Untersuchung zur zerstörungsfreien Detektion von Rissen an Rohrstrukturen mit geführten Wellen

In der vorliegenden Arbeit wurden unter realitätsnahen Bedingungen rohrförmige Strukturen in Abhängigkeit der Temperatur auf Fehlstellen untersucht. In der Industrie kommt es wiederholt zu Produktions- und Förderausfällen aufgrund von Rohrbrüchen. Durch Überwachung der Rohrsysteme werden Schäden früh erkannt, die Verlustkosten minimiert und die Sicherheit in den Betrieben erhöht. Hierfür wurden verschiedene Verfahren vorgestellt, die auf der Nutzung synthetisch angeregter elastischer Wellen im Ultraschallbereich beruhen. In den zu messenden Strukturen breiten sich diese als geführte Wellen in einer Vielzahl unterschiedlicher Wellenmoden aus. Vor Durchführung der Messungen an Rohren wurde die verwendete Messtechnik auf Einflussgrößen untersucht. Eine Temperaturkorrektur der zuerst registrierten Wellenmoden wurde vor Anwendung der Detektionsverfahren realisiert. Für das erste Verfahren wurde eine Hauptkomponentenanalyse und die Berechnung einer statistischen Distanz genutzt. Ein Migrationsverfahren wurde verwendet um die Lage der Risse zu lokalisieren. Abschließend wurde anhand von Vibrometerdaten die Fehlerwechselwirkung geführter Wellen untersucht. Zur Verifizierung der Ergebnisse wurden wiederholt Messungen mit unterschiedlichen Anregungsfrequenzen durchgeführt. Durch die berechnete statistische Distanz, auch Mahalanobis-Distanz genannt, können Fehlstellen auf den Pfaden diagnostiziert werden, die direkt oder teilweise über die Schädigung verlaufen. Dieser Parameter kann in ein Monitoring-System integriert werden um Schäden zu detektieren.