Resonanzfreie Messung und Anregung von Ultraschall
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Maxim Daschewski ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung für Zerstörungsfreie Prüfung, im Fachbereich Akustische und elektromagnetische Verfahren, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Hauptarbeitsgebiete: Entwicklung neuartiger Ultraschallwandler, Thermo-Akustik, Elektro-Hydraulik, Schallfeldsimulation.
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Unter den Eichen 87, 12205 Berlin
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Marc Kreutzbruck ist Mitglied der Institutsleitung am Institut für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart. Hauptarbeitsgebiete: Zerstörungsfreie Materialprüfung, Verfahren zur Materialcharakterisierung, Sensorik/Aktorik, Verhalten von Leichtbauwerkstoffen, Faserkunststoffverbunde und hybride Werkstoffverbund.
Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik (IKT), Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart; Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Unter den Eichen 87, 12205 Berlin
Jens Prager ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung für Zerstörungsfreie Prüfung, im Fachbereich Akustische und elektromagnetische Verfahren, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Hauptarbeitsgebiete: Probleme der Anregung und Ausbreitung geführter Wellen und der Schallausbreitung in anisotropen Werkstoffen sowie Strukturüberwachung.
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Unter den Eichen 87, 12205 Berlin
Elmar Dohse ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung für Zerstörungsfreie Prüfung, im Fachbereich Akustische und elektromagnetische Verfahren, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Hauptarbeitsgebiete: Entwicklung neuer Ultraschallverfahren und Prüfsysteme, Entwicklung und Optimierung der Hardware Komponenten für Anregung, Signaldetektion und Signalverarbeitung.
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Unter den Eichen 87, 12205 Berlin
Mate Gaal ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung für Zerstörungsfreie Prüfung, im Fachbereich Akustische und elektromagnetische Verfahren, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Hauptarbeitsgebiete: Luftultraschall-Prüfung, Entwicklung von Ultraschallwandlern auf Basis von Ferroelektreten, thermoakustische Anregung von Luftultraschall, geführte Wellen.
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Unter den Eichen 87, 12205 Berlin
Andrea Harrer ist wissenschaftliche Mitarbeiterin der Abteilung für Zerstörungsfreie Prüfung, im Fachbereich Akustische und elektromagnetische Verfahren, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Hauptarbeitsgebiete: Luftultraschall mit unterschiedlichen Methoden, Entwicklung von hochsensitiven Ultraschallwandlern.
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Unter den Eichen 87, 12205 Berlin
Zusammenfassung
In diesem Beitrag präsentieren wir innovative Methoden für die breitbandige und resonanzfreie Messung und Anregung von Ultraschall. Das Messverfahren verwendet eine Kunststofffolie und ein Laser-Vibrometer als breitbandigen und resonanzfreien Empfänger. Im Allgemeinen ermöglicht dieses Verfahren eine präzise Messung der Schallschnelle und des Schalldruckes in beliebigen, für das Laserlicht transparenten Flüssigkeiten und Gasen mit bekannter Dichte und Schallgeschwindigkeit. Das resonanzfreie Senden von Ultraschall basiert auf einem elektro-thermo-akustischen Wandlerprinzip und ermöglicht, im Gegensatz zu herkömmlichen Ultraschallwandlern, die Erzeugung von beliebig geformten akustischen Signalen ohne Resonanzen und ohne Nachschwingen.
Abstract
In this contribution we present innovative methods for broadband and resonance-free sensing and emitting of ultrasound. The sensing method uses a polyethylene foil and a laser vibrometer as a broadband and resonance-free sound receiver. In general, this method enables absolute measurement of sound particle velocity and sound pressure in arbitrary, laser beam transparent liquids and gases with known density and sound velocity. The resonance-free emitting method is based on the electro-thermo-acoustic principle and enables, contrary to conventional ultrasound transducers, generation of arbitrary shaped acoustic signals without resonances and post-oscillations.
Über die Autoren
Maxim Daschewski ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung für Zerstörungsfreie Prüfung, im Fachbereich Akustische und elektromagnetische Verfahren, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Hauptarbeitsgebiete: Entwicklung neuartiger Ultraschallwandler, Thermo-Akustik, Elektro-Hydraulik, Schallfeldsimulation.
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Unter den Eichen 87, 12205 Berlin
Marc Kreutzbruck ist Mitglied der Institutsleitung am Institut für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart. Hauptarbeitsgebiete: Zerstörungsfreie Materialprüfung, Verfahren zur Materialcharakterisierung, Sensorik/Aktorik, Verhalten von Leichtbauwerkstoffen, Faserkunststoffverbunde und hybride Werkstoffverbund.
Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik (IKT), Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart; Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Unter den Eichen 87, 12205 Berlin
Jens Prager ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung für Zerstörungsfreie Prüfung, im Fachbereich Akustische und elektromagnetische Verfahren, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Hauptarbeitsgebiete: Probleme der Anregung und Ausbreitung geführter Wellen und der Schallausbreitung in anisotropen Werkstoffen sowie Strukturüberwachung.
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Elmar Dohse ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung für Zerstörungsfreie Prüfung, im Fachbereich Akustische und elektromagnetische Verfahren, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Hauptarbeitsgebiete: Entwicklung neuer Ultraschallverfahren und Prüfsysteme, Entwicklung und Optimierung der Hardware Komponenten für Anregung, Signaldetektion und Signalverarbeitung.
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Mate Gaal ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung für Zerstörungsfreie Prüfung, im Fachbereich Akustische und elektromagnetische Verfahren, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Hauptarbeitsgebiete: Luftultraschall-Prüfung, Entwicklung von Ultraschallwandlern auf Basis von Ferroelektreten, thermoakustische Anregung von Luftultraschall, geführte Wellen.
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Andrea Harrer ist wissenschaftliche Mitarbeiterin der Abteilung für Zerstörungsfreie Prüfung, im Fachbereich Akustische und elektromagnetische Verfahren, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Hauptarbeitsgebiete: Luftultraschall mit unterschiedlichen Methoden, Entwicklung von hochsensitiven Ultraschallwandlern.
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Danksagung
Wir danken unseren Kollegen Uwe Beck, Mario Sahre und Matthias Weise aus dem Fachbereich 6.7 der BAM für die Herstellung der Emitter-Proben und die Probenanalysen.
Ein besonderer Dank an Frank Milczewski aus dem Fachbereich 6.9 der BAM für die Bereitstellung von vakuumfähigen Geräten und von reinem (5,0) Helium.
©2015 Walter de Gruyter Berlin/Boston
Artikel in diesem Heft
- Frontmatter
- Editorial
- 2. Workshop „Messtechnische Anwendungen von Ultraschall“ vom 16. bis 18. Juni 2014 im Kloster Drübeck
- Beiträge
- Mehrträger-Ultraschall-Kommunikation für die Innenraum-Lokalisierung
- Simultane Bestimmung von Dicken und Schallgeschwindigkeiten geschichteter Strukturen
- An approach to color-based sorting of bulk materials with automated estimation of system parameters
- Ein vereinfachter optischer Aufbau für den Autofokus eines Mikroskops mittels einer verstellbaren Linse
- Resonanzfreie Messung und Anregung von Ultraschall
- Corrigendum
- Corrigendum to Modellbasierte Entwicklung eines Geometrienormals für pneumatische Abstandssensoren
- Veranstaltungskalender
- Veranstaltungskalender
Artikel in diesem Heft
- Frontmatter
- Editorial
- 2. Workshop „Messtechnische Anwendungen von Ultraschall“ vom 16. bis 18. Juni 2014 im Kloster Drübeck
- Beiträge
- Mehrträger-Ultraschall-Kommunikation für die Innenraum-Lokalisierung
- Simultane Bestimmung von Dicken und Schallgeschwindigkeiten geschichteter Strukturen
- An approach to color-based sorting of bulk materials with automated estimation of system parameters
- Ein vereinfachter optischer Aufbau für den Autofokus eines Mikroskops mittels einer verstellbaren Linse
- Resonanzfreie Messung und Anregung von Ultraschall
- Corrigendum
- Corrigendum to Modellbasierte Entwicklung eines Geometrienormals für pneumatische Abstandssensoren
- Veranstaltungskalender
- Veranstaltungskalender
