Bestimmung von Größe und Form von Einschlüssen kleiner als die Schallbündelbreite
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im konventionellen Ultraschallschnittbild lassen sich Kreisscheibenreflektoren und Kugelreflektoren nicht unterscheiden und die Auflösung hängt von der Schallbündelbreite ab. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Größe von Kugeln so nicht bestimmbar ist, selbst wenn ihr Durchmesser ein Vielfaches der Schallbündelbreite beträgt. Ziel des Projektes war deshalb die Untersuchung von Möglichkeiten zur Bestimmung der Größe und Form von Einschlüssen kleiner als die Schallbündelbreite. Dazu wurden segmentierte Annular-Arrays verwendet, die genau charakterisiert werden mussten. Die Bestimmung der Wandlereigenschaften gab den Anstoß zur Entwicklung eines neuartigen Messverfahren zur leichten Charakterisierung von Ultraschallwandlern (Größe der Einzelelemente, Fokussierung) auf Basis von Streupartikelechos, dass im Fortgang der Projektbearbeitung zur Charakterisierung der Arrays genutzt wurde. Die beiden Reflektorarten lassen sich anhand ihrer Richtcharakteristik mit einem Annular- Array problemlos unterscheiden. Für die Kugelgrößenbestimmung wurden vier neue, auf Schallfeld- und Signalinformationen beruhende Kriterien entwickelt: Auswertung der Amplitudenhöhe bei zentraler Einschallung (erweitertes „AVG“ Diagramm); Scanverfahren, geometrisches Verfahren, Maximumsuche bei Schrägeinfall; Auswertung der Richtcharakteristik beim Scannen; Auswertung der Signalform bei zentraler Einschallung. Bei Kugelreflektoren ist bei der Auswertung von Amplituden die Welligkeit der Kurven problematisch, was zu einer mangelhaften Robustheit der Amplitudenverfahren führt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass eine Kombination der Verfahren der Projekte „Untersuchungen zur Bestimmung von Krümmungsradien akustischer Grenzflächen mittels Ultraschall“ und des vorliegenden Projektes vielversprechend erscheint, um zu einem robusten Verfahren zur Kugelgrößenbestimmung bzw. Krümmungsmessung zu gelangen, d. h., dass die strukturierten Annular-Arrays zusätzlich zur Fokussierung genutzt werden, um die vorgestellten Verfahren zu verbessern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Neue Auswertekriterien für das Impuls-Echo-Verfahren, DGZfP Jahrestagung 2010, Berichtsband 122 – CD
Elfgard Kühnicke, Norbert Gust, Michael Lenz
- Determination of size and shape of small inclusions from sound-field information, 2011 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 764-766
Norbert Gust, Elfgard Kühnicke, Mario Wolf, Sebastian Kümmritz
- Determination of the size of spherical inclusions smaller than the width of the sound beam, 2012 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 42 012004
Sebastian Kümmritz, Mario Wolf, Elfgard Kühnicke, Norbert Gust
(Siehe online unter https://doi.org/10.1088/1757-899X/42/1/012004) - High frequency 16 channel ultrasonic microscope for annular arrays, 2012 IEEE International Ultrasonics Symposium, Dresden, Oktober 2012, CD pp.2435-2437
Norbert Gust, Falk Schellhorn
- Improvement of the resolution limit caused by the width of the sound beam, 2012 IEEE International Ultrasonics Symposium, Dresden, October 2012, CD pp.44-47
Sebastian Kümmritz, Mario Wolf, Elfgard Kühnicke
- Size determination of spherical inclusions with ultrasound, DAGA 2013, Meran, März 2013
Sebastian Kümmritz, Mario Wolf, Elfgard Kühnicke
