In der Ultraschallakustik besteht häufig die Notwendigkeit die räumliche und zeitliche Ausbreitung von Ultraschall zu charakterisieren. Das Schlierenverfahren ist ein schnelles und nichtinvasives Verfahren zur Visualisierung von Ultraschallfeldern in Flüssigkeiten. Bei diesem Verfahren wird eine ebene elektromagnetische Welle an einer Ultraschallwelle gebeugt. Das Beugungsmuster wird durch ein optisches System in der Fourierebene abgebildet. Um die mittlere Helligkeit in der Darstellung der Ultraschallwellen zu eliminieren, erfolgt eine Ortsfilterung in der Fourierebene. Als Ortsfilter werden in der Regel eine Messerschneide oder eine Punktblende eingesetzt. Hierbei wird ein Teil der Fourierebene ausgeblendet und der unbeeinflusste Anteil in Richtung des Bildaufnahmesensors transmittiert. Der Einsatz solcher Amplitudenfilter hat den Nachteil, dass die Phaseninformation einer Schallwelle in der Abbildung der Ultraschallwelle nicht erfasst wird. Der am Fachgebiet Elektrische Messtechnik der Universität Paderborn entwickelte Schlierenmessplatz ist durch ein variables Amplitudenfilter gekennzeichnet. In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, wie durch Kombination von unterschiedlichen Filtern die Phaseninformation einer Ultraschallwelle rekonstruiert werden kann. Hierzu werden die mathematischen Grundlagen zur Rekonstruktion der Phase hergeleitet und die ersten Messergebnisse vorgestellt.

If a guided Lamb wave leaks energy from a plate into a surrounding fluid, the radiated almost plane wave has a frequency dependent angle towards the boundary. This radia- tion angle can be calculated by numerical determination of the plates' phase velocities. We also measured the radiation angle in Schlieren photographs and found a mentionable discrepancy to the calculated angles in certain frequency regions. A first approach by modifying the boundary condition could not re- solve the observed discrepancies, but a reinterpretation of the Schlieren photographs as interference patterns of different Leaky Lamb waves leads to a good correspondence between measured and calculated values.

Es gibt unterschiedliche Methoden, um räumliche Schallwechseldruckverteilungen in Flüssigkeiten zu erfassen. Viele dieser Verfahren haben zwei Nachteile. Sie sind zum einen invasiv, beeinflussen somit die sich ausbreitende Ultraschallwelle, und zum anderen sehr zeitaufwendig. Die Visualisierung von Ultraschallfeldern mittels Schlierenmethode ist eine schnelle und einfache Methode, um zweidimensionale Schallfelder nichtinvasiv zu analysieren. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass man unmittelbar resultierende Veränderungen im Schallfeld zum Beispiel bei Frequenzänderung, Sensorausrichtung… beobachten kann. In diesem Beitrag werden zwei dieser Verfahren vorgestellt. Die modifizierte Schlierenmethode nach Toepler, das im Weiteren als modifizierte Schlierenmethode bezeichnet wird, und die Hintergrund-schlierenmethode, das sich bisher hauptsächlich zur Strömungsvisualisierung etabliert hat [1]. Im ersten Teil werden beide Messverfahren erläutert, die realisierten Messaufbauten sowie Einsatzmöglichkeiten für die Schallfeldcharakterisierung kurz vorgestellt. Im zweiten Teil werden beide Verfahren verglichen und die Vor- und Nachteile bezüglich ausgewählter Messaufgaben bewertet.