Some thermoacoustic transmitters consist of a conductive layer with a thickness in the nanometer range deposited on a solid substrate. Another possibility is to use an electric spark. For the first time, measurements of the sound field of an electric spark up to 500 kHz were performed. Thermoacoustic transducers enable excitation of extremely broadband pulses while producing high pressure levels, which opens new possibilities for advanced signal processing.
Die physikalische Komplexität der Gasentladungen führt zu vielen Möglichkeiten für die Interaktion der Entladung mit ihrer Umgebung. Zu den typischen Anwendungen zählen Modifikationen der Materialoberflächen und Erzeugung von Ionen für Massenspektroskopie. Atmosphärendruckplasma generiert eine große Menge thermischer Energie wegen der Kollisionen in der Plasmarandschicht. Eine rasche Temperaturänderung kann in dem umgebenden Gas eine akustische Welle erzeugen, wie beim Blitz und Donner, was als thermoakustischer Effekt bekannt ist. Außerdem kann auch die Bewegung der Ladungsträger im elektrischen Feld, bekannt als ionischer Wind, eine akustische Welle erzeugen.
In diesem Beitrag werden Versuche mit akustischer Emission von Plasma bei dielektrischer Oberflächenentladung und bei Mikrohohlkathoden dargestellt. Es werden auch mögliche Anwendungen für Plasmadiagnostik, sowie für den Bau von Schallwandlern für den Hör- und Ultraschallbereich präsentiert. Verglichen mit anderen Methoden der Schallerzeugung, hat die thermoakustische Anregung den Vorteil, dass sie auch ohne eine schwingende Masse auskommt, womit eine große Bandbreite erreicht wird, sowie den Vorteil einer guten Anpassung der akustischen Impedanz.
Um den sicheren Betrieb von Windkraftanlagen zu gewährleisten, werden Rotorblätter nach der Fertigung und nach Reparatur mit verschiedenen zerstörungsfreien Verfahren auf Schaden untersucht. Bei der Fertigung von Blattschalen, die in einer Sandwich-Schalenbauweise gefertigt werden, entstehen Imperfektionen, die unter Belastung zu großen Rissen führen können. Zur Prüfung von Blattschalen wird unter anderem Ultraschallprüfung in Kontakttechnik eingesetzt. Um den Wartungsaufwand von Ultraschallanlagen zu reduzieren und um manche Kompositstrukturen vor Koppelmittel zu schützen, wird die Anwendung von Luftultraschall erforscht. Insbesondere große Fortschritte gibt es im Bereich der Entwicklung neuer Wandler.
In diesem Beitrag berichten wir über die Luftultraschallprüfung von Schalen für Rotorblätter. Es wurden typische Sandwichschalenstrukturen hergestellt und mit einem eigenentwickelten Schalenprüfstand unter simulierter Betriebsbeanspruchung belastet. Die in den Schalenprüfkörpern entstandenen Schäden wurden außerhalb des Prüfstandes mit Luftultraschall in Durchschallung untersucht. Es wurden fokussierende Wandler auf Basis von Ferroelektreten entwickelt und für diese Prüfungen eingesetzt. Mit zusätzlicher elektrischer Vorspannung konnte die Empfindlichkeit der Empfänger deutlich erhöht werden. Die nach dem Lastwechsel entstandenen Schäden in den Rotorblattschalen waren eindeutig zu detektieren.
Um den sicheren Betrieb von Windkraftanlagen zu gewährleisten, werden Rotorblätter nach der Fertigung und nach Reparatur mit verschiedenen zerstörungsfreien Verfahren auf Schaden untersucht. Bei der Fertigung von Blattschalen, die in einer Sandwich-Schalenbauweise gefertigt werden, entstehen Imperfektionen, die unter Belastung zu großen Rissen führen können. Zur Prüfung von Blattschalen wird unter anderem Ultraschallprüfung in Kontakttechnik eingesetzt. Um den Wartungsaufwand von Ultraschallanlagen zu reduzieren und um manche Kompositstrukturen vor Koppelmittel zu schützen, wird die Anwendung von Luftultraschall erforscht. Insbesondere große Fortschritte gibt es im Bereich der Entwicklung neuer Wandler.
In diesem Beitrag berichten wir über die Luftultraschallprüfung von Schalen für Rotorblätter. Es wurden typische Sandwichschalenstrukturen hergestellt und mit einem eigenentwickelten Schalenprüfstand unter simulierter Betriebsbeanspruchung belastet. Die in den Schalenprüfkörpern entstandenen Schäden wurden außerhalb des Prüfstandes mit Luftultraschall in Durchschallung untersucht. Es wurden fokussierende Wandler auf Basis von Ferroelektreten entwickelt und für diese Prüfungen eingesetzt. Mit zusätzlicher elektrischer Vorspannung konnte die Empfindlichkeit der Empfänger deutlich erhöht werden. Die nach dem Lastwechsel entstandenen Schäden in den Rotorblattschalen waren eindeutig zu detektieren.
Air-coupled ultrasonic testing (ACUT) has experienced rapid growth within the last years. It is especially well suited to inspection of lightweight structures consisting of composite materials and adhesive joints. Uniform coupling and easy maintenance are its advantages compared to contact technique. However, the impedance mismatch between the transducer and air poses a major challenge to the development of ACUT transducers. Commercially available air-coupled transducers consist of a piezocomposite material and matching layers. Their fabrication is difficult in handling and their signal-to-noise ratio sometimes not sufficient for various testing requirements. However, there are several innovative approaches using other materials and other physical principles to transmit and receive an ultrasonic pulse. We present a review of the latest advances in research on air-coupled transducers for non-destructive testing, including previously unpublished results. We recognize two major directions as most promising: ferroelectrets and thermoacoustic transducers. Ferroelectrets are charged cellular polymers exhibiting piezoelectric properties. Their small acoustic impedance is matched to air better than matching layers applied in conventional air-coupled transducers. Applying bias voltage to a ferroelectret receiver is the latest development in this field, which increased the received signal by 12 to 15 dB. Thermoacoustic transducers use heat to initiate an ultrasonic wave, acting as transmitters. The working principle is known from nature as thunder and lightning: thermal energy of an electrically heated material, which can also be air, is converted into acoustic energy. Some thermoacoustic transmitters consist of a conductive layer with a thickness in the nanometer range deposited on a solid substrate. Another possibility is to use an electric spark. For the first time, measurements of the sound field of an electric spark up to 500 kHz were performed. Thermoacoustic transducers enable excitation of extremely broadband pulses while producing high pressure levels, which opens new possibilities for advanced signal processing.
Air-coupled ultrasound (ACU) is increasingly used for automated and contactless inspection of large-scale composite structures as well as for non-destructive testing (NDT) of water-sensitive or porous materials. The major challenge to overcome using ACU in NDT is the enormous loss of ultrasonic energy at each solid-air interface caused by the high acoustic impedance mismatch. Resonant low-frequency piezoceramic transducers are specially designed to achieve high sound pressure levels. For an expanded use of this technique, however, the spatial resolution needs to be increased.
Recent studies of our collaborative research group demonstrated the successful application of a resonance-free, highly sensitive receiver that uses a Fabry-Pérot etalon instead of piezoceramic materials or membranes. However, to reach the full potential of this broadband small-aperture optical microphone, novel transmitter concepts have to be developed and evaluated for advanced NDT applications.
Different types of transmitter were tested in combination with the optical microphone acting as receiver and they were compared to conventional piezoceramic transducers in through-transmission mode. Monolithic carbon fiber-reinforced plastics (CFRP) and CFRP sandwich structures containing different defect types were inspected. Presented results are processed as C-scan images and further evaluated for spatial resolution, signal-to-noise ratio and sensitivity of each measurement setup. Novel transmitter concepts, such as ferroelectret and thermoacoustic emitters, show promising findings with a considerably improved time and spatial resolution for ACU-NDT.