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Luftgekoppelte Ultraschallprüfung von Faserverbundwerkstoffen mit einem neuartigen optischen Mikrofon

* Presenting author
Day / Time: 21.03.2018, 15:20-15:40
Room: MW 1450
Typ: Vortrag (strukturierte Sitzung)
Abstract: Bei konventionellen Ultraschallprüfverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung werden flüssige Koppelmittel verwendet, um ausreichend Schallenergie zwischen Ultraschallwandler und Prüfgegenstand übertragen zu können. Im Gegensatz dazu dient bei der Luftultraschallprüfung die Umgebungsluft als Koppelmittel, wodurch sich eine kontaktfreie Inspektion bei konstanten Ankoppelbedingungen realisieren lässt. Um der großen akustischen Fehlanpassung zwischen Gasen und Festkörpern in der Prüfkonfiguration entgegenzuwirken, ist die Weiterentwicklung der luftgekoppelten Ultraschallprüftechnik noch immer stark von der Verbesserung der Ultraschallwandler-Technologie bestimmt. Voruntersuchungen unserer Arbeitsgruppe zeigten den erstmaligen erfolgreichen Einsatz eines neuartigen optischen Mikrofons für Luftultraschallmessungen. Dessen Funktionsprinzip, basierend auf einem Fabry-Pérot-Etalon, ermöglicht eine direkte Messung des Schalldrucks ohne bewegliche Komponenten, wie Membrane oder Piezokeramiken. Dadurch kann ein Grenzflächenübergang des Schalls (von Luft in den Prüfkopf) im Messaufbau vermieden werden.Im Rahmen der hier vorgestellten Untersuchungen werden kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) und CFK-Sandwichstrukturen mit künstlich eingebrachten Fehlstellen untersucht. Die Luftultraschallmessungen beschränken sich dabei auf das Durchschallungsverfahren mit resonanten, piezokeramischen Sendeprüfköpfen. Die aufgezeichneten Ultraschall-C-Bilder werden anhand zweier Gütekriterien – laterale Auflösung und Empfindlichkeit – bewertet.Ein Vergleich der mit dem optischen Mikrofon und der Empfangsprüfköpfe erstellten C-Bilder zeigt, dass mit dem neuartigen Sensor eine deutlich verbesserte laterale Auflösung erzielt werden kann. Das optische Mikrofon kann sowohl den empfängerseitigen Vorverstärker als auch den Empfangsprüfkopf erfolgreich ersetzen.