Fraunhofer-Gesellschaft

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Simulation der elektromagnetischen Anregung von Ultraschallwellen in Aluminium - Eine Multiphysik-Modellierung

 
: Thieltges, Sascha Benjamin
: Rabe, Ute; Veile, Ines

Saarbrücken, 2019, XI, 63 S.
Saarbrücken, Univ., Master Thesis, 2019
Deutsch
Master Thesis
Fraunhofer IZFP ()
Aluminium; EMUS; Ultraschall; COMSOL

Abstract
Die Verwendung von Ultraschall zur zerstörungsfreien Prüfung ist eine etablierte Methode. Elektromagnetisch angeregter Ultraschall (EMUS) hat gegenüber anderen Verfahren einige Vorteile. Diese sind: - Kein Koppelmittel zwischen Ultraschallprüfkopf und Probe notwendig - Flexibel in der Erzeugung verschiedener Wellenarten - Abstand zwischen Probe und Prüfkopf ist tolerabel - Prüfung bei erhöhten Temperaturen möglich. Nachteil ist ein schlechtes Signal zu Rausch Verhältnis. In den vergangen Jahrzehnten wurden zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten zu EMUS veröffentlicht (siehe Kapitel 2), die Anregungsmechanismus und Wellenausbreitung betreffen. Dennoch existiert keine vollständige theoretische Beschreibung. Ein EMUS-Wandler besteht im wesentlichen aus einer Spule und einem Permanentmagneten. In der Realität wird an die Spule eine alternierende Spannung angelegt. Um die Spule bildet sich gemäß den Maxwellgleichungen ein elektrisches und magnetisches Feld aus. Befindet sich in der Nähe der Spule eine elektrisch leitende Probe, induzieren die Felder der Spule eine Induktionsspannung in die elektrisch leitende Probe. Der Induktionsspannung folgt ein Induktionsstrom. Der Induktionsstrom wechselwirkt mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten. Aufgrund dessen entstehen Kräfte in der elektrisch leitenden Probe, die Quell des Ultraschalls sind. Die vorangegangene Beschreibung ist eine vereinfachte Beschreibung, wie ein EMUS-Wandler funktioniert. Im Folgenden werden sowohl die theoretischen Grundlagen der EMUS Technologie erläutert als auch bisherige Forschungsergebnisse diskutiert. Ferner wird aufgezeigt, wie die Software COMSOL verwendet werden kann, um die Anregung und Ausbreitung von elektromagnetisch angeregten Ultraschall zu modellieren.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-562108.html