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Elektrische Messtechnik

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Veröffentlichung in der Fachzeitschrift „at - Automatisierungstechnik”

In der diesjährigen Novemberausgabe der Fachzeitschrift „Automatisierungstechnik“ ist der Artikel „An approach to adhesive bond characterisation using guided acoustic waves in multi-layered plates“ (Ein Ansatz zur Charakterisierung von Klebeverbindungen durch geführte akustische Wellen in mehrlagigen Plattenstrukturen) erschienen. Gemeinsam mit Kollegen der Universität Paderborn und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) präsentiert Henning Zeipert einen messtechnischen Ansatz zur qualitativen Charakterisierung der adhäsiven Kopplung zweier platten-förmiger Materialproben. Mit Hilfe von geführten akustischen Wellen wird das zu untersuchende Mehrschichtsystem zerstörungsfrei vermessen. Durch die anschließende Auswertung des dispersiven Verhaltens der Ultraschallwellen können Rückschlüsse auf die Qualität der Verbindung zwischen den beteiligten Materialien geschlossen werden.

Zusammenfassung:

Ein Ansatz zur zerstörungsfreien Charakterisierung von Klebverbindungen mit geführten Ultraschallwellen wird vorgestellt. Breitbandige Ultraschallwellen werden in einer mehrschichtigen Probe, bestehend aus einer Metallplatte die mit Kunstharz mit einer Polymerplatte verklebt wird, mittels gepulster Laserstrahlung thermoelastisch angeregt. Diese resultierenden Signale werden von einem piezoelektrischen Wandler empfangen. Eine Variation des Abstands zwischen Anregung und Detektion liefert Messdaten mit örtlicher und zeitlicher Auflösung, aus denen, unter der Annahme, dass die Platten als gekoppelte Wellenleiter wirken, mit Hilfe einer zweidimensionalen Fourier-Transformation auf die dispersiven Eigenschaften der sich ausbreitenden Wellen geschlossen werden kann. Gekoppelte mehrschichtige Wellenleiter zeigen einen Effekt, der als vermiedene Kreuzung bezeichnet wird, wobei angenommen wird, dass der Abstand zwischen bestimmten Moden im Frequenz-Wellenzahl-Bereich ein Maß der Kopplungsstärke ist. Es werden Messungen in verschiedenen Härtungsstadien der Klebstoffschicht durchgeführt und ausgewertet. Ein Vergleich der Ergebnisse zeigt Veränderungen der dispersiven Eigenschaften, eine erhöhte modale Bandbreite für die vollständig ausgehärtete Probe sowie einen erhöhten modalen Abstand.

Die Universität der Informationsgesellschaft