Erhöhung von Stabilität und Eindeutigkeit der Ultraschalllaufzeitmessung durch inverse Anregung in linearen Ultraschallsystemen

Die steigende Komplexität von Materialsystemen und Prüfanforderungen erfordern eine Erweiterung der konventionellen Methoden der zerstörungsfreien Prüfung wie der Ultraschallprüfung. Signaloptimierung und Nutzung von kodierten Signalen werden in verwandten Anwendungen wie Radar oder medizinischem Ultraschall bereits vielversprechend eingesetzt und weisen viel Potential auf, um bisherige Anwendungen der Ultraschallprüfung zu optimieren und neue Anwendungsfelder zu erschließen. Flexibilität und Potential der Methoden werden durch Bandbreite und Quantisierung des Prüfsystems limitiert. In diesem Beitrag berichten wir über unsere Ansätze, um auf Basis linearer Ultraschallprüfsysteme inverse und codierte Anregung zu nutzen. Das lineare Ultraschallprüfsystem wird innerhalb des Übertragungsbandes durch eine initiale Messung charakterisiert, um daraus eine Übertragungsfunktion zu bestimmen. Dies ermöglich die exakte Berechnung von Ultraschall Echoes für beliebig komplexe Sequenzen zur Anregung des Systems. Zur inversen Anregung wird die ermittelte Systemantwort genutzt, um das Systemverhalten vor der Stimulation von einer Sequenz zu dividieren, um ein Ultraschallecho in Form der gewünschten Sequenz zu erhalten. Ultraschallsignale können somit für eine komplexe Prüfaufgaben optimiert werden. Durch Kombination von inverser und kodierter Anregung werden dann Ultraschallechos generiert, die optimale Korrelationseigenschaften aufweisen. Die präsentierten Ergebnisse übertreffen die bisherigen Methoden hinsichtlich Eindeutigkeit und Stabilität. Außerdem eröffnen sie viele Optionen zur Optimierung moderner Verfahren der Ultraschall Prüfung.