Ultraschall-Modulation - Versionsgeschichte

Oluschinski am 9. Januar 2026 um 09:12 Uhr

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	Der Einfluss des untersuchten Werkstoffes auf die Signalstruktur ist neben den schallabsorbierenden und schallstreuenden Eigenschaften durch die Anregung von Werkstoffdefekten gegeben. Diese spiegeln sich im Antwortsignal durch eine Modulation vor allem von Frequenz und Phase wider. Daher werden verschiedene numerische Auswertealgorithmen – wie die Unterabtastung eines modulierten Signals oder die Hilberttransformation – verwendet, um das Antwortsignal zu demodulieren und den Werkstoffzustand besser mit Ultraschall charakterisieren zu können.<br/>		Der Einfluss des untersuchten Werkstoffes auf die Signalstruktur ist neben den schallabsorbierenden und schallstreuenden Eigenschaften durch die Anregung von Werkstoffdefekten gegeben. Diese spiegeln sich im Antwortsignal durch eine Modulation vor allem von Frequenz und Phase wider. Daher werden verschiedene numerische Auswertealgorithmen – wie die Unterabtastung eines modulierten Signals oder die Hilberttransformation – verwendet, um das Antwortsignal zu demodulieren und den Werkstoffzustand besser mit Ultraschall charakterisieren zu können.<br/>
	Das '''Bild 4a''' zeigt das Frequenzspektrum einer Glasprobe mit und ohne ~~monofrequente~~ Anregung durch einen zweiten, niederfrequenten [[Ultraschall-Prüfköpfe\|Ultraschall-Prüfkopf]]. Das Frequenzspektrum in '''Bild 4b''' entspricht dem demodulierten Signal von '''Bild 4a'''.		Das '''Bild 4a''' zeigt das Frequenzspektrum einer Glasprobe mit und ohne monofrequenter Anregung durch einen zweiten, niederfrequenten [[Ultraschall-Prüfköpfe\|Ultraschall-Prüfkopf]]. Das Frequenzspektrum in '''Bild 4b''' entspricht dem demodulierten Signal von '''Bild 4a'''.

	==Siehe auch==		==Siehe auch==

Loeffler-Kamann am 5. Juni 2025 um 10:53 Uhr

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	Der Einfluss des untersuchten Werkstoffes auf die Signalstruktur ist neben den schallabsorbierenden und schallstreuenden Eigenschaften durch die Anregung von Werkstoffdefekten gegeben. Diese spiegeln sich im Antwortsignal durch eine Modulation vor allem von Frequenz und Phase wider. Daher werden verschiedene numerische Auswertealgorithmen – wie die Unterabtastung eines modulierten Signals oder die Hilberttransformation – verwendet, um das Antwortsignal zu demodulieren und den Werkstoffzustand besser mit Ultraschall charakterisieren zu können.<br/>		Der Einfluss des untersuchten Werkstoffes auf die Signalstruktur ist neben den schallabsorbierenden und schallstreuenden Eigenschaften durch die Anregung von Werkstoffdefekten gegeben. Diese spiegeln sich im Antwortsignal durch eine Modulation vor allem von Frequenz und Phase wider. Daher werden verschiedene numerische Auswertealgorithmen – wie die Unterabtastung eines modulierten Signals oder die Hilberttransformation – verwendet, um das Antwortsignal zu demodulieren und den Werkstoffzustand besser mit Ultraschall charakterisieren zu können.<br/>
	Das '''Bild 4a''' zeigt das Frequenzspektrum einer Glasprobe mit und ohne monofrequente Anregung durch einen zweiten, niederfrequenten [[Ultraschall-Prüfköpfe\|Ultraschall-Prüfkopf]]. Das Frequenzspektrum in '''Bild 4b''' entspricht dem demodulierten Signal von '''Bild 4a'''.		Das '''Bild 4a''' zeigt das Frequenzspektrum einer Glasprobe mit und ohne monofrequente Anregung durch einen zweiten, niederfrequenten [[Ultraschall-Prüfköpfe\|Ultraschall-Prüfkopf]]. Das Frequenzspektrum in '''Bild 4b''' entspricht dem demodulierten Signal von '''Bild 4a'''.

			==Siehe auch==
			*[[Bildgebende Ultraschallprüfung]]
			*[[Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP)]]
			*[[Zerstörungsfreie Kunststoffprüfung]]
			*[[Ultraschall-Direktankopplung]]

Oluschinski am 13. August 2019 um 08:52 Uhr

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	==Signalmodulation in der Ultraschallprüfung==		==Signalmodulation in der Ultraschallprüfung==

	Ultraschallsignale sind in der [[Werkstoffprüfung]] passiv durch die Inhomogenitäten im Material, welche die Schallwelle verändern, moduliert [1]. Die Notwendigkeit der Auswertung von modulierten Ultraschallsignalen ergibt sich besonders in der [[Ultraschallprüfung]] an [[Kunststoffe]]n, die einen hohen Schalldämpfungskoeffizienten aufweisen und aufgrund von Verstärkungsfasern sehr heterogen sind. Im folgenden '''Bild 3''' ist das Prinzip der Ultraschallmodulation an einem praktischen Beispiel verdeutlicht. Das [[HF-Bild]] wurde mit Durchschallungstechnik aufgenommen. Dargestellt sind nur die Antwortsignale 1–3, bezeichnet als Signal 1 bis 3 in '''Bild 3'''.		Ultraschallsignale sind in der [[Werkstoffprüfung]] passiv durch die Inhomogenitäten im Material, welche die Schallwelle verändern, moduliert [1]. Die Notwendigkeit der Auswertung von modulierten Ultraschallsignalen ergibt sich besonders in der [[Ultraschallprüfung]] an [[Kunststoffe]]n, die einen hohen Schalldämpfungskoeffizienten aufweisen und aufgrund von [[Faserverstärkte Kunststoffe#Arten_von_Verstärkungsfasern\|Verstärkungsfasern]] sehr heterogen sind. Im folgenden '''Bild 3''' ist das Prinzip der Ultraschallmodulation an einem praktischen Beispiel verdeutlicht. Das [[HF-Bild]] wurde mit Durchschallungstechnik aufgenommen. Dargestellt sind nur die Antwortsignale 1–3, bezeichnet als Signal 1 bis 3 in '''Bild 3'''.

	[[Datei:Ultraschall_Modulation3.JPG\|400px]]		[[Datei:Ultraschall_Modulation3.JPG\|400px]]

Reincke am 16. Februar 2018 um 15:37 Uhr

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	\|Moussatov, A.; Castagnede, B.: Ultrasonic Defectoscopy of Damaged Materials by Modulation Transfer Method: Nonlinear Pump-Probe Interaction. WCU 2003, Paris, 7.–10. September (2003)		\|Moussatov, A., Castagnede, B.: Ultrasonic Defectoscopy of Damaged Materials by Modulation Transfer Method: Nonlinear Pump-Probe Interaction. WCU 2003, Paris, 7.–10. September (2003)
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	[[Kategorie:Akustische Prüfverfahren Ultraschall]]		[[Kategorie:Akustische Prüfverfahren Ultraschall]]

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{{PSM_Infobox}}
Ultraschallsignale, Modulation
__FORCETOC__
==Allgemeines==
Die Modulation von Ultraschallsignalen ist im Gegensatz zum Signalübertragungsverfahren passiver Natur. Sie entsteht durch die Schallanregung von Materialinhomogenitäten (Defekte), die damit sekundär als Schallgeber wirken können. Daneben können auch mit einem geeigneten Anregungssignal die Wirkung der materialspezifischen Defekte auf das Messsignal verstärkt werden.

==Prinzip==

Die Modulation eines Signals ist seit Anfang der Kommunikationstechnik ein notwendiges Verfahren zu einer möglichst verlustfreien Signalübertragung. Es besteht in einer Veränderung eines (Träger-)Signals bezüglich der Amplitude, der Frequenz und/oder der Phase durch das zu transportierende, informationstragende Signal. 
Durch die grundsätzlich verlustbehaftete Signalübertragung von Schall- oder elektromagnetischen Wellen durch ein Medium wird das Signal auf dem Weg durch das Übertragungsmedium bedämpft und verliert damit an Energie (elektrische Energie, Schallenergie). Dabei nimmt die anfängliche Signalamplitude A0 gemäß der Gleichung (1) ab,

{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>A=A_{0}\cdot e^{i\omega\omega}\cdot e^{- \alpha t}</math>
|(1)
|}

wobei der Faktor e–αt den Dämpfungsfaktor und α den Schalldämpfungskoeffizienten darstellen ('''Bild 1''').

[[Datei:Ultraschall_Modulation1.JPG|400px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px"|Prinzipdarstellung einer gedämpften Schwingung mit Abklingfunktion
|}

Wird dieses Signal mit einem anderen – meist niederfrequenten – (Informations)-signal überlagert, bleibt die Information auf der Übertragungsstrecke erhalten. Dabei wird das höherfrequente Trägersignal stärker bedämpft (δ ~ ω2). Somit ist die Länge der Übertragungsstrecke im Wesentlichen nur von der Verstärkung des Trägersignals abhängig. 
Bei der Modulation von elektrischen Signalen und auch von Ultraschallsignalen existieren drei verschiedene Arten: die Amplitudenmodulation, die Frequenzmodulation und die Phasenmodulation, wobei die beiden letzteren in der [[Ultraschallprüfung]] eine größere Rolle spielen. Grundsätzlich ist auch eine Modulation mit digitalen Signalstrukturen möglich, welche eine einfachere Auffindung in den Echosignalen gestattet. In '''Bild 2''' ist als Beispiel ein hochfrequentes Trägersignal mit einem niederfrequenten Signal moduliert.

[[Datei:Ultraschall_Modulation2.JPG|400px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 2''':
|width="600px"|Trägersignal, moduliert mit einem Übertragungssignal (Sinusfunktion)
|}

==Signalmodulation in der Ultraschallprüfung==

Ultraschallsignale sind in der [[Werkstoffprüfung]] passiv durch die Inhomogenitäten im Material, welche die Schallwelle verändern, moduliert [1]. Die Notwendigkeit der Auswertung von modulierten Ultraschallsignalen ergibt sich besonders in der [[Ultraschallprüfung]] an [[Kunststoffe]]n, die einen hohen Schalldämpfungskoeffizienten aufweisen und aufgrund von Verstärkungsfasern sehr heterogen sind. Im folgenden '''Bild 3''' ist das Prinzip der Ultraschallmodulation an einem praktischen Beispiel verdeutlicht. Das [[HF-Bild]] wurde mit Durchschallungstechnik aufgenommen. Dargestellt sind nur die Antwortsignale 1–3, bezeichnet als Signal 1 bis 3 in '''Bild 3'''.

[[Datei:Ultraschall_Modulation3.JPG|400px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 3''':
|width="600px"|Beispiel eines amplitudenmodulierten Ultraschallsignals durch eine Fehlstelle in einer Kunststoffplatte
|}

[[Datei:Ultraschall_Modulation4a.JPG|400px]][[Datei:Ultraschall_Modulation4b.JPG|415px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 4''':
|width="600px"|Signalantwort aus einer amplitudenmoduliert angeregten Glasprobe (a) und das zugehörige Modulationsspektrum (b) [2]
|}

Der Einfluss des untersuchten Werkstoffes auf die Signalstruktur ist neben den schallabsorbierenden und schallstreuenden Eigenschaften durch die Anregung von Werkstoffdefekten gegeben. Diese spiegeln sich im Antwortsignal durch eine Modulation vor allem von Frequenz und Phase wider. Daher werden verschiedene numerische Auswertealgorithmen – wie die Unterabtastung eines modulierten Signals oder die Hilberttransformation – verwendet, um das Antwortsignal zu demodulieren und den Werkstoffzustand besser mit Ultraschall charakterisieren zu können. 
Das '''Bild 4a''' zeigt das Frequenzspektrum einer Glasprobe mit und ohne monofrequente Anregung durch einen zweiten, niederfrequenten [[Ultraschall-Prüfköpfe|Ultraschall-Prüfkopf]]. Das Frequenzspektrum in '''Bild 4b''' entspricht dem demodulierten Signal von '''Bild 4a'''.

'''Literaturhinweise'''

{|
|-valign="top"
|[1]
|Berktay, H. O.: Possible Exploitation of Non-Linear Acoustics in Underwater Transmitting Applications. J. of Sound and Vibration 2 (4), (1965) 435–461
|-valign="top"
|[2]
|Moussatov, A.; Castagnede, B.: Ultrasonic Defectoscopy of Damaged Materials by Modulation Transfer Method: Nonlinear Pump-Probe Interaction. WCU 2003, Paris, 7.–10. September (2003)
|}

[[Kategorie:Akustische Prüfverfahren Ultraschall]]

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