Tomographie des Schallfelds von Ultraschallwandlern mittels Schlierentechnik
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Abstract:
Die Schlierentechnik ist eine etablierte Methode zur Visualisierung von lokalen Dichtemodulationen in optisch transparenten Medien, um zum Beispiel Strömungsfelder oder auch Ultraschallwellen sichtbar zu machen. So lassen sich physikalische Phänomene, wie Reflexion und Transmission von Ultraschallwellen, gezielt untersuchen. Der Vorteil der Schlierentechnik gegenüber den sonst häufig genutzten Hydrophonmessungen besteht vor allem in der erheblich kürzeren Aufnahme- bzw. Messzeit sowie der völligen Rückwirkungsfreiheit dieser Messmethode.Eine typische Anwendung der Schlierentechnik ist dabei die visuelle Darstellung der Abstrahlcharakteristik von Ultraschallwandlern. Verfahrensbedingt werden dabei allerdings oft nur die Haupt- und Nebenkeulen im kontinuierlichen Betriebsfall dargestellt.In vielen technischen Anwendungen, wie zum Beispiel in der Medizin, bei der Durchflussmessung und bei der Materialcharakterisierung, werden Ultraschallwandler jedoch im Burst-Modus betrieben. In diesem Fall ist die Darstellung der räumlichen und der zeitlichen Ausbreitung des Ultraschallwellenpaketes notwendig. Durch Ausnutzung des Stroboskopeffekts können die Schlierenabbildungen aufgenommen und in einer geordneten Bilderfolge abgespielt werden.In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, bei der mit Hilfe der tomografischen Rekonstruktion aus einzelnen, unter verschiedenen Winkeln aufgenommenen Schlierenabbildungen die vollständig dreidimensionale Abbildung der Abstrahlcharakteristik eines Schallwandlers gelingt.