Materialfehleridentifikation mit Ultraschall aufgrund charakteristischer Merkmale gestreuter Impulse

Die vollständige elastodynamische Beugungstheorie mit Druck-, Scher- und Rayleighwellen wird auf zwei zfP-relevante Ultraschall-Streuprobleme angewandt: Berechnung des Impuls-Fehlerechos (A-Scan) eines Kreiszylinders und eines Streifens mit spannungsfreier Randbedingung - zweidimensionale Modelle für Pore und Riß in elastischen Medien wie z.B. Stahl. Als Anregungssignal ist ein Gaußimpuls oder, wie bei Ultraschallmessungen üblich, ein Sinus-Burst möglich. Genaue Studien lassen den Zusammenhang zwischen einzelnen Impulsen im A-Scan und den zugrundeliegenden Fehlergeometrien erkennen. Insbesondere ist die Impulsform charakteristisch für die lokale Geometrie des Streuzentrums. So liegt es nahe, Merkmale, die die Form der Einzelimpulse beschreiben, zur Entwicklung eines Stationären Prüfverfahrens und damit einer Materialfehleridentifikation zu nutzen, wobei möglichst breitbandige Messungen d.h. kurze Impulse Voraussetzung sind. Als Merkmale werden zeitliche Momente und Koeffizienten eines ARMA-Modells (Autoregressive Moving Average) verwendet. Nach Art eines Mustererkennungssystems wird ein A-Scan als aktuelles Muster aufgenommen, einzelne Impulse identifiziert, selektiert, gefiltert und die Merkmale berechnet, die schließlich in einem Klassifikator die Entscheidung Klasse 1 = rißartige oder Klasse 2= voluminöse Fehler auslösen. Eingesetzt wurden Polynomklassifikator, der mit Rückschlußwahrscheinlichkeiten arbeitet und die Technik der Linear-Fisher Diskriminante (LF), die einfach Merkmale unter Verbesserung der Klassierfähigkeit auf eine neue Größe transformiert. Messungen an verschiedenen Fehlern für Impuls-Echo- und Tandembetrieb ergeben eine solide Stichprobe zur Einstellung der Klassifikatoren und zum Testen der Erfolgsquoten, wobei die Klassifikationen bisher durchweg erfolgreich sind.