% Encoding: UTF-8 @COMMENT{BibTeX export based on data in FAU CRIS: https://cris.fau.de/} @COMMENT{For any questions please write to cris-support@fau.de} @article{faucris.216888780, abstract = {This contribution deals with an advanced synthetic aperture focusing technique for acoustic microscopy, which enables an almost precise reconstruction of the reflectivity distribution of both fluid-like and solid specimen. The presented approach is designed for single-element ultrasonic immersion transducers as they are commonly used in scanning acoustic microscopes. In practice, the resulting images offer at least lateral and axial resolutions of a focused image, which was acquired by a transducer with double center frequency. Moreover, the results show very low side lobe levels and the approach reconstructs the shape of inner defects even in images with present multiple reflections. A comparison with the well-known delay-and-sum technique reveals that the introduced approach offers a significantly more precise reconstruction of the given reflectivity distribution, especially when a complex reflectivity distribution is investigated. The advanced synthetic aperture focusing technique is applied to a generic test samples and to a curved multi-layered compound specimen.}, author = {Wüst, Michael and Schwarz, Michael and Eisenhart, Johannes and Nierla, Michael and Rupitsch, Stefan}, doi = {10.1016/j.ndteint.2019.03.009}, faupublication = {yes}, journal = {Ndt & E International}, keywords = {2010 MSC: 00–01; 99–00; Acoustic microscopy; Numerical simulation; Smart material compounds; Synthetic aperture focusing techniques; Ultrasonic imaging}, note = {CRIS-Team Scopus Importer:2019-05-03}, pages = {51-57}, peerreviewed = {Yes}, title = {{A} matched model-based synthetic aperture focusing technique for acoustic microscopy}, volume = {104}, year = {2019} } @inproceedings{faucris.123244484, abstract = {Die Ultraschallmikroskopie ist ein gebräuchliches Verfahren für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung. Sie findet beispielsweise in der Halbleitertechnologie zur Visualisierung von Fehlstellen Anwendung. Konventionelle Ultraschallmikroskope verfügen aufgrund der erforderlichen hohen Schallfrequenzen (10 bis einige 100 MHz) lediglich über einen Einzelwandler-Prüfkopf mit fokussierender Linse, der mechanisch über den zu untersuchenden Prüfling geführt wird. Der Betrieb erfolgt üblicherweise im Puls-Echo-Modus.
Die emittierte Schallkeule wird durch eine sphärisch fokussierende Linse auf ein Fokusgebiet gebündelt. In diesem Tiefenbereich kann somit ein Bild mit einem hohen lateralen Ortsauflösungsvermögen gewonnen werden. Aufgrund der mit dem Abstand zum Fokus zunehmenden lateralen Breite des Schallfeldes wird ein punktförmiger Reflektor von mehreren Messpositionen aus detektiert. Außerhalb des Fokusgebietes ergeben sich je nach Messposition verschiedene Laufzeitunterschiede zwischen der Position der Prüfkopf-Oberfläche und dem Reflektorpunkt. In der Folge werden solche Targets als eine hyperbelförmige Sichel abgebildet. Da die Information über die tatsächliche Reflektivitätsverteilung im untersuchten Messgebiet aber prinzipiell in den erfassten Zeitrohdaten enthalten ist, kann diese durch synthetische Aperturfokussierungstechniken (SAFT) rekonstruiert werden.
Ein gängiges SAFT-Verfahren ist die Fokussierung mit dem Delay-and-Sum-Algorithmus (DAS). DAS führt für jeden Bildpunkt eine Laufzeitkorrektur der Signale unterschiedlicher Messpositionen durch und summiert die korrigierten A-Linien kohärent auf. Dazu wird die Schallkeule rein strahlenakustisch betrachtet und für die Laufzeitverschiebung der Fokus als punktförmige Quelle interpretiert. Dieses Verfahren ist auch als Prinzip der virtuellen Quelle bekannt und sowohl für Fluide als auch für Festkörper anwendbar.
Das hier vorgestellte Fokussierungsverfahren verfolgt einen modellbasierten Ansatz. Dieser basiert auf einem semi-numerischen Simulationsmodell der Messkette vom Aussenden des Schallpulses bis zum Empfang der Echosignale. Dabei wird die Schallausbreitung im Koppelmedium (Wasser) zwischen dem Prüfkopf und der Probe analytisch berechnet und ggf. die Schallausbreitung in einem angrenzenden Festkörper numerisch simuliert. Somit ist der präzise räumliche und zeitliche Verlauf des emittierten Schallpulses bestimmbar. Aus der genauen Kenntnis der Schallausbreitung während der Messung kann ein angepasster Filterkern generiert werden, welcher der Punkt-Bild-Funktion des Messsystems entspricht.
Das Potenzial der modellbasierten SAFT wird anhand verschiedener Reflektoren sowohl in Wasser als auch in Festkörperproben demonstriert und den Ergebnissen der DAS-basierten SAFT gegenüber gestellt. Es lässt sich zeigen, dass sowohl das laterale als auch das axiale Ortsauflösungsvermögen signifikant gesteigert werden können.}, author = {Wüst, Michael and Schwarz, Michael and Eisenhart, Johannes}, booktitle = {Schallfeldbasierte Messverfahren - vom Transducer bis zur praktischen Anwendung}, date = {2017-07-10/2017-07-12}, faupublication = {yes}, keywords = {Ultraschallmikroskopie; zerstörungsfreie Prüfung; Synthetische Aperturfokussierungstechnik}, pages = {26}, peerreviewed = {No}, title = {{Modellbasierte} {Fokussierungstechnik} mit synthetischer {Apertur} zur {Ultraschallmikroskopie} für fluide {Medien} und {Festkörper}}, venue = {Drübeck}, year = {2017} } @inproceedings{faucris.122470304, abstract = {
Die Ultraschallmikroskopie ist ein etabliertes Messprinzip der bildgebenden zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Sie findet dort Anwendung, wo das Auftreten von Materialinhomogenitäten (z.B. Risse und Delaminationen) zu Einschränkungen der Funktionalität des zu prüfenden Bauteils führen kann. Konventionelle Ultraschallmikroskope arbeiten mit einem hochfrequenten Einzelwandler-Prüfkopf, der meanderförmig mittels zweier Linearachsen entlang der Oberfläche des Prüflings verfahren wird. An gekrümmten Bauteilen können dabei lediglich an den Positionen reflektierte Echos empfangen werden, an denen die Schallkeule nahezu orthogonal auf die Oberfläche des Prüflings trifft. Ist dies nicht der Fall, laufen die reflektierten Echos aufgrund der Brechungen an Materialgrenzschichten nicht zum Prüfkopf zurück. Es kommt folglich zu Abschattungen im Bild. Daher ist es erforderlich, den Prüfling entsprechend so nachzuführen, dass der auftreffende Schall möglichst orthogonal einfällt. Zur präzisen Winkelnachführung wird dem konventionellen Aufbau ein Hexapod-Robotersystem hinzugefügt. Dieses bietet den Vorteil außerordentlich hoher Positioniergenauigkeiten, weist aber einen für seine Abmessungen vergleichsweise kleinen möglichen Bewegungsraum auf, weswegen die beiden Linearachsen in der Lateralebene weiterhin erforderlich sind. Um die Kontur des Prüflings zu ermitteln, wird vorab eine Kalibrierung des gesamten Verfahrsystems durchgeführt. Dadurch sind die Messpositionen und die dafür erforderlichen Stellwinkel bekannt. In diesem Beitrag werden das Kalibrierverfahren sowie Aufbau und Funktion des Messsystems vorgestellt.
}, author = {Wüst, Michael and Eisenhart, Johannes and Rief, Annika and Rupitsch, Stefan}, booktitle = {Fortschritte in der Akustik - DAGA 2017}, date = {2017-03-06/2017-03-09}, faupublication = {yes}, isbn = {978-3-939296-12-6}, pages = {991 - 994}, peerreviewed = {unknown}, title = {{Ultraschallmikroskop} zur zerstörungsfreien {Untersuchung} an gekrümmten {Bauteilen}}, venue = {Kiel}, year = {2017} }