TY - CONF
AB - The classical forms of noise present in the frequency of MEMS resonators have been recently investigated and described in detail. The present paper extends this investigation to 1/f noise. That is of fundamental nature in microelectromechanical systems (MEMS) resonators, and is given by the universal quantum 1/f effect. In recent years new piezoelectric and compound semiconductor materials have been developed along with advanced manufacturing technologies for MEMS including them. These technologies enable the deposition of thin compound semiconductor, or PZT films and their integration into MEMS devices.
AU - Handel, Peter
AU - Henning, Bernd
ID - 15363
SN - 80-2272050-X
TI - 1/f-Frequency Fluctations and Phase Noise in MEMS Resonators
ER -
TY - JOUR
AB - The contribution presents the sensor application of a resonance-induced extraordinary transmission through a regular phononic crystal consisting of a metal plate with a periodic arrangement of holes in a square lattice at normal incidence of sound. The characteristic transmission peak has been found to strongly depend on sound velocity of the liquid the plate is immersed in. The respective peak maximum frequency can serve as measure for the concentration of a component in the liquid mixture, if a beneficial relation to the speed of sound of the liquid exists. Experimental verification has been performed with mixtures of water and propanol as model system. Here we especially pay attention to numerical calculations based on EFIT and COMSOL which reveal more insides to the wave propagation characteristics. Experimental investigations with Schlieren method and laser interferometry support the theoretical findings.
AU - Zubtsoc, Mikhail
AU - Lucklum, Ralf
AU - Ke, Manzhu
AU - Oseev, Alexandr
AU - Grundmann, Ralf
AU - Henning, Bernd
AU - Hempel, Ulrike
ID - 14009
JF - Sensors and Actuators A: Physical
TI - 2D phononic crystal sensor with normal incidence of sound
VL - 186
ER -
TY - CONF
AU - Hoof, C.
AU - Wetzlar, D.
AU - Henning, Bernd
ID - 13880
TI - 3.2 - Infrared reflectance measurements of thin films with time variable surface roughness or texture
ER -
TY - CONF
AU - Ester, S.
AU - Struschka, M.
AU - Henning, Bernd
ID - 13865
TI - 3.2.3 - Direktgravimetrischer Partikelmasse-Sensor zur quasikontinuierlichen Emissionsmessung
ER -
TY - CONF
AU - Bause, F.
AU - Henning, Bernd
ID - 13864
TI - 5.3.1 - Ein ultraschallbasiertes inverses Messverfahren zur Charakterisierung viskoelastischer Materialparameter von Polymeren
ER -
TY - CONF
AU - Walther, Andrea
AU - Bause, Fabian
AU - Henning, Bernd
ID - 13959
TI - A Comparison of Alternative Ways to Identify Singular Matrices
ER -
TY - CONF
AU - Dreiling, Dmitrij
AU - Feldmann, Nadine
AU - Henning, Bernd
ID - 12952
KW - piezoelectric materials
KW - piezoelectric properties
KW - DC bias field
KW - non-linear material parameters
TI - A DC bias approach to the characterisation of non-linear material parameters of piezoelectric ceramics
ER -
TY - CONF
AU - Kulshreshtha, Kshitij
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Unverzagt, Carsten
ID - 13956
TI - A modified electrode topology with increased sensitivity of electrical impedance to piezoelectic material parameters
ER -
TY - CONF
AU - Hetkämper, Tim
AU - Krumme, Matthias
AU - Dreiling, Dmitrij
AU - Claes, Leander
ID - 19502
T2 - SEFI 48th Annual Conference Proceedings - Engaging Engineering Education
TI - A modular, scalable open-hardware platform for project-based laboratory courses in electrical engineering studies
ER -
TY - JOUR
AU - Unverzagt, Carsten
AU - Olfert, Sergei
AU - Henning, Bernd
ID - 13888
JF - Physics Procedia
SN - 1875-3892
TI - A new method of spatial filtering for Schlieren visualization of ultrasound wave fields
ER -
TY - CONF
AU - Feldmann, Nadine
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 15164
T2 - 2019 International Congress on Ultrasonics
TI - A sensitivity-based optimisation procedure for the characterisation of piezoelectric discs
ER -
TY - CONF
AB - The appliance of time-reversal acoustics to classical trans-ducer design, medical, technical or audible range applica-tions brings forward new ideas whenever we need both, focusing acoustical energy in time and space. Unfortunately, the spatiotemporal focusing is limited through the amount of applied transducer elements as well as the ergodicity and randomness of the cavity [1]. This paper will show how the simulated annealing technique, a multi-objec¬tive optimiza-tion algorithm [2], is used to increase the nar¬rowness of the refocused spot by breaking up randomness for the benefit of ergodicity in a predetermined cavity.
AU - Rautenberg, Jens
AU - Olszewski, Dirk
AU - Henning, Bernd
ID - 15365
SN - 2-9521105-2-2
T2 - Proceedings of the Joint Congress CFA/DAGA 2004
TI - A Space Optimization Method for Time-Reversal Super-Focusing
ER -
TY - CONF
AU - Claes, Leander
AU - Chatwell, René Spencer
AU - Vrabec, Jadran
AU - Henning, Bernd
ID - 6556
SN - 978-3-9816876-4-4
T2 - PROCEEDINGS -- AMA Conferences 2017
TI - A Spectral Approach to Acoustic Absorption Measurement
ER -
TY - CONF
AU - Bause, F.
AU - Rautenberg, J.
AU - Henning, Bernd
ID - 13879
TI - A3.2 - Design, modeling and identification of an ultrasonic composite transducer for target impedance independent short pulse generation
ER -
TY - JOUR
AU - Claes, Leander
AU - Hülskämper, Lars Moritz
AU - Baumhögger, Elmar
AU - Feldmann, Nadine
AU - Chatwell, René Spencer
AU - Vrabec, Jadran
AU - Henning, Bernd
ID - 13143
JF - tm - Technisches Messen
SN - 2196-7113
TI - Acoustic absorption measurement for the determination of the volume viscosity of pure fluids / Messverfahren für die akustischen Absorption zur Bestimmung der Volumenviskosität reiner Fluide
ER -
TY - CONF
AU - Claes, Leander
AU - Jäger, Axel
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Webersen, Manuel
AU - Kupnik, Mario
AU - Henning, Bernd
ID - 6557
SN - 978-3-9816876-4-4
T2 - PROCEEDINGS -- AMA Conferences 2017
TI - Acoustic Material Characterization of Additively Manufactured Components
ER -
TY - CONF
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Brockschmidt, Tobias
AU - Rump, Friedhelm
AU - Webersen, Manuel
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 6568
T2 - Sensoren und Messsysteme
TI - Acoustic material characterization of prestressed, plate-shaped specimens
ER -
TY - CONF
AB - In the 1950's many investigations have been made in measuring the Young's and the shear modus of isotropic materials with acoustic waves. Therefore both the longitudinal and transversal sound velocities have been determined with only one specimen, that had to be large in comparison to the wavelength (Brown, Reynolds, Dunegan). Therewith the method was suited only for low absorbing materials. In the 1990's further developments led to mono mode rods to describe viscoelastic properties. Their diameters had to be very small for high frequencies, thus giving practical values up to 65 kHz (Benatar). This contribution is about a tubular multi mode specimen and its application for the simultaneous measurement of the abovementioned acoustic properties at high frequencies.
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 15358
TI - Acoustic properties of highly attenuating isotropic media
ER -
TY - CONF
AB - The continuous measurement of rheological properties (density and viscosity) or material properties (concentration of selected substances) of liquid mixtures in the chemical industry or in the food industry is a great challenge to this day. Standard chemical sensors are often not suitable for industrial processes because of their slow sensor response and their limited robustness due to the direct contact to process media. Ultrasonic sensor systems meet the practical requirements of a chemical sensor quite well. Current ultrasonic sensor systems are already widely used as acoustic chemical sensors to measure concentration of selected substances or to monitor the course of polymerization, crystallization or fermentation processes. Useable acoustic properties for the characterization of liquid mixtures are sound velocity, sound absorption and acoustic impedance in consideration of temperature. This contribution will give a short overview of the state of the art and several trends for the use of ultrasonic sensor systems in process applications. Currently there are many activities to use acoustic waveguides for above mentioned sensor applications. By means of two selected examples (density measurement and determination of acoustic properties of highly absorbing synthetic polymers) it will presented new developed measurement principles using acoustic waveguides.
AU - Henning, Bernd
AU - Rautenberg, Jens
ID - 15337
TI - Acoustical waveguides for sensor applications
ER -
TY - GEN
AU - Bause, Fabian
AU - Henning, Bernd
ID - 14552
TI - Adaptives Mode-Tracing und numerische Stabilisierung modellierter Anregungsstrukturen für die halbanalytische Simulation geführter Wellen
ER -
TY - GEN
AU - Claes, Leander
AU - Zeipert, Henning
AU - Koppa, Peter
AU - Tröster, Thomas
AU - Henning, Bernd
ID - 6594
TI - Additiv gefertigte, akustische Diffusor-Strukturen für Ultraschallanwendungen
ER -
TY - CONF
AU - Claes, Leander
AU - Zeipert, Henning
AU - Koppa, Peter
AU - Tröster, Thomas
AU - Henning, Bernd
ID - 6559
T2 - Proceedings of Meetings on Acoustics
TI - Additively manufactured acoustic diffuser structures for ultrasonic measurement applications
ER -
TY - CONF
AU - Webersen, Manuel
AU - Hüttner, Matthias
AU - Woitschek, Fabian
AU - Moritzer, Elmar
AU - Henning, Bernd
ID - 10135
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2019
TI - Akustische Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften künstlich gealterter Polymere
ER -
TY - CONF
AU - Webersen, Manuel
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Düchting, Julia
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 6578
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2018
TI - Akustische Charakterisierung der richtungsabhängigen elastischen Eigenschaften faserverstärkter Kunststoffe
ER -
TY - JOUR
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Düchting, Julia
AU - Webersen, Manuel
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 6567
IS - 85
JF - tm - Technisches Messen
KW - Continous-fibre reinforced plastics
KW - material parameters
KW - orthotropy
KW - ultrasonics
SN - 0171-8096
TI - An acoustic waveguide-based approach to the complete characterisation of linear elastic, orthotropic material behaviour
VL - 2018
ER -
TY - JOUR
AB - An approach for the non-destructive characterisation of adhesive bonds using guided ultrasonic waves is presented. Pulsed laser radiation is used to thermoacoustically excite broadband ultrasonic waves in a multi-layered sample, consisting of a metal plate adhesively joined to a polymeric layer using synthetic resin. The resulting signals are received by a purpose-built piezoelectric transducer. Varying the distance between excitation and detection yields spatio-temporal measurement data, from which the dispersive properties of the propagating waves can be inferred using a two-dimensional Fourier transform, assuming the plates to act as coupled waveguides. Coupled multi-layered waveguides show an effect referred to as mode repulsion, where the distance between certain modes in the frequency-wavenumber domain is assumed to be a measure of coupling strength. Measurements at different stages of curing of the adhesive layer are performed and evaluated. A comparison of the results shows changes in the dispersive properties, namely an increased modal bandwidth for the fully cured sample as well as an increased modal distance.
AU - Zeipert, Henning
AU - Claes, Leander
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Lugovtsova, Yevgeniya
AU - Nicolai, Marcel
AU - Prager, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 27367
JF - at - Automatisierungstechnik
SN - 2196-677X
TI - An approach to adhesive bond characterisation using guided acoustic waves in multi-layered plates
ER -
TY - CONF
AU - Moritzer, Elmar
AU - Hüttner, Matthias
AU - Henning, Bernd
AU - Webersen, Manuel
ID - 13215
TI - An Approach to Non-Destructive Testing of Aged Polymers
ER -
TY - JOUR
AB - An explicit approach using symplectic time integration in conjunction with traditional finite difference spatial derivatives to solve the wave equation in moving media is presented. A simple operator split of this second order wave equation into two coupled first order equations is performed, allowing these split equations to be solved symplectically. Orders of symplectic time integration ranging from first to fourth along with orders of spatial derivatives ranging from second to sixth are explored. The case of cylindrical acoustic spreading in air under a constant velocity in a 2D square structured domain is considered. The variation of the computed time-of-flight, frequency, and wave length are studied with varying grid resolution and the deviations from the analytical solutions are determined. It was found that symplectic time integration interferes with finite difference spatial derivatives higher than second order causing unexpected results. This is actually beneficial for unstructured finite volume tools like OpenFOAM where second order spatial operators are the state-of-the art. Cylindrical acoustic spreading is simulated on an unstructured 2D triangle mesh showing that symplectic time integration is not limited to the spatial discretization paradigm and overcomes the numerical diffusion arising with the in-built numerical methods which hinder wave propagation.
AU - Inguva, Venkatesh
AU - Feldmann, Nadine
AU - Claes, Leander
AU - Koturbash, Taras
AU - Hahn-Jose, Thomas
AU - Koutcherov, Vladimir
AU - Kenig, Eugeny
ID - 6579
JF - Engineering Reports
TI - An explicit symplectic approach to solving the wave equation in moving media
ER -
TY - CONF
AB - Semi-analytical approaches for the description of dispersion in acoustic waveguides are based on root finding in a characteristic function. A mode-tracing algorithm helps to find all solutions of this problem by consecutively bracketing single roots. In this contribution we present a multistage and adaptive mode-tracing algorithm, which uses an adaptive step size for the prediction of consecutive solutions as well as an adaptive estimation of the search space around these predictions. Furthermore we present a validation stage to ensure the correlation between consecutive solutions alias waveguide modes.
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 14561
TI - An improved mode-tracing algorithm to compute dispersion curves of acoustic waveguides
ER -
TY - JOUR
AU - Feldmann, Nadine
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Claes, Leander
AU - Schulze, Veronika
AU - Henning, Bernd
AU - Walther, Andrea
ID - 6562
IS - 2
JF - tm - Technisches Messen
TI - An inverse approach to the characterisation of material parameters of piezoelectric discs with triple-ring-electrodes
VL - 86
ER -
TY - CONF
AU - Krumme, Matthias
AU - Webersen, Manuel
AU - Claes, Leander
AU - Webersen, Yvonne
ID - 13943
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2020
TI - Analoge Klangsynthese zur Vermittlung von Grundkenntnissen der Signalverarbeitung an Studierende nicht-technischer Fachrichtungen
ER -
TY - GEN
AU - Olfert, Sergei
AU - Henning, Bernd
ID - 13866
TI - Analyse integral erfasster rotationssymmetrischer Schallwechseldruckverteilungen in Schlierenabbildungen
ER -
TY - CHAP
AU - Olfert, Sergei
AU - Henning, Bernd
ID - 13877
SN - 9783110408539
T2 - XXIX Messtechnisches Symposium
TI - Analyse integral erfasster Schallwechseldruckverteilungen in Schlierenabbildungen
ER -
TY - CONF
AU - Lugovtsova, Yevgeniya
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Henning, Bernd
AU - Prager, Jens
ID - 15261
T2 - 2019 International Congress on Ultrasonics
TI - Analysis of Lamb wave mode repulsion and its implications to the characterisation of adhesive bonding strength
ER -
TY - CONF
AB - Modeling and simulation play a key-role in computer-assisted design of ultrasonic sensors. The accuracy of those numerical or analytical models highly depends on the material dataset chosen as well as on the digitized simplified geometry. Thus, researchers worked on techniques how to measure material datasets of piezoceramics or passive materials (i.e. polymers) for use in simulation [Rau08] [Rup09]. Most computer models neglect the influence of adhesive bonds between those active and passive material components used to form a complete ultrasonic transducer and thus imply perfect interface layers. To gain a more accurate model one need to go further and consider non-perfect interface layers between assembly parts. Because adhesive bonds are neither necessarily isotropic nor homogeneous and their geometric dimensions are very small, we need to define effective material datasets dependent on the model used in simulation. In this contribution the indicator under study is the electric impedance of the active element. We will show the influence of different adhesives used to adhere metal electrodes on piezoceramic discs. Therefore, we use several different types of adhesives (epoxies, cyanoacrylates and perfluorpolyether grease) and different sizes of piezoceramic discs (PIC 255, manufacturer: PI Ceramic GmbH) of the same batch (thickness, diameter). The electrodes have been cut from one plate made of stainless steel using a laser to avoid uncertainty effects due to variations in material-parameters. The probes have been prepared in an air-conditioned Lab with constant temperature and humidity. The indicators considered to identify the effect of those different adhesive films are extracted from the electric impedance of the electromechanical converter.
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 14013
TI - Analyzing the effect of adhered metal electrodes on piezoelectric elements using different types of adhesives
VL - 3
ER -
TY - GEN
AU - Olfert, Sergei
AU - Henning, Bernd
ID - 13862
TI - Anwendungsm\"oglichkeiten der Schallfeldvisualisierung in der Ultraschallmesstechnik
ER -
TY - CONF
AB - Waveguide-based methods can be used for the non-destructive determination of acoustic material parameters. One of these methods is based on transmission measurements of cylindrical polymeric specimens. Here, the experimental setup consists of two transducers, which excite and receive the waveguide modes at the faces of the cylinder. The measurement, as well as a forward model, are used to determine material parameters of the polymeric specimen in an inverse approach.
1-3 piezoelectric composites are used as an active element because they can be approximated by a thickness vibration only. This allows an easy identification of Mason model parameters to characterise the transducers’ vibration behaviour.
However, sensitivity analysis shows a high uncertainty in the determination of the mechanical shear parameters due to the uniform excitation. To increase the sensitivity to these shear motions, arbitrary excitations were investigated by means of numerical simulation.
In order to be able to realise the determined optimal excitation, new transducer prototypes were designed. By subdividing the electrodes of the active element, for example, ring-shaped excitation is feasible. Furthermore, it can be shown that modelling these transducers with a one-dimensional Mason model is sufficient.
AU - Dreiling, Dmitrij
AU - Itner, Dominik
AU - Feldmann, Nadine
AU - Scheidemann, Claus
AU - Gravenkamp, Hauke
AU - Henning, Bernd
ID - 25265
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2021
TI - Application and modelling of ultrasonic transducers using 1-3 piezoelectric composites with structured electrodes
ER -
TY - GEN
AU - Webersen, Manuel
AU - Bause, Fabian
AU - Henning, Bernd
ID - 13220
TI - Application of Automatic Differentiation for the inverse parameter identification of complex-valued forward models
ER -
TY - CONF
AU - Hetkämper, Tim
AU - Koch, Kevin
AU - Webersen, Manuel
AU - Claes, Leander
ID - 47138
T2 - SEFI 51th Annual Conference Proceedings - Engineering Education for Sustainability
TI - Application-based learning of signal analysis methods with the help of a graphical open-source software
ER -
TY - CONF
AB - Currently there are ultrasonic sensors to measure flow, liquid level, concentrations or to monitor the process course. In several processes the investigated media is a mixture of liquid and solid ingredients. The use of ultrasonic sensor systems will become very complicated if gas bubbles appear at the measurement place caused by chemical reactions, high temperature or fast flow this means under typical process conditions. The appearance of gas bubbles falsifies the measured absorption and also the velocity. The sound propagation in liquid mixtures is influenced in a complex manner for instance by solid particles, rapid changes of temperature, and liquid droplets of other density in the measured liquid simultaneously. For the detailed investigation of the influence of bubbles on sound propagation, an experimental setup was build. This setup permits the comprehensive processing of transmitted and scattered signals. Using a smart signal processing it is possible to find a reliable indication for gas bubbles.
AU - Gulsch, Michael
AU - Henning, Bernd
AU - Prange, Stefan
AU - Auge, Jörg
ED - Cassereau, Didier
ID - 15381
TI - Approach of continuous characterisation of liquid multi-component mixtures
ER -
TY - GEN
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Schulze, Veronika
AU - Feldmann, Nadine
AU - Claes, Leander
ID - 8482
TI - Arbitrary sensitivity for inverse problems in piezoelectricity
ER -
TY - CONF
AU - Schröder, A.
AU - Henning, Bernd
ID - 13885
TI - B5.4 - Signal Processing for Single Transducer Distance Measurement Applications to Reduce the Blind Zone
ER -
TY - CONF
AU - Wetzlar, Dietmar
AU - Krumme, Matthias
ID - 39640
T2 - 4. CMM-Workshop Innovative Feuchtemessung in Forschung und Praxis
TI - Berührungslose Materialfeuchtemessung nach dem NIR-Prinzip bei schnell variierendem Messgutabstand
ER -
TY - CONF
AU - Claes, Leander
ID - 43229
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2023
TI - Bestimmung der Volumenviskosität mittels akustischer Absorptionsmessung
ER -
TY - GEN
AB - Impulsbasierte Ultraschallsensorsysteme zur Messung von Füllstand, Durchfluss und Konzentration sind heutzutage aufgrund ihrer Robustheit und Wartungsfreundlichkeit weit verbreitet. Probleme treten immer dann auf, wenn sich Gasblasen im Medium befinden. Diese verändern das empfangene Signal derart, dass eine exakte Messung der Schallgeschwindigkeit des flüssigen Mediums nicht mehr möglich ist. Dieser Beitrag behandelt eine neue Art der Signalauswertung, die eine zuverlässige Bestimmung der Schallgeschwindigkeit auch in diesem Fall gewährleistet. Darüber hinaus können auch Rückschlüsse auf den Gasanteil innerhalb des flüssigen Mediums gewonnen werden.
AU - Gulsch, Michael
AU - Henning, Bernd
ID - 15352
TI - Bestimmung des Anteils ungelöster Gase in flüssigen Medien
ER -
TY - CONF
AB - Bei der Ultraschall-basierten Abstandsmessung mit einem einzelnen Schallwandler ergibt sich durch das Prinzip bedingt eine Blindzone. Während und unmittelbar nach der Anregung durch das Sendesignal ist es im Allgemeinen nicht möglich, das Empfangssignal am Ultraschallwandler auszuwerten. Eine Verwendung von codierten Sendesignalen (z.B. zur Unterscheidung verschiedener Sensoren) verlängert diesen Blindbereich zusätzlich. Dieser Beitrag zeigt eine Möglichkeit zur Realisierung eines simultanen Sende- und Empfangsbetriebs mit einem einzelnen Schallwandler. Dadurch wird es möglich, die Blindzone auch bei sehr langen Sendesignalen zu eliminieren. Dazu wird der Ultraschallwandler über einen Vorwiderstand betrieben und dessen Spannung gemessen. Mittels eines mathematischen Modells kann das elektrische Sendesignal, welches am Ultraschallwandler anliegt, bestimmt werden. Die Subtraktion dieses Signals von der gemessenen Schallwandlerspannung liefert das elektrische Empfangssignal. Aufgrund von z.B. Temperatureinflüssen ändern sich die elektrischen Eigenschaften des Ultraschallwandlers ständig, wodurch eine Anpassung des Modells notwendig wird. Daher kann die Modellidentifikation nicht im Vorfeld mit einer Freifeldmessung erfolgen, sondern ist permanent während des Betriebes notwendig. Tritt dabei ein Empfangssignal z.B. infolge einer Reflexion auf, so wird die Bestimmung der Modellparameter gestört. Durch eine Bewertung der ermittelten Modelle kann die Robustheit einer Abstandsmessung erhöht werden
AU - Schröder, Andreas
AU - Henning, Bernd
ED - Service GmbH, AMA
ID - 14006
SN - 978-3-9813484-0-8
TI - Blindzonenfreie Ultraschall-Abstandsmessung mit codierten Sendesignalen
ER -
TY - CONF
AB - Currently there are pulse based ultrasonic sensor systems used to measure flow, liquid level, concentration or in process monitoring. In several processes the investigated media are a mixture of liquid and solid ingredients (emulsions, suspensions). The use of ultrasonic sensor systems will be very complicated if gas bubbles appear at the measurement place caused by chemical reactions, high temperature or fast flow that means by typical process conditions. Firstly, the appearance of gas bubbles falsifies the measured absorption. Secondly, the measured velocity is influenced by gas bubbles. In figure 1 is visible that a volume fraction of 0.1 ppm of undissolved air decreases the sound velocity by 1.4 m s-1
AU - Gulsch, Michael
AU - Henning, Bernd
ID - 15353
T2 - 2005 IEEE Ultrasonics Symposium
TI - Bubble detection and gas volume measurement in bubble loaded liquids with pulse driven measurement devices
ER -
TY - CONF
AU - Nicolai, Marcel
AU - Zeipert, Henning
AU - Lugovtsova, Yevgeniya
AU - Bulling, Jannis
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Prager, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 43234
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2023
TI - Characterization of adhesion strength using guided ultrasonic waves
ER -
TY - CONF
AU - Webersen, Manuel
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 6576
T2 - 2016 IEEE IUS~Proceedings
TI - Characterization of Continuous-fiber Reinforced Thermoplastics Using Thermoacoustically Excited Ultrasonic Lamb Waves
ER -
TY - CONF
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Webersen, Manuel
AU - Düchting, Julia
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 9718
T2 - 45th Annual Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation
TI - Characterization of the linear-acoustic material behavior of fiber-reinforced composites using lamb waves
VL - 38
ER -
TY - CONF
AB - In den bekannten grundlegenden Ausf¨uhrungen zur Erzeugung hörbaren Schalls durch Eigendemodulation amplitudenmodulierten
Leistungsultraschalls (siehe u.a. Westervelt, Berktay) wird von zwei räumlich übereinander
liegenden Wellen unterschiedlicher Frequenz im nichtlinearen Medium ausgegangen, so dass neben ihren
Harmonischen auch Summen- und Differenzfrequenzen entstehen. Die perfekte räumliche Ueberdeckung
der Wellen im Freifeld kann mit herkömmlichen Schallwandlern allerdings nur unzul¨anglich erreicht werden.
Trotzdem sind in der Vergangenheit einige so genannte parametrische Lautsprecher entwickelt worden. Um
annähernd die erwähnten Voraussetzungen zu gewährleisten, sind gängige Systeme mit einem Durchmesser
von ca. 30 cm relativ groß. Dies soll auch dem angestrebten Sekundärschalldruck Rechnung tragen, der linear
mit der effektiv abstrahlenden Fl¨ache wächst. Zum Aufbau dieser großen Flächen werden teilweise viele
kleine Ultraschallwandler zu einem Array zusammengesetzt. Der hohe Preis einzelner Wandler aber auch
die notwendige Sortierung beispielsweise bezüglich ihrer Mittenfrequenz macht den Aufbau solcher Systeme
aufwändig. Erst am vollständig aufgebauten Array werden schließlich Frequenzgang und Richtcharakteristik
des Sekundärschalls ermittelt. Im Sinne kürzerer Entwicklungszeiten und -kosten wäre es wünschenswert,
bereits vor dem Aufbau des Arrays allein durch Untersuchung des einzelnen Ultraschallwandlers eine Prognose
über die zu erwartenden Eigenschaften des Gesamtsystems vornehmen zu können. In diesem Beitrag
wird ein Versuchsaufbau vorgestellt, der unter strenger Beachtung der anfangs erwähnten Voraussetzungen
die parametrische Schallerzeugung mit nur einem Ultraschallwandler kleiner Baugröße erlaubt. Die Frequenzg
änge des Sekundärschalls von Einzelelement und Array werden bei entsprechender Distanz gegen¨ubergestellt.
Vorzüge des neuen Messaufbaus, beispielsweise die Möglichkeit zur Variation von Druck, Temperatur
oder Luftfeuchtigkeit, um atmosphärische Einflüsse auf die parametrische Schallerzeugung zu untersuchen,
werden skizziert
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ED - Fastl, Hugo
ED - Fruhmann, Markus
ID - 15359
SN - 3-9808659-1-6
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA '05
TI - Charakterisierung einzelner Ultraschallwandler für den Aufbau eines mehrelementigen parametrischen Lautsprechers
ER -
TY - JOUR
AB - In this contribution, possibilities and methods for computer-assisted design of ultrasound transducers are described. These transducers are essential for an ultrasonic sensor design, e.g. for continuous non-invasive determination of quantities that are important in process technology. To achieve technical reliability and robustness, the precise determination of all acoustic properties of the used sensor materials is of great importance. Problem-oriented modeling, numerical simulation, special optimization algorithms and improved methods for the visualization of propagating waves offer new and promising possibilities for developing ultrasonic transducers with enhanced properties.
AU - Henning, Bernd
AU - Rautenberg, Jens
AU - Unverzagt, Carsten
AU - Schröder, Andreas
AU - Olfert, Sergei
ID - 15241
IS - 124012 (11pp)
JF - Journal of Measurement Science and Technology, MST
TI - Computer assisted design of transducers for ultrasonic sensor systems
VL - 20
ER -
TY - CONF
AB - Computer aided simulation of guided acoustic waves in single- or multilayered waveguides is an essential tool for several applications of acoustics and ultrasonics (i.e. pipe inspection, noise reduction). To simulate wave propagation in geometrically simple waveguides (plates or rods), one may employ the analytical global matrix method [1]. This requires the computation of all roots of the determinate of a certain submatrix. The evaluation of all real or even complex roots is actually the methods most concerning restriction. Previous approaches base on so called mode-tracers which use the physical phenomenon that solutions (roots) appear in a certain pattern (waveguide modes) and thus use known solutions to limit the root finding algorithms searchspace with respect to consecutive solutions. As the limitation of searchspace might be unstable in some cases, we propose to replace the mode-tracer with a suitable version of an interval Newton method based on Intlab [2]. To apply this interval based method, we extended the interval and derivative computation provided by Intlab such that corresponding information is also available for Bessel functions used in the circular model (rods) of acoustic waveguides. We present numerical results of a simple acoustic waveguide and discuss extensions required for more realistic scenarios.
AU - Walther, Andrea
AU - Bause, Fabian
AU - Henning, Bernd
ID - 14008
TI - Computing roots for the analytic modeling of guided waves in acoustic waveguides
ER -
TY - JOUR
AU - Moritzer, Elmar
AU - Hüttner, Matthias
AU - Henning, Bernd
AU - Webersen, Manuel
ID - 13217
IS - 4
JF - Kunststoffe International
TI - Detecting Molecular Damage
ER -
TY - JOUR
AB - <p><strong>Abstract.</strong> In this paper, a new acoustic sensor principle for coating detection within liquid-filled tubes and containers based on mode conversion of leaky Lamb waves is introduced. Leaky Lamb waves are excited and detected by single-phase transducers, which are attached on the outer side of a tube or container. By transmission time and amplitude measurements, coating formation within the liquid-filled tube and container is detected non-invasively. This new sensor principle is subdivided into the separate considerations of Lamb wave excitation, mode conversion and inverse mode conversion. The Lamb wave excitation by a single-phase transducer is visualized by scanning laser Doppler vibrometer imaging. The mode conversion process of leaky Lamb waves is measured by membrane hydrophone measurements and Schlieren visualization; afterwards, the measured emission angles are compared with the theoretical one. The inverse mode conversion process of pressure waves back to leaky Lamb waves is visualized by Schlieren images. By merging the results of Lamb wave excitation, mode conversion and inverse mode conversion, the new sensor concept is explained. Theoretical considerations and measurement results of adhesive tape coating inside a liquid-filled plastic tube and a liquid-filled stainless steel container verify the new acoustic sensor principle. Finally the measuring sensitivity and the technical realization are discussed.</p>
AU - Schmitt, M.
AU - Schmidt, K.
AU - Olfert, S.
AU - Rautenberg, J.
AU - Lindner, G.
AU - Henning, Bernd
AU - Reindl, L. M.
ID - 13883
JF - Journal of Sensors and Sensor Systems
SN - 2194-878X
TI - Detection of coatings within liquid-filled tubes and containers by mode conversion of leaky Lamb waves
ER -
TY - CONF
AU - Claes, Leander
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 6554
KW - piezoceramics
KW - strip transducers
KW - plate waveguide
KW - dispersion diagram
T2 - Proceedings SENSOR 2015
TI - Detection of ultrasonic plate waves using ceramic strip transducers
ER -
TY - CONF
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Becker, Sebastian
AU - Webersen, Manuel
AU - Henning, Bernd
ID - 15264
SN - 978-3-9819376-2-6
T2 - SMSI 2020 - Measurement Science
TI - Determination of Murnaghan constants of plate-shaped polymers under uniaxial tensile load
ER -
TY - JOUR
AU - Claes, Leander
AU - Meyer, Thorsten
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 6555
IS - 1
JF - Journal of Sensors and Sensor Systems
SN - 2194-878X
TI - Determination of the material properties of polymers using laser-generated broadband ultrasound
VL - 5
ER -
TY - CONF
AU - Feldmann, Nadine
AU - Bause, Fabian
AU - Henning, Bernd
ID - 6583
T2 - Proceedings – AMA Conferences 2017
TI - Determining fractional Zener model parameters from low frequency DMA measurements
ER -
TY - JOUR
AU - Henning, Bernd
ID - 15364
IS - 9
JF - Technisches Messen
TI - Die akustische Impedanz als Messgröße zur Charakterisierung flüssiger Stoffsysteme
VL - 71
ER -
TY - CONF
AB - Die Modellierung bzw. das virtuelle Design von Ultraschallwandlern spielt gerade im Hinblick auf die Mannigfaltigkeit ihrer Einsatzgebiete und die stetig wachsenden Anforderungen der Industrie eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung piezoelektrischer Sensor- und Aktorsysteme. Der jeweils für eine spezielle Anwendung zu erreichende Grad der Realitätsnähe der eingesetzten Modelle ist dabei essentielle Voraussetzung für die Legitimation des virtuellen Designs. Neben idealisierten Strukturen, welche der Modellbildung unweigerlich anhaften, wird die Realitätsnähe wesentlich durch die genutzten Materialmodelle und deren Parametrisierung beeinflusst. Viele Arbeiten wurden aus diesem Grund auf dem Gebiet der akustischen Materialdaten-bestimmung sowohl passiver als auch aktiver Materialien durchgeführt. Ein Ultraschallwandler besteht nun aus einer Komposition von aktiven und passiven Elementen, welche z. B. mittels Klebungen zusammengef{\"u}gt werden. Aktuelle Praxis ist die Vernachl{\"a}ssigung der Klebschichteigenschaften oder ggf. eine Korrektur der durch die Klebschichtdicke hervorgerufene Frequenzverschiebung durch eine virtuelle Vergr{\"o}{\ss}erung eines der F{\"u}geteile. Dabei werden die Koppelbedingungen zwischen den gef{\"u}gten Materialien als ideal angenommen, was in der Realit{\"a}t jedoch nicht der Fall ist. Klebungen sind weder isotrop noch homogen aufgebaut. Des Weiteren ist ihre Dicke sehr klein, was in der Computersimulation dazu f{\"u}hrt, dass sie {\"u}ber effektive Parameter und stark vereinfachte Modelle beschrieben werden.
AU - Bause, Fabian
ID - 14010
TI - Die Auswirkung verschiedener Klebungen auf das Verhalten eines piezoelektrischen Wandlers
ER -
TY - GEN
AU - Itner, Dominik
AU - Gravenkamp, Hauke
AU - Dreiling, Dmitrij
AU - Birk, Carolin
AU - Henning, Bernd
ID - 17090
TI - Differentiation of an SBFE model in the context of material parameter determination
ER -
TY - JOUR
AU - Henning, Bernd
ID - 15324
IS - 4
JF - Technisches Messen
TI - Editorial: XXI. Messtechnisches Symposium des Arbeitskreises der Hochschullehrer für Messtechnik (AHMT), Paderborn, 20.--22.09.2007
ER -
TY - CONF
AU - Feldmann, Nadine
AU - Henning, Bernd
ID - 6584
T2 - Fortschritte der Akustik
TI - Efficient optimisation of initial values for characterising piezoelectric material parameters
ER -
TY - JOUR
AU - Itner, Dominik
AU - Gravenkamp, Hauke
AU - Dreiling, Dmitrij
AU - Feldmann, Nadine
AU - Henning, Bernd
ID - 21232
JF - Ultrasonics
SN - 0041-624X
TI - Efficient semi-analytical simulation of elastic guided waves in cylinders subject to arbitrary non-symmetric loads
ER -
TY - GEN
AU - Henning, Bernd
ID - 14554
TI - Effizientes Ultraschalltransducerdesign und Methoden zur akustischen Materialdatenbestimmung
ER -
TY - GEN
AU - Webersen, Manuel
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Brockschmidt, Tobias
AU - Rump, Friedhelm
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 6596
TI - Einfluss mechanischer Vorspannung auf das mechanische Materialverhalten von Polymeren
ER -
TY - CONF
AB - Die computergestützte Simulation geführter elastischer Wellen in ein- oder mehrschichtigen Wellenleitern ist in vielen Bereichen der akustischen Forschung ein essentielles Modellierungswerkzeug. Sie ermöglicht, auch in komplexen Systemen, eine Beschreibung der Wellenausbreitungsvorgänge, deren analytische Lösung zu aufwendig oder nicht durchführbar ist.
Im ersten Abschnitt dieses Beitrags wird auf den halbanalytischen Solver bzw. die mathematische Formulierung des die Wellenausbreitung beschreibenden Problems eingegangen. Der zweite Abschnitt beinhaltet den mehrstufigen Aufbau eines Tracing-Algorithmus, welcher den Lösungsraum des Solvers adaptiv einschränkt, so dass Leistungsfähigkeit und Robustheit des Gesamtalgorithmus gestärkt werden.
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 14563
SN - 978-3-9808659-8-2
TI - Entwicklung und Parametrisierung eines Mode-Tracing Algorithmus für halbanalytische Solver
ER -
TY - CONF
AU - Olfert, Sergei
AU - Becker, Sebastian
AU - Henning, Bernd
ID - 13861
SN - 9783939296126
T2 - Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. 2017- Fortschritte der Akustik - DAGA 2017
TI - Erweiterung des Mason-Modells zur Beschreibung eines Partikelbelags auf einer Quarzscheibe
ER -
TY - JOUR
AU - Olfert, Sergei
AU - Henning, Bernd
ID - 13863
IS - 4
JF - Technisches Messen
TI - Erweiterung des Raman-Nath-Modells zur Analyse von Schlierenabbildungen
VL - 83
ER -
TY - JOUR
AU - Claes, Leander
AU - Steidl, Carolin
AU - Hetkämper, Tim
AU - Henning, Bernd
ID - 15489
JF - arXiv.org
TI - Estimation of acoustic wave non-linearity in ultrasonic measurement systems
ER -
TY - GEN
AU - Friesen, Olga
AU - Claes, Leander
AU - Feldmann, Nadine
AU - Henning, Bernd
ID - 6558
TI - Estimation of piezoelectric material parameters of ring-shaped specimens
ER -
TY - CONF
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 6588
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2022
TI - Estimation of viscoelastic material parameters of polymers using Lamb waves
ER -
TY - CONF
AU - Jäger, Axel
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Claes, Leander
AU - Webersen, Manuel
AU - Henning, Bernd
AU - Kupnik, Mario
ID - 6565
T2 - 2017 IEEE IUS~Proceedings
TI - Evaluating the Influence of 3D-Printing Parameters on Acoustic Material Properties
ER -
TY - JOUR
AU - Schröder, Andreas
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 13887
JF - Physics Procedia
SN - 1875-3892
TI - Evaluation of cost functions for FEA based transducer optimization
ER -
TY - CONF
AU - Hetkämper, Tim
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 16076
T2 - 2019 International Congress on Ultrasonics
TI - Evolutionary algorithm for the design of passive electric matching networks for ultrasonic transducers
ER -
TY - CONF
AU - Thiel, Christian
AU - Feldmann, Nadine
AU - Henning, Bernd
ID - 6586
T2 - Sensoren und Messsysteme 2018
TI - Extraction of Interpretable Features from Temporal Measurements using Approximate Prototypes
ER -
TY - CONF
AB - For many applications like level measurement and industry robotics it is of advantage if the directional characteristic of an ultrasonic transducer is changeable or adaptable for the improvement of spatial resolution. Often this goal is reached with the use of ultrasonic transducer arrays, which elements are driven with phase shifted excitation signals. One disadvantage of these solutions is the great effort for building such an array and the multi-channel sensor electronics. In this contribution the directional characteristic of a single air transducer with segmented electrodes is analyzed. Therefore a variable script based finite element model is used to discover the influence of different electrode configurations on the directional characteristic of a single piezoceramic transducer. Especially the influence on the angle of beam and the near field length are evaluated. The used variable model permits an optimization of the configuration with regards to the mentioned criteria. The findings will be used for the development of a level measurement system for bulk solids.
AU - Unverzagt, Carsten
AU - Henning, Bernd
ID - 14550
KW - Elektrode
TI - Finite element simulation of single ultrasonic transducer with segmented electrodes to adjust the directional characteristic
ER -
TY - CONF
AB - In vielen verfahrenstechnischen Prozessen ist die kontinuierliche Regelung von Prozessgrößen für einen stabilen und sicheren Betrieb eine wichtige Vorraussetzung. Die Erfassung der Zielgrößen geschieht aufgrund von hoher Robustheit und Wartungsfreundlichkeit zunehmend mit akustischen Messverfahren. Besonders impulsbasierte Messsysteme werden häufig zur Messung von Durchfluss, Füllstand und in der Flüssigkeitsanalytik auch zur Konzentrationsmessung benutzt. Dabei führen am Messort auftretende Gasblasen zu großen messtechnischen Problemen. Sie verändern die gemessenen akustischen Stoffkenngrößen, wodurch es zur fehlerhaften Regelung bestimmter Prozesszielgrößen kommt.
AU - Gulsch, Michael
AU - Henning, Bernd
ED - Fastl, Hugo
ED - Fruhmann, Markus
ID - 15354
SN - 3-9808659-1-6
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA '05
TI - Gasvolumenmessung in blasenbeladenen Flüssigkeiten
ER -
TY - JOUR
AU - Rautenberg, Jens
AU - Bause, Fabian
AU - Henning, Bernd
ID - 13886
JF - tm - Technisches Messen
SN - 0171-8096
TI - Geführte akustische Wellen zur Flüssigkeitscharakterisierung
ER -
TY - JOUR
AB - Das Spektrum akustischer Wellenleiter zur Flüssig-keitscharakterisierung reicht von der Seismologie und Geophysik mit Wellenleiterdimensionen von einigen km über die zerstörungsfreie Prüfung bis hin zur Prozessmesstechnik mit Sensordimensio-nen von wenigen mm. In diesem Beitrag wird ein phänomenologischer Weg zur Klassifizierung der Wellenleiter entwickelt, wobei stets die Oberflä-chenauslenkungen an der Wellenleitergrenze und die Anzahl der an der Wellenausbreitung beteiligten Moden Berücksichtigung finden. Im weiteren Verlauf werden Möglichkeiten zur Modellierung, Simulation und Messung multimodaler Wellenausbreitung im akustischen Wellenleiter gezeigt.
AU - Rautenberg, Jens
AU - Bause, Fabian
AU - Henning, Bernd
ID - 14003
IS - 3
JF - Technisches Messen
TI - Geführte akustische Wellen zur Flüssigkeitscharakterisierung
VL - 79
ER -
TY - CONF
AB - In non-destructive testing (NDT) with ultrasound the emission of short pulses is essentially if the echoes of nearby obstacles should be separated from the emitted signal. In this contribution a new approach is shown how to gene-rate a short ultrasonic pulse using a 3$-$1 composite transdu-cer. Therefore the ceramic bars, which are embedded in a polymer matrix, will be regarded as an exciter for the entire structure. After the pulse excitation the same bars can also be used for active damping to increase the bandwidth of the entire system. The Mason model serves as a basis for the de-scription of the ultrasonic transducer and is extended to the composite structure. The excitation signal is adaptively mo-dified by a suitable signal processing. Therefore the changes of boundary conditions, like the ambient temperature or acoustic impedance of adjacent media are considered.
AU - Rautenberg, Jens
AU - Olfert, Sergei
AU - Henning, Bernd
ID - 15242
TI - Generating of short ultrasonic pulses using active damping
ER -
TY - JOUR
AU - Webersen, Manuel
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Düchting, Julia
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 6577
JF - Ultrasonics
TI - Guided ultrasonic waves for determining effective orthotropic material parameters of continuous-fiber reinforced thermoplastic plates
VL - 84
ER -
TY - GEN
AU - Feldmann, Nadine
AU - Bause, Fabian
AU - Henning, Bernd
ID - 15176
TI - GUM-konforme Unsicherheitsabschätzung bei inversen Problemen am Beispiel akustischer Transmissionsmessungen
ER -
TY - GEN
AU - Bause, Fabian
ID - 14553
TI - Halbanalytische Modellierung akustischer Wellenausbreitung im ein- und mehrschichtigen Wellenleiter
ER -
TY - CONF
AU - Claes, Leander
AU - Feldmann, Nadine
AU - Schulze, Veronika
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Walther, Andrea
AU - Henning, Bernd
ID - 6553
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2022
TI - Identification of piezoelectric material parameters using optimised multi-electrode specimens
ER -
TY - CONF
AB - When performing measurements, the effects of the measurement system itself on the measured data generally must be eliminated. Consequently, those effects, i.e. the system’s dynamic behavior, need to be known. For the piezo-composite transducers in an ultrasonic transmission line, a model based approach is used to describe their dynamic behavior and take into account its dependence on the environment temperature and the acoustic impedance of the target medium. Temperature-dependent model parameters are presented, which are obtained by performing a multiplepart identification process on the transducer model, based on electrical impedance measurements [1]. The identification process uses an inverse approach for optimizing a subset of the model parameters. Additionally, algorithmic differentiation methods are used to determine accurate derivatives. In a final optimization step, impedance measurements taken at different temperatures are used to determine the temperature dependencies of the model parameters. These can then be used to assess the plausibility of the identification results. Additionally, the parameters can be expressed as polynomials in the temperature to take different operating conditions into account.
AU - Webersen, Manuel
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 13222
KW - piezo-composite
KW - transducer
KW - temperature dependency
KW - identification
KW - plausibility
T2 - AMA Conferences 2015
TI - Identification of temperature-dependent model parameters of ultrasonic piezo-composite transducers
ER -
TY - GEN
AU - Webersen, Manuel
AU - Karzellek, Michael
AU - Bause, Fabian
AU - Henning, Bernd
ID - 13224
TI - Implementation and uncertainty analysis of a test device for electrical impedance measurements using vector network analyzers
ER -
TY - CONF
AU - Dreiling, Dmitrij
AU - Itner, Dominik
AU - Hetkämper, Tim
AU - Birk, Carolin
AU - Gravenkamp, Hauke
AU - Henning, Bernd
ID - 45205
SN - 978-3-9819376-8-8
T2 - SMSI 2023 Conference
TI - Improved determination of viscoelastic material parameters using a pulse-echo measurement setup
ER -
TY - CONF
AB - Single transducer distance sensors have a blind zone because normally the electrical received signal cannot be detected during transmitting. There are several approaches to realize a simultaneous transmit and receive operation. Digital signal processing is the best solution for narrow band systems (air ultrasound transducer) especially when the transmitted signal is coded. Thereby a mathematical model is used to estimate the electrical received signal. A drawback of the digital signal processing is the required computing time to estimate the model and the time of flight of an echo. In this contribution the computing time is reduced significantly by using base band signals for the signal processing. The signal-processing is subdivided into the following steps: Preprocessing, model identification, estimation of the received signal and echo detection. Beside the model identification the signal-preprocessing is an important part of the system. It depends on the time of flight of an echo (close echo, far echo) and the state of the system (single measurement, averaging). The whole system is evaluated with measurements using a 40 kHz air ultrasound transducer in front of a reflector with varying distances between 0 mm and 1000 mm.
AU - Schröder, Andreas
AU - Henning, Bernd
ID - 13957
T2 - Proceedings of the International Conference on Acoustics
TI - Improved Signal Processing for an Ultrasonic Distance Sensor with Reduced Blind Zone
ER -
TY - CONF
AB - In single transducer applications it would be desirable if the received electrical signal (echo signal) could be evaluated during transmitting. Thereby it is possible to measure very short distances. There are some solutions to realize this, but they have one limitation which prevents the usage in many industrial application. They need a calibration without an echo. The main problem is that this calibration has to be repeated whenever the process parameters like temperature or acoustic load change. This contribution presents an approach which uses a model identification based on different successive measurements which may include echoes. It is done by an impulse response decomposition followed by a principle component analysis. Results of measurements with sine burst excitation and a reflector in front of the transducer are presented.
AU - Schröder, Andreas
AU - Henning, Bernd
ID - 14565
TI - Improved system identification for simultaneous transmitting and receiving in single transducer applications
ER -
TY - JOUR
AU - Püttmer, A.
AU - Lucklum, R.
AU - Henning, Bernd
AU - Hauptmann, P.
ID - 13812
JF - Sensors and Actuators A: Physical
SN - 0924-4247
TI - Improved ultrasonic density sensor with reduced diffraction influence
ER -
TY - JOUR
AB - Recently there has been increased demand for chemicaJ sensors measuring in-line the concentration of selected substances in complex liquids in order to guarantee a high product quality in the process industry. At present there is a great interest in acoustic sensor systems for concentration measurements. This article presents a new ultrasonic sensor system consisting of a miniaturized multi-sensor arrangement for the comprehensive acoustic characterization of liquid mixtures. The sensor system measures sound velocity, impedance coefficient, attenuation coefficient an9 temperature.
AU - Henning, Bernd
AU - Daur, Peter-Christoph
AU - Prange, Stefan
AU - Dierks, Karsten
AU - Hauptmann, Peter
ID - 15389
JF - Ultrasonics
TI - In-line concentration measurement in complex liquids using ultrasonic sensors
ER -
TY - GEN
AU - Henning, Bernd
AU - Daur, Peter-Christoph
AU - Prange, Stefan
AU - Dierks, Karsten
ID - 15390
TI - In-Line-Flüssigkeitsanalysator für verfahrenstechnische Prozesse
ER -
TY - CONF
AU - Dreiling, Dmitrij
AU - Itner, Dominik Thor
AU - Feldmann, Nadine
AU - Gravenkamp, Hauke
AU - Henning, Bernd
ID - 17089
TI - Increasing the sensitivity in the determination of material parameters by using arbitrary loads in ultrasonic transmission measurements
ER -
TY - JOUR
AU - Kulshreshtha, Kshitij
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Unverzagt, Carsten
ID - 13895
JF - Journal of Sensors and Sensor Systems
SN - 2194-878X
TI - Increasing the sensitivity of electrical impedance to piezoelectric material parameters with non-uniform electrical excitation.
VL - 4
ER -
TY - GEN
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Claes, Leander
ID - 6569
TI - Increasing the Sensitivity of Impedance with Respect to Material Parameters of Triple-Ring Electrode Piezoelectric Transducers using Algorithmic Differentiation
ER -
TY - CONF
AU - Olfert, Sergei
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 6573
T2 - Proceedings of the International Conference on Acoustics
TI - Influence of angular radiated ultrasound waves on the Schlieren tomogram
ER -
TY - GEN
AU - Scheidemann, Claus
AU - Hemsel, Tobias
AU - Friesen, Olga
AU - Claes, Leander
AU - Sextro, Walter
ID - 51117
TI - Influence of Temperature and Pre-Stress on the Piezoelectric Material Behavior of Ring-Shaped Ceramics
ER -
TY - GEN
AU - Scheidemann, Claus
AU - Hemsel, Tobias
AU - Friesen, Olga
AU - Claes, Leander
AU - Sextro, Walter
ID - 51118
TI - Influence of Temperature and Pre-Stress on the Piezoelectric Material Behavior of Ring-Shaped Ceramics
ER -
TY - CONF
AB - In der Ultraschallmesstechnik (Abstandsmessung, NDT) ist es zur Detektion naheliegender Reflektoren bzw. zur Erfassung der Medienrückwirkung (Wirkung der akustischen Last) notwendig, die Empfangssignale auszuwerten, noch während der Schallwandler mit dem Sendesignal angesteuert wird oder die Sendesignalenergie am Schallwandler noch nicht ausreichend abgeklungen ist. In diesem Beitrag wird eine Schaltung zur Kompensation des Sendesignals beschrieben, welche die unmittelbare Auswertung des Empfangssignals ermöglicht.
AU - Schröder, Andreas
AU - Henning, Bernd
ID - 14566
SN - 978-3-9808659-8-2
TI - Interfaceschaltung für einen simultanen Sende- und Empfangsbetrieb mit einem einzelnen Ultraschallwandler
ER -
TY - JOUR
AB - The increasingly simulation-driven design process of ultrasonic transducers requires several reliable parameters for the description of the material behaviour. Exact results can only be achieved when a single specimen is used in the identification process, which typically is prone to the problem of low sensitivities to certain material parameters and thus high uncertainties. Therefore, a custom electrode topology for increased sensitivity is proposed for a piezoceramic disc. The thereupon conducted measurements of the electric impedance can be used as a starting point for an inverse approach where an equivalent simulation model is used to identify fitting material parameters. An optimisation strategy based on a preliminary sensitivity analysis is presented that leads to a good agreement between measurement and simulation. Furthermore, the proposed measurement procedure is able to evaluate the quality of the simulation model. Hence, different frequency-dependent damping models are presented and evaluated.
AU - Feldmann, Nadine
AU - Schulze, Veronika
AU - Claes, Leander
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Walther, Andrea
AU - Henning, Bernd
ID - 19313
JF - tm - Technisches Messen
SN - 2196-7113
TI - Inverse piezoelectric material parameter characterization using a single disc-shaped specimen
ER -
TY - JOUR
AU - Claes, Leander
AU - Feldmann, Nadine
AU - Schulze, Veronika
AU - Meihost, Lars
AU - Kuhlmann, Henrik
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Walther, Andrea
AU - Henning, Bernd
ID - 45445
IS - 1
JF - Journal of Sensors and Sensor Systems
TI - Inverse procedure for measuring piezoelectric material parameters using a single multi-electrode sample
VL - 12
ER -
TY - GEN
AU - Claes, Leander
AU - Meihost, Lars
AU - Jurgelucks, Benjamin
ID - 45455
TI - Inverse procedure for the identification of piezoelectric material parameters supported by dense neural networks
ER -
TY - CONF
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Claes, Leander
AU - Webersen, Manuel
AU - Henning, Bernd
ID - 6566
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2017
TI - Inverser Ansatz zur akustischen Charakterisierung plattenförmiger Materialproben
ER -
TY - GEN
AU - Johannesmann, Sarah
ID - 6560
TI - Inverses Verfahren zur Bestimmung viskoelastischer Materialparameter
ER -
TY - JOUR
AB - Acoustic waves in plates have proven a viable tool for testing and material characterisation purposes. There are a multitude of options for excitation and detection of theses waves, such as optical and piezoelectric systems. While optical systems, with thermoelastic excitation and interferometric detection, have the benefit of being contactless, they usually require rather complex and expensive experimental setups. Piezoelectric systems are more easily realised but require direct contact with the specimen and usually have a limited bandwidth, especially in case of piezoelectric excitation. In this work, the authors compare the properties of piezoelectric and optical detection methods for broad-band acoustic signals. The shape (e. g. the displacement) of a propagating plate wave is given by its frequency and wave number, allowing to investigate correlations between mode shapes and received signal strengths. This is aided by evaluations in normalised frequency and wavenumber space, facilitating comparisons of different specimens. Further, the authors explore possibilities to utilise the specific properties of the detection methods to determine acoustic material parameters.
AU - Claes, Leander
AU - Schmiegel, Hanna
AU - Grünsteidl, Clemens
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Webersen, Manuel
AU - Henning, Bernd
ID - 21067
IS - 3
JF - tm - Technisches Messen
SN - 2196-7113
TI - Investigating peculiarities of piezoelectric detection methods for acoustic plate waves in material characterisation applications
VL - 88
ER -
TY - CONF
AU - Zeipert, Henning
AU - von Germeten, Christian
AU - Friesen, Olga
AU - Claes, Leander
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Henning, Bernd
ID - 43233
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2023
TI - Investigation of change in dispersive behaviour during adhesive curing in multi-layered structures
ER -
TY - CONF
AB - Today's automotive headlights are built with transparent cover lenses. Therefore condensation of water leads to a visible optical defect. This paper presents a new approach for determination of the droplet size using colour phenomena in totally reflected light. It is based on a model of the generation of colour patterns by interference of several rays of light each multiple totally reflected inside condensed droplets. The droplet size may be determined by the colour if the contact angle is known. Measurement of both droplet size and colour all
AU - Wetzlar, Dietmar
AU - Henning, Bernd
AU - Nolte, Sascha
AU - Klahold, Jens
ID - 15351
SN - 978-3-9810993-0-0
TI - Investigation of colour phenomena in condensed water droplets
ER -
TY - CONF
AB - In optischen Messeinrichtungen (Abstandsmessung, NIR-Materialfeuchtemessung) werden häufig in einem schmalen Wellenlängenbereich strahlende, gepulste Infrarot-Emitter eingesetzt. Leistungsstarke Strahlungspulse sind notwendig, führen aber zu einer thermisch bedingten Abnahme der emittierten Strahlungsleistung und zu einer Verschiebung der Maximumwellenlänge. Die hierdurch entstehenden Messunsicherheiten werden aufgezeigt und Konzepte zu deren Verringerung dargestellt.
AU - Hoof, Christian
AU - Schlottmann, J{\
AU - Wetzlar, Dietmar
AU - Henning, Bernd
ED - Service GmbH}, AMA
ID - 14000
SN - 978-3-9813484-0-8
T2 - 16. GMA/ITG-Fachtagung. Sensoren und Messsysteme
TI - Konzepte zur Regelung der Strahlungsleistung pulsbetriebener IR-Emitter
ER -
TY - CONF
AB - Polyamid 6 (PA 6), stammend aus der Gruppe der Polykondensate, ist ein thermoplastischer Kunststoff und zeichnet sich u.a. durch eine hohe Festigkeit und Steifigkeit bei geringen Rohstoff- und Herstellungskosten aus. Das Einsatzgebiet von Polyamiden ist sehr vielseitig. Neben dem massiven Einsatz in der Textilindustrie sei beispielsweise auch der Einsatz in Seilen und Trassen, Zahnrädern und Lagern genannt. Weiterhin findet PA 6 kompositäre Verwendung als Matrixmaterial in thermoplastischen Faserverbundmaterialien (u. a. endlosfaserverstärkte Organobleche) und ist dabei vor allem für die Automobilindustrie von immens steigender Bedeutung. Neben der bei PA ausgeprägten reversiblen Polykondensation, d.h. der Reaktion des Kunststoffes mit Wasser aus der Umgebungsluft, treten irreversible Prozesse (Thermooxidation, Photooxidation, Nachkondensation, $\ldots$) auf, welche seine chemischen und mechanischen Eigenschaften beeinflussen. In diesem Beitrag sollen die Auswirkungen hydrothermischer Alterung durch Temperatur und Feuchtigkeit, auf die akustischen bzw. mechanischen Eigenschaften zum einen im hochfrequenten (Ultraschall) und zum anderen im quasistatischen Bereich charakterisiert werden. Dazu werden PA 6 Probekörper mittels Klimawechseltests künstlich gealtert und in zwei verschiedenen Versuchsaufbauten beurteilt. Zum einen werden hohlzylindrische Proben zur Charakterisierung im Ultraschallbereich (Schallgeschwindigkeit, Schallkennimpedanz, Schallabsorption) und zum anderen Schulterstäbe zur Charakterisierung der mechanischen Materialeigenschaften im quasistatischen Bereich verwendet. Die akustischen Materialkenngrößen der Ultraschallcharakterisierung und die mechanischen Materialkenngrößen aus dem quasistatischen Bereich, werden abschließend miteinander korreliert und Zusammenhänge dargestellt.
AU - Bause, Fabian
AU - Budde, Christopher
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
AU - Moritzer, Elmar
ID - 13963
TI - Korrelation hochfrequenter und quasistatischer Materialkenngrössen zur Charakterisierung verschiedener Alterungsstadien von Polyamid 6
ER -
TY - JOUR
AB - Abstract
In this paper a measurement procedure to identify viscoelastic material parameters of plate-like samples using broadband ultrasonic waves is presented. Ultrasonic Lamb waves are excited via the thermoelastic effect using laser radiation and detected by a piezoelectric transducer. The resulting measurement data is transformed to yield information about multiple propagating Lamb waves as well as their attenuation. These results are compared to simulation results in an inverse procedure to identify the parameters of an elastic and a viscoelastic material model.
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Claes, Leander
AU - Feldmann, Nadine
AU - Zeipert, Henning
AU - Henning, Bernd
ID - 30863
IS - 7 - 8
JF - tm - Technisches Messen
KW - Electrical and Electronic Engineering
KW - Instrumentation
SN - 2196-7113
TI - Lamb wave based approach to the determination of acoustic material parameters
VL - 89
ER -
TY - JOUR
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 23791
IS - s1
JF - tm - Technisches Messen
TI - Lamb wave based approach to the determination of elastic and viscoelastic material parameters
VL - 88
ER -
TY - GEN
AU - Henning, Bernd
ID - 15335
TI - Liquid analysis using acoustical sensors
ER -
TY - CONF
AB - One method to generate focused sound is to transmit amplitude modulated ultrasound of high energy in a nonlinear medium, so that sum and difference frequencies develop. Practically wide arrays of many small ultrasonic transducers are used, but the generation of very low frequencies is always weak. This contribution is about the experimental investigation of the {\textquotedbl}generation zone{\textquotedbl} -- that is the distance between the ultrasonic loudspeaker and the listener -- and the decrease of the lower frequency bound of the audible sound beam with distance. The main focus is on the experimental setup, which permits the parametric sound generation with only one ultrasonic transducer and a waveguide. In addition, the new measurement setup enables to show an additional effect: The de-coherence of the primary ultrasound wave which may be caused by saturation of air. This is why the lower frequency bound decreases as well if we approach the ultrasonic transducer.
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 15360
TI - Lower Frequency Bound of Parametric Arrays
ER -
TY - JOUR
AU - Schröder, Andreas
AU - Henning, Bernd
ID - 13884
JF - tm - Technisches Messen
SN - 0171-8096
TI - Luftultraschall-Abstandsmessung mit digitaler Signalverarbeitung zur Verkürzung des Mindestabstandes
ER -
TY - CONF
AB - Ultraschall-Abstandssensoren besitzen meist nur einen Schallwandler und dadurch Prinzip bedingt einen Mindestabstand. Eine Möglichkeit diesen Mindestabstand zu reduzieren, besteht in der Realisierung eines simultanen Sendeund Empfangsbetriebes. In diesem Beitrag wird dies durch eine digitale Signalverarbeitung realisiert. Hierzu ist es notwendig, das Schallwandlersignal und das elektrische Sendesignal zu digitalisieren. Mit der Kenntnis des Schallwandlerverhaltens sowie des elektrischen Sendesignals wird das zu erwartende Schallwandlersignal modellbasiert berechnet und vom gemessenen Schallwandlersignal subtrahiert, um so das Empfangssignal zu bestimmen. Dabei liegen die Herausforderungen in der Ermittlung der Parameter eines repräsentativen Schallwandlermodells sowie der Gewährleistung einer robusten Echodetektion.
AU - Schröder, Andreas
AU - Henning, Bernd
ID - 14007
SN - 978-3-8440-1312-2
TI - Luftultraschall-Abstandsmessung mit digitaler Signalverarbeitung zur Verkürzung des Mindestabstandes
ER -
TY - CONF
AB - Bei der Luftultraschall-Abstandsmessung mit einem einzelnen Schallwandler ist der Mindestabstand durch die Sendesignaldauer und die Ausschwingzeit des Schallwandlers begrenzt. Daher führt die Verwendung von codierten Sendesignalen, wie sie z.B. für die Unterscheidung mehrerer Sender genutzt werden können, im Allgemeinen zu einer Vergrößerung des Mindestabstandes. Dieser Beitrag zeigt, dass der Mindestabstand bei codierten Sendesignalen durch eine geeignete Signalverarbeitung, bei der eine Trennung des Sende- und Empfangssignals erfolgt, deutlich verringert werden kann.
AU - Schröder, Andreas
AU - Henning, Bernd
ID - 14548
TI - Luftultraschall-Abstandsmessung mit verkürztem Mindestabstand
ER -
TY - CONF
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Feldmann, Nadine
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
AU - Walther, Andrea
ID - 6572
T2 - Proceedings of Meetings on Acoustics
TI - Material parameter determination of a piezoelectric disc with triple-ring-electrodes for increased sensitivity
ER -
TY - GEN
AU - Claes, Leander
AU - Feldmann, Nadine
AU - Henning, Bernd
ID - 6593
TI - Materialparameter von bleihaltigen und bleifreien Piezokeramiken und ihre Bedeutung in der Anwendung
ER -
TY - CONF
AU - Zeipert, Henning
AU - Claes, Leander
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Webersen, Manuel
AU - Lugovtsova, Yevgeniya
AU - Prager, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 22013
TI - Measurement and Simulation of Lamb Waves in Adhesive-bonded Multilayer Systems
ER -
TY - CONF
AB - There are a couple of acoustic systems that are well suited for continuous and reliable concentration measurement of liquids, but the reliability is a great challenge: Most systems determine the amplitude ratio of deflected ultrasound bursts at different boundaries as well as the sound velocity of the liquid in order to calculate its acoustic impedance and therewith its density. The problem is the sensitivity of variations of reference material properties as well as abrasion or soiling of the boundaries. This contribution is about a new model-based method that uses the whole surface of an acoustic waveguide as reference boundary. On the one hand the integral over a large boundary decreases influence of small boundary defects. On the other hand it is possible to analyze different modes of sound in the fluid. This redundancy can be used to increase reliability. The decomposition of the received signal in its modal components by means of principle component analysis will be discussed in detail. It will be shown that it is possible to determine the amplitudes of each mode by means of one measured signal at the end of the waveguide, even if the transducer and the electronic components are of very simple kind
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 15338
T2 - Proceedings of the International Congress on Ultrasonics
TI - Measurement of the acoustic properties of highly absorbing synthetic polymers
ER -
TY - JOUR
AU - Claes, Leander
AU - Chatwell, René Spencer
AU - Baumhögger, Elmar
AU - Hetkämper, Tim
AU - Zeipert, Henning
AU - Vrabec, Jadran
AU - Henning, Bernd
ID - 22925
JF - Measurement
SN - 0263-2241
TI - Measurement procedure for acoustic absorption and bulk viscosity of liquids
ER -
TY - GEN
AU - Schröder, Andreas
AU - Rautenberg, Jens
AU - Behlen, H.
AU - Ziegler, Horst
AU - Unverzagt, Carsten
AU - Gaugler, Ulrich
AU - Glatter, T.
AU - Horrn, R.
AU - Kroemer, H.
AU - Schmidt-Schoenian, Axel
AU - Sonnenberg, Hans-Michael
AU - Henning, Bernd
ID - 14567
TI - Messrohr für einen Ultraschall-Durchflussmesser und Ultraschall Durchflussmesser
ER -
TY - JOUR
AU - Rautenberg, Jens
AU - Bause, Fabian
AU - Henning, Bernd
ID - 13881
JF - tm - Technisches Messen
SN - 0171-8096
TI - Messsystem zur Bestimmung akustischer Kenngrößen stark absorbierender, transversal isotroper Kunststoffe
ER -
TY - CONF
AB - Es wird ein Wellenleiter basiertes Messsystem vorgestellt, mit dem anhand einer einzigen Transmissionsmessung alle Daten bestimmt werden können, die zur Simulation von Schallausbreitungsphänomenen in stark absorbierenden und schwach anisotropen Materialien erforderlich sind. Auf diese Weise ist es fortan möglich die akustischen Kenngrößen (winkel- und frequenzabhängige Schallgeschwindigkeiten und frequenzabhängige Absorption) verschieden konditionierter Materialproben (Temperatur, Feuchtigkeit, Alter) simultan zu erfassen. Genutzt wird dazu die mehrmalige Modekonversion an den Mantelflächen eines hohlzylindrischen akustischen Wellenleiters, wonach ein Empfangssignal mehrere Signalgruppen aufweist, deren absolute Laufzeit, Laufzeitdifferenzen und Amplituden in Abhängigkeit der Materialkenngrößen stark variieren. Grundlegend für die realisierte und in diesem Beitrag beschriebene inverse Bestimmung der akustischen Kenngrößen ist ein ganzheitliches Modell der Schallanregung, -ausbreitung und -detektion, welches die schnelle Berechnung der Empfangssignale erlaubt. Die gezielte Variation der Modell-Eingangsgrößen führt schließlich zu einer bestmöglichen Übereinstimmung zwischen berechneten und gemessenen Empfangssignalen, sodass die final angesetzten Modell-Eingangsgrößen eine gute Approximation der gesuchten materialspezifischen akustischen Kenngrößen darstellen. Im Rahmen dieses Beitrags werden der Messaufbau, wesentliche Teile der Modellierung sowie die grundätzliche Vorgehensweise zur Anwendung der inversen Messmethode gezeigt. Anhand gemessener, berechneter und mittels Finiter Elemente Methode simulierter Signale wird das Verfahren für einen Werkstoff, spritzgegossenes Polypropylen, demonstriert.
AU - Rautenberg, Jens
AU - Bause, Fabian
AU - Henning, Bernd
ED - Service GmbH, AMA
ID - 14004
SN - 978-3-9813484-0-8
TI - Messsystem zur Bestimmung akustischer Kenngrößen stark absorbierender, transversal isotroper Kunststoffe
ER -
TY - CONF
AB - Die kontinuierliche und zuverlässige Konzentrationsmessung in Flüssigkeiten
ob zur Dosierung oder Prozessverfolgung stellt auch heute noch eine große
messtechnische Herausforderung dar. Akustische Sensorsysteme sind für diese
Messaufgabe insbesondere unter industriellen Einsatzbedingungen prädestiniert.
Es gibt eine Vielzahl verschiedener sorgfältig entworfener Ultraschallsensoren,
die diese Aufgabe durch Bestimmung der Schallgeschwindigkeit und
der akustischen Impedanz lösen. Sie basieren meist auf senkrechten Durchgängen
des Schalls durch Grenzschichten, was sie sehr empfindlich gegenüber Ablagerungen
macht.
Dieser Beitrag liefert einen neuen Ansatz, indem die gesamte Oberfläche des
Messraumes als akustischer Wellenleiter gestaltet und genutzt wird. Es hat sich
gezeigt, dass sich durch Ausnutzen verschiedener Simulationswerkzeuge die
Hauptkomponenten eines Empfangssignals berechnen lassen, die eindeutig den
verschiedenen modalen Anteilen zugeordnet werden können. Damit ist es möglich,
allein aus dem Empfangssignal eines herkömmlichen Ultraschallwandlers
auf die modalen Anteilsfaktoren zu schließen. Mit Hilfe dieser Koeffizienten
und eines Modells des akustischen Wellenleiters lässt sich ein Gleichungssystem
aufstellen, das den Zusammenhang zwischen Dissipation in der Flüssigkeit
sowie der durch Wellenleitergeometrie und Impedanzverhältnisse bedingten
Signaldämpfung und den Amplituden der modalen Anteilsfaktoren beschreibt.
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 15349
SN - 978-3-8322-5419-3
TI - Messung der akustischen Impedanz einer Flüssigkeit in einem akustischen Wellenleiter
ER -
TY - GEN
AU - Claes, Leander
ID - 6592
TI - Messverfahren für die akustische Absorption zur Bestimmung der Volumenviskosität
ER -
TY - GEN
AU - Henning, Bernd
ID - 15238
TI - Methoden und Werkzeuge für einen effizienten Ultraschallsensorentwurf
ER -
TY - GEN
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Feldmann, Nadine
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 6550
TI - Methoden zur Zeit-Frequenz-Analyse bei der Untersuchung dispersionsbehafteter Signale
VL - 8
ER -
TY - CONF
AU - Fischer, Balthasar
AU - Claes, Leander
ID - 6564
T2 - INTER-NOISE 2016
TI - Miniaturized all-optical Sound Pressure Sensor
ER -
TY - CONF
AB - Several ultrasonic approaches for material determination are formulated in terms of an (nonlinear) inverse problem, e.g. immersion technique (Castaings et al. (2000)) or plate-waveguide techniques (Marzani et al. (2012)). In this contribution we focus on cylindrical waveguides for ultrasonic material determination and especially on the sensitivity of recorded transmission signals to the material properties. We utilize composite scaled sensitivities to determine the information content that can be achieved by the setup to certain parameters and discuss the limitations of the approach.
AU - Bause, Fabian
AU - Gravenkamp, Hauke
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 13892
KW - Sensitivity inverse problem ultrasonic material determination
TI - Model based sensitivity analysis in the determination of viscoelastic material properties using transmission measurements through circular waveguides
ER -
TY - CONF
AU - Bause, Fabian
AU - Brückner, Christoph
AU - Miedl, Jens
AU - Henning, Bernd
ED - Gesellschaft im VDE}, Informationstechnische
ID - 13945
SN - 9783800736225
T2 - Beiträge der 17. ITG/GMA-Fachtagung
TI - Model based sensitivity analysis of Leaky-Lamb wave propagation to the variation of viscous lubricant properties
ER -
TY - CONF
AB - Simultaneous transmitting and receiving (STaR) enhances the utilization of single transducer ultrasound measurement systems. In distance measurement applications the dead zone can be reduced to nearly zero, independent of the transmitted signal. So it is possible to transmit codedsignals to identify different sensors without increasing the minimum distance. The electrical transducer signal consists of the electrical transmitted and received signal. A separation of these two signals can be done with a mathematical model of the electrical system. For this purpose it is necessary to digitize the electrical transducer signal. Due to the relative small amplitude of the received signal compared to the transmitted signal amplitude, a high resolution analog to digital converter (ADC) is needed. This leads to high requirements for the ADC. The necessary resolution limits the sample rate of the ADC. By down mixing the transducer signal using a coherent quadrature demodulation (CQD), as used in many high frequency ultrasound applications, the sample rate of the ADC can be reduced. In this contribution an airborne ultrasound distance measurement system with reduced dead zone is used to analyze the effects of this concept to the signal conditioning, system identification and system performance. The approach is compared with a system without CQD and an ADC with a lower resolution but a higher sample rate. By analyzing the pros and cons of both systems the usability of a CQD based system for a STaR application is evaluated. The distance measurement system used for the experiments is based on a 40 kHz airborne ultrasonic transducer. A gyrator based transmit amplifier delivers a system bandwidth of about 10 kHz. In the experiments, coded transmitted signals are used to measure the distance to a metal reflector. The main objectives are short distances between 0 mm and 200 mm. Here a separation of transmitted and received signal is necessary. The reflector distance is calculated by a cross correlation between transmitted and received signal.
AU - Schröder, Andreas
AU - Henning, Bernd
ID - 14549
TI - Model based separation of transmitted and received signal for single transducer distance measurement applications
ER -
TY - GEN
AU - Bause, Fabian
AU - Webersen, Manuel
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 13213
TI - Modeling and inverse identification of a high bandwidth ultrasonic measurement setup based on piezoelectric 1-3 composites
ER -
TY - GEN
AU - Bause, Fabian
AU - Webersen, Manuel
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 13214
TI - Modellbasierte inverse Identifikation von Ultraschall-Transducern anhand der elektrischen Eingangsimpendanz
ER -
TY - CONF
AB - Zur schnellen und berührungslosen Materialfeuchtebestimmung wird unter anderem die Infrarotreflexionsmessung ge-nutzt. In dieser Untersuchung wird das Trocknungsverhalten von Dispersionslack auf einem rauen Substrat mit einer Multidetektoranordnung untersucht. Durch diese Anordnung ist es möglich, gerichtete und diffuse Strahlungsanteile zu detektieren, wodurch zeitvariable Glanzeffekte an der Lackoberfläche miterfasst werden. Mit Hilfe eines Raytracing-Algorithmus wird die Trocknung eines Dispersionslackes simuliert und anhand von Messdaten mit einem FTIR-Spekt-rometer verifiziert.
AU - Hoof, Christian
AU - Appelhans, Silke
AU - Henning, Bernd
ID - 13947
TI - Modellgestützte Analyse des Trocknungsverhaltens von Dispersionslacken aus Daten einer NIR-Multidetektoranordnung
ER -
TY - JOUR
AB - Zur berührungslosen Materialfeuchtebestimmung wird unter anderem die Infrarotreflexionsmessung genutzt. Diese nichtinvasive und schnelle Methode ist geeignet sowohl zur Bestimmung der Feuchte von Schüttgütern als auch zur Charakterisierung von Trocknungsprozessen von Lacken. Die reflektierte Strahlung ist dabei abh{\"a}ngig von Absorption und Streuung in der Beschichtung sowie von den temporären und lokalen Reflexionseigenschaften des Messobjektes. ln dieser Untersuchung ist ein experimenteller Aufbau zur simultanen Messung der gerichteten und der diffus reflektierten Strahlungsanteile realisiert.
AU - Hoof, Christian
AU - Wetzlar, Dietmar
AU - Henning, Bernd
ID - 13954
IS - 12
JF - Technisches Messen
TI - Modellgestützte NIR-Materialfeuchtemessung mittels Multidetektoranordnung
ER -
TY - JOUR
AB - The progress in numerical methods and simulation tools promotes the use of inverse problems in material characterisation problems. A newly developed procedure can be used to identify the behaviour of piezoceramic discs over a wide frequency range using a single specimen via fitting simulated and measured impedances by optimising the underlying material parameters. Since there is no generally accepted damping model for piezoelectric ceramics, several mechanical damping models are examined for the material identification. Three models have been chosen and their ability to replicate the measured impedances is evaluated. On the one hand, the common Rayleigh model is considered as a reference. On the other hand, a Zener model and a model using complex constants are extended to model the transversely isotropic material. As the Rayleigh model is only valid for a limited frequency range, it fails to model the broadband behaviour of the material. The model using complex constants leads to the best fit over a wide frequency range while at the same time only adding three additional parameters for modelling damping. Thus, damping can be assumed approximately frequency-independent in piezoceramics.
AU - Feldmann, Nadine
AU - Schulze, Veronika
AU - Claes, Leander
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Meihost, Lars
AU - Walther, Andrea
AU - Henning, Bernd
ID - 21341
IS - 5
JF - tm - Technisches Messen
SN - 2196-7113
TI - Modelling damping in piezoceramics: A comparative study
VL - 88
ER -
TY - CONF
AU - Unverzagt, Carsten
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
AU - Kulshreshtha, Kshitij
ED - Siong, Gan Woon
ED - Piang, Lim Siak
ED - Cheong, Khoo Boo
ID - 13958
SN - 978-981-07-5938-4
T2 - Proceedings of the 2013 International Congress on Ultrasonics
TI - Modified electrode shape for the improved determination of piezoelectric material parameters
ER -
TY - JOUR
AU - Moritzer, Elmar
AU - Hüttner, Matthias
AU - Henning, Bernd
AU - Webersen, Manuel
ID - 13216
IS - 4
JF - Kunststoffe
TI - Molekularen Schäden auf der Spur
ER -
TY - CONF
AB - The determination of small liquid volumes and their changes over a period of time is a measuring problem with increasing importance considering the growing market of micro-systems. In this paper, experimental investigations are described which aim to observe the growth of droplets at the end of a micro channel, such as a cannula or capillary. The main focus of the work lies on the calculation of flow rates below 1 millilitre per hour. Furthermore, the potential of the measuring equipment for liquid level and surface tension measurement is described.
AU - Auge, Jörg
AU - Dierks, Karsten
AU - Prange, Stefan
AU - Henning, Bernd
ID - 15361
TI - Monitoring of droplet growth with nano-litre resolution for liquid flow rate, level or surface tension measurement
VL - 5-12
ER -
TY - CONF
AB - The determination of small liquid volumes and their changes over a period of time is a measuring problem with increasing importance considering the growing market of micro-systems. In this paper, experimental investigations are described which aim to observe the growth of droplets at the end of a micro channel, such as a cannula or capillary. The main focus of the work lies on the calculation of flow rates below 1 millilitre per hour. Furthermore, the potential of the measuring equipment for liquid level and surface tension measurement is described.
AU - Auge, Jörg
AU - Dierks, Karsten
AU - Prange, Stefan
AU - Henning, Bernd
ID - 15386
TI - Monitoring of droplet growth with nano-litre resolution for liquid flow rate, level or surface tension measurement
VL - 5-12
ER -
TY - JOUR
AU - Schmitt, Martin
AU - Olfert, Sergei
AU - Rautenberg, Jens
AU - Lindner, Gerhard
AU - Henning, Bernd
AU - Reindl, Leonhard
ID - 13882
JF - Sensors
SN - 1424-8220
TI - Multi Reflection of Lamb Wave Emission in an Acoustic Waveguide Sensor
ER -
TY - CONF
AB - In der industriellen Messtechnik werden optische, chemische und akustische Messverfahren zur Ermittlung von Prozessgrößen eingesetzt. Dabei haben die akustischen Messverfahren aufgrund ihrer Robustheit und Wartungsfreundlichkeit ein sehr großes Einsatzgebiet. Impulsbasierte Ultraschallmesssysteme werden unter anderem zur Messung von Durchfluss und Füllstand eingesetzt. Zunehmend werden sie aber auch in der Flüssigkeitsanalytik zur Konzentrationsmessung und Stoffanalyse herangezogen. Dabei führen Gasblasen in den zu untersuchenden flüssigen Medien immer wieder zu Problemen, da bei Anwesenheit von Gasblasen die akustischen Stoffkenngrößen verändert werden. Diese Probleme können ihre Ursache auch in der Signalverarbeitung haben. Dieser Beitrag soll zeigen, welche Methoden zur Signalverarbeitung geeignet sind um dieses Problem zu lösen.
AU - Gulsch, Michael
AU - Henning, Bernd
ID - 15362
TI - Neue Methoden der Signalauswertung für Ultraschall-Messsysteme
ER -
TY - CONF
AB - Continuous and reliable concentration measurement of liquids still is a great challenge as the sensor systems have to meet high industrial requirements. Apart from chemical sensors there are a couple of acoustic systems [1] that are well suited for a lot of industrial applications. Most of them determine the amplitude ratio of deflected ultrasound bursts at different boundaries as well as the sound velocity of the liquid in order to calculate its acoustic impedance and therewith its density. The advantages of acoustic sensors are their robustness and their fast response. Their disadvantages are sensitivity against variations of the reference material properties as well as abrasion or soiling of the boundaries. This contribution is about a new model-based method that uses the whole surface of an acoustic waveguide as reference boundary: It has turned out that the principal components of a signal at the end of the waveguide can be assigned to the different propagative acoustic modes (Fig. 1). Therefore it is necessary to use different simulation tools, e.g. FEM and modal analysis (Fig. 2). With this it is possible to determine the amplitudes of each mode by means of one measured signal at the end of the waveguide and Gauss Algorithm even if the transducer is of very simple kind [2]. Therewith it is possible to get redundant information -- one amplitude for each mode -- for the liquid impedance. In addition to that it is possible to generate an acoustic reference signal without information about the liquid impedance but dissipation if we use the fundamental mode. The different signal amplitudes and a model of acoustic wave propagation [2, 3] offer the possibility to distinguish between dissipation in the liquid and attenuation due to the impedance relations. Moreover, if there are enough analysable amplitudes available, variations of the reference material properties can be determined.
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 15339
SN - 978-3-9810993-2-4
TI - New approach for the reliable measurement of acoustic impedance of liquids in an acoustic waveguide
VL - II
ER -
TY - CONF
AU - Moritzer, Elmar
AU - Hüttner, Matthias
AU - Henning, Bernd
AU - Webersen, Manuel
ID - 13218
SN - 978-0-692-71961-9
TI - Non-destructive characterization of hygrothermally aged polymers
ER -
TY - CONF
AU - Bause, Fabian
AU - Walther, Andrea
AU - Henning, Bernd
ID - 13960
TI - Numerische Nullstellensuche in Determinantenfunktionen mittels Intervallarithmetik und algorithmischem Differenzieren
ER -
TY - JOUR
AU - Gravenkamp, Hauke
AU - Bause, Fabian
AU - Chongmin, Song
ID - 13953
JF - Computers and Structures
TI - On the computation of dispersion curves for axisymmetric elastic waveguides using the Scaled Boundary Finite Element Method
VL - 131
ER -
TY - GEN
AU - Itner, Dominik
AU - Gravenkamp, Hauke
AU - Dreiling, Dmitrij
AU - Feldmann, Nadine
AU - Henning, Bernd
ID - 21564
TI - On the forward simulation and cost functions for the ultrasonic material characterization of polymers
ER -
TY - GEN
AU - Kulshreshtha, Kshitij
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Unverzagt, Carsten
ID - 13867
TI - On the optimal configuration of triple-ring-electrodes on piezoceramic transducers towards increased parameter sensitivity of impedance
ER -
TY - GEN
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Kulshreshtha, Kshitij
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Unverzagt, Carsten
ID - 13891
TI - On the optimal configuration of triple-ring-electrodes on piezoceramic transducers towards increased parameter sensitivity of impedance
ER -
TY - GEN
AU - Schulze, Veronika
AU - Schmidt, Stephan
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Feldmann, Nadine
AU - Claes, Leander
ID - 21233
TI - Optimal experiment design with respect to electrode configurations for a piezoelectric problem
ER -
TY - CONF
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Claes, Leander
ID - 6570
T2 - AD2016 The 7th International Conference on Algorithmic Differentiation
TI - Optimisation of triple-ring-electrodes on piezoceramic transducers using algorithmic differentiation
ER -
TY - CONF
AU - Claes, Leander
AU - Feldmann, Nadine
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Schulze, Veronika
AU - Schmidt, Stephan
AU - Walther, Andrea
AU - Henning, Bernd
ID - 22012
TI - Optimised Multi-Electrode Topology for Piezoelectric Material Characterisation
ER -
TY - JOUR
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Claes, Leander
AU - Walther, Andrea
AU - Henning, Bernd
ID - 6571
IS - 4-6
JF - Optimization Methods and Software
SN - 1055-6788
TI - Optimization of triple-ring electrodes on piezoceramic transducers using algorithmic differentiation
VL - 33
ER -
TY - CONF
AB - In many different ultrasound applications mirrors are often used to deflect ultrasonic waves. The dimensions of the mirror and the applied materials have an essential influence on the output signal characteristics and the obtained measuring quantities. The extension of mirror geometry is not necessarily associated with a higher reflection coefficient. This can be explained with the aid of coincidence condition. A second criterion aims at the avoidance of the mirror resonance. This two conditions lead to an optimal dimensioning of mirror geometry with given material properties and operation mode, as exemplified for a rectangular mirror.
AU - Unverzagt, Carsten
AU - Rautenberg, Jens
AU - Kehl, Romina
AU - Henning, Bernd
ID - 15350
T2 - 2006 IEEE International Ultrasonics Symposium
TI - Optimization of ultrasound reflecting mirrors
ER -
TY - CONF
AB - The continuous refinement of sensor technologies enables the manufacturing industry to capture increasing amounts of data during the production process. As processes take time to complete, sensors register large amounts of time-series-like data for each product. In order to make this data usable, a feature extraction is mandatory. In this work, we discuss and evaluate different network architectures, input pre-processing and cost functions regarding, among other aspects, their suitability for time series of different lengths.
AU - Thiel, Christian
AU - Steidl, Carolin
AU - Henning, Bernd
ID - 15488
KW - Dynamic Time Warping
KW - Feature Extraction
KW - Masking
KW - Neural Networks
SN - 978-3-9819376-0-2
T2 - 20. GMA/ITG-Fachtagung. Sensoren und Messsysteme 2019
TI - P2.9 Comparison of deep feature extraction techniques for varying-length time series from an industrial piercing press
ER -
TY - CONF
AU - Henning, Bernd
ID - 14551
TI - PC gestützte Entwicklung von Ultraschallsensoren
ER -
TY - JOUR
AU - Hetkämper, Tim
AU - Koch, Kevin
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 37543
IS - 2
JF - tm - Technisches Messen
KW - Schlierentechnik
TI - Phase-preserving methods to visualise ultrasonic fields with schlieren imaging
VL - 90
ER -
TY - GEN
AU - Schulze, Veronika
AU - Schmidt, Stephan
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Feldmann, Nadine
AU - Claes, Leander
ID - 23462
TI - Piezoelectric BC Modeling for Electrode Shapes with OED
ER -
TY - GEN
AU - Rautenberg, Jens
AU - Ziegler, Horst
AU - Gaugler, Ulrich
AU - Dietz, Gerhard
AU - Unverzagt, Carsten
AU - Kehl, Romina
AU - Henning, Bernd
ID - 15328
TI - Piezosensor zur Temperaturmessung
ER -
TY - JOUR
AU - Henning, Bernd
AU - Rautenberg, Jens
ID - 15357
IS - 44
JF - Ultrasonics
TI - Process monitoring using ultrasonic sensor systems
ER -
TY - DATA
AU - Claes, Leander
AU - Webersen, Manuel
ID - 12950
TI - pyfds 0.1.6 - modular field simulation tool
ER -
TY - CONF
AB - Nowadays the use of ultrasonic sensors for process control for flow, level or concentration measurement is wide spread. In this application there are high demands for a defined and stable quality of the properties of such ultrasonic sensors. For the detailed investigation and characterization of ultrasonic sensor properties an efficient PC-controlled measuring system has been developed at ifak. In this report this new high performance approach will be presented to make the vibrating ultrasonic sensor surface and also the sound field in front of acoustic sensors in liquids visible.
AU - Henning, Bernd
AU - Prange, Stefan
AU - Dierks, Karsten
AU - Daur, Peter-Christoph
ID - 15388
TI - Quality inspection and characterisation of ultrasonic sensor properties using a PC-controlled scanning measuring system
VL - A8.2
ER -
TY - CONF
AU - Claes, Leander
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Baumhögger, Elmar
AU - Henning, Bernd
ID - 13647
T2 - 2019 International Congress on Ultrasonics
TI - Quantification of frequency-dependent absorption phenomena
ER -
TY - CONF
AU - Nicolai, Marcel
AU - Zeipert, Henning
AU - Lugovtsova, Yevgeniya
AU - Bulling, Jannis
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Prager, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 6590
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2022
TI - Quantification of the adhesive coupling of layered structures using guided ultrasonic waves
ER -
TY - CONF
AU - Zeipert, Henning
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Nicolai, Marcel
AU - Lugovtsova, Yevgeniya
AU - Prager, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 26033
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2021
TI - Quantifying the coupling strength of adhesively bonded materials by investigating mode repulsion regions
ER -
TY - JOUR
AU - Handel, Peter
AU - Tournier, Adam
AU - Henning, Bernd
ID - 15356
IS - 9
JF - IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control
TI - Quantum 1/f Effect in Resonant Biochemical Piezoelectric and MEMS Sensors
VL - 52
ER -
TY - JOUR
AB -
The impact of the recombination mechanisms in luminescent materials is discussed with regard to luminescence based gas-sensing applications and the use of semiconducting materials, as an alternative to organic–metal complexes, is outlined.
AU - Poeplau, Michael
AU - Ester, Stephan
AU - Henning, Bernd
AU - Wagner, Thorsten
ID - 18850
JF - Physical Chemistry Chemical Physics
SN - 1463-9076
TI - Recombination mechanisms of luminescence type gas sensors
ER -
TY - CONF
AU - Claes, Leander
AU - Baumhögger, Elmar
AU - Rüther, Torben
AU - Gierse, Jan
AU - Tröster, Thomas
AU - Henning, Bernd
ID - 15490
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2020
TI - Reduction of systematic measurement deviation in acoustic absorption measurement systems
ER -
TY - CONF
AB - 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.
AU - Olfert, Sergei
AU - Henning, Bernd
ID - 14001
TI - Rekonstruktion der Phaseninformation aus Schlierenaufnahmen
ER -
TY - CONF
AU - Olfert, Sergei
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 6574
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2014
TI - Rekonstruktion der räumlichen Schallwechseldruckverteilung unter Berücksichtigung der Orthogonalität optischer und akustischer Achsen beim Schlierenverfahren
ER -
TY - JOUR
AU - Bause, Fabian
AU - Walther, Andrea
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 13952
IS - 12
JF - Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control
TI - Reliable Computation of Roots in Analytical Waveguide Modeling Using an Interval-Newton Approach and Algorithmic Differentiation
VL - 60
ER -
TY - GEN
AU - Olfert, Sergei
AU - Henning, Bernd
ID - 13896
SN - 978-3-939296-08-9
TI - Schallfeldcharakterisierung mittels Schlierentechnik
ER -
TY - GEN
AB - Ultraschallsensoren werden heute in der industriellen Messtechnik vielfach eingesetzt, zum Beispiel für die Durchflussmessung, Füllstandmessung, Konzentrationsanalyse, zerstörungsfreie Werkstoffdiagnostik und anderes mehr. Dabei wachsen die Anforderungen hinsichtlich der zu gewährleistenden Messunsicherheit, der Zuverlässigkeit sowie einer erweiterter Funktionalität ständig. Erreichen lassen sich diese Ziele natürlich nur mit Hilfe verbesserter Ultraschallsensoren und optimal gestalteter Messanordnungen. Die permanente Forderung, die Produktentwicklungszeiten sowie die Produktherstellungskosten deutlich zu minimieren, macht den Einsatz moderner Entwicklungswerkzeuge für das Sensordesign unumgänglich.
AU - Henning, Bernd
ID - 15336
TI - Schallfeldsimulation für die Ultraschallmesstechnik
ER -
TY - CONF
AU - Hetkämper, Tim
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 31331
SN - 978-3-8007-5835-7
T2 - Sensoren und Messsysteme - Beiträge der 21. ITG/GMA-Fachtagung
TI - Schlieren imaging with fractional Fourier transform to visualise ultrasonic fields
ER -
TY - CONF
AB - Um das Schwingungsverhalten eines mit Flüssigkeit
gefüllten zylindrischen Stahltanks mit beliebiger Füllhöhe zu
modellieren, werden Ansätze aus der Schalentheorie genutzt.
Verschiedene analytische Modelle und Vereinfachungen
werden gegenübergestellt und für den leeren sowie komplett
gefüllten Zylinder gelöst. Zudem wird ein semianalytisches
Modell für den teilweise gefüllten Zylinder entworfen.
Simulationsergebnisse aus FEM-Simulationen sowie
Ergebnisse aus Testmessungen werden den Modellwerten
gegenübergestellt.
AU - Kehl, Romina
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 15347
TI - Schwingungsverhalten eines flüssigkeitsgefüllten Tanks
ER -
TY - CONF
AB - Simulationen mittels der Finiten Element Methode (FEM) sind heute ein fester Bestandteil im Entwicklungsprozess von Ultraschallsystemen. Durch die simulative Ermittlung der transienten Schwingungsvorgänge können Optimierungen bezüglich gewünschter Zielkriterien vorgenommen werden. Hierdurch lassen sich die aufwendige Prototypenfertigung reduzieren und günstige Entwurfspunkte schneller ermitteln.
AU - Unverzagt, Carsten
AU - Henning, Bernd
ID - 13948
TI - Sensitivitätssteigerung im Rahmen eines inversen Ansatzes zur Materialparameterbestimmung für Piezokeramiken durch Elektrodenmodifikationen
ER -
TY - GEN
AB - A very promising approach for the ultrasonic identification of highly damping viscoelastic polymers has been proposed by Rautenberg. He uses transmission measurements through hollow cylindrical shaped test samples which are modeled as waveguides. The measurement effect relies on multiple mode-conversions at the waveguide's outer and inner boundaries and is evaluated based on an inverse approach. In this contribution we discuss different signal characteristics of the obtained dispersed signals with respect to their sensitivity to certain material parameters. Based on these sensitivities we propose a multiphase optimization scheme to increase the optimization's convergence.
AU - Bause, Fabian
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 13999
TI - Sensitivity study of signal characteristics for an inverse waveguide based approach of material characterization
ER -
TY - CONF
AB - In der Ultraschallmesstechnik ist der Einsatz des Impuls-Echoverfahrens verbreitet. Wird nur ein Ultraschallwandler eingesetzt, benötigt man für das sequentielle Senden und Empfangen einen Sende-/Empfangsumschalter. Häufig werden aber nicht nur Impulse gesendet, sondern auch sogenannte Bursts, die aus mehreren Wellenzügen bestehen. Die während des Sendebetriebs empfangenen Ultraschallwellen, die z. B. durch Reflexionen von nahe gelegenen Hindernissen entstehen, können bei diesen umschaltenden Systemen nicht ausgewertet werden.
In diesem Beitrag wird eine Sensor-Interface-Elektronik vorgestellt, die das gleichzeitige Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen mit nur einem Ultraschallwandler erlaubt. Die dazu erforderliche Trennung von Sende- und Empfangssignal wird durch einen Richtkoppler ermöglicht, der mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand aus Breitbandübertragern aufgebaut ist. Eine geeignete Dimensionierung für die verkoppelten Übertrager wurde durch die Analyse der zugehörigen Streumatrix dieses Aufbaus gefunden. Die Arbeitsweise sowie die Bedeutung der Anpassung der Tore des Richtkopplers wird anhand der Ankopplung verschiedener Medien an den Wandler erläutert. Die angekoppelte akustische Last beeinflusst dabei auch die elektrischen Eigenschaften des Sensors.
Durch den Einsatz dieser Sensorelektronik wird es möglich, Reflexionen in unmittelbarer Nähe der Sensoroberfläche aufzunehmen, ohne dass z. B. Vorlaufkörper eingesetzt werden müssen. Möglichkeiten zur selbsttätigen Abstimmung der Sensorelektronik auf den angeschlossenen Ultraschallwandler bzw. dessen Parameteränderungen werden diskutiert.
AU - Vössing, Torsten
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ED - Mehra, Schew-Ram
ID - 15342
SN - 9783980865937
T2 - Fortschritte der Akustik
TI - Sensorelektronik zur Bestimmung von Reflexionen sensoroberflächennaher Schichten
ER -
TY - CONF
AB - In der Ultraschallmesstechnik ist der Einsatz des Impuls-Echoverfahrens verbreitet. Wird nur ein Ultraschallwandler eingesetzt, benötigt man für das sequentielle Senden und Empfangen einen Sende-/Empfangsumschalter. Häufig werden aber nicht nur Impulse gesendet, sondern auch sogenannte Bursts, die aus mehreren Wellenzügen bestehen. Die während des Sendebetriebs empfangenen Ultraschallwellen, die z. B. durch Reflexionen von nahe gelegenen Hindernissen entstehen, können bei diesen umschaltenden Systemen nicht ausgewertet werden.
In diesem Beitrag wird eine Sensor-Interface-Elektronik vorgestellt, die das gleichzeitige Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen mit nur einem Ultraschallwandler erlaubt. Die dazu erforderliche Trennung von Sende- und Empfangssignal wird durch einen Richtkoppler ermöglicht, der mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand aus Breitbandübertragern aufgebaut ist. Eine geeignete Dimensionierung für die verkoppelten Übertrager wurde durch die Analyse der zugehörigen Streumatrix dieses Aufbaus gefunden. Die Arbeitsweise sowie die Bedeutung der Anpassung der Tore des Richtkopplers wird anhand der Ankopplung verschiedener Medien an den Wandler erläutert. Die angekoppelte akustische Last beeinflusst dabei auch die elektrischen Eigenschaften des Sensors.
Durch den Einsatz dieser Sensorelektronik wird es möglich, Reflexionen in unmittelbarer Nähe der Sensoroberfläche aufzunehmen, ohne dass z. B. Vorlaufkörper eingesetzt werden müssen. Möglichkeiten zur selbsttätigen Abstimmung der Sensorelektronik auf den angeschlossenen Ultraschallwandler bzw. dessen Parameteränderungen werden diskutiert.
AU - Vössing, Torsten
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ED - Mehra, Schew-Ram
ID - 15343
SN - 9783980865937
T2 - Fortschritte der Akustik
TI - Sensorelektronik zur Bestimmung von Reflexionen sensoroberflächennaher Schichten
ER -
TY - CONF
AB - There are a couple of acoustic systems that are well suited for continuous and reliable concentration measurement of liquids, but the reliability is a great challenge: Most systems determine the amplitude ratio of deflected ultrasound bursts at different boundaries as well as the sound velocity of the liquid in order to calculate its acoustic impedance and therewith its density. The problem is the sensitivity of variations of reference material properties as well as abrasion or soiling of the boundaries. This contribution is about a new model-based method that uses the whole surface of an acoustic waveguide as reference boundary. On the one hand the integral over a large boundary decreases influence of small boundary defects. On the other hand it is possible to analyze different modes of sound in the fluid. This redundancy can be used to increase reliability. The decomposition of the received signal in its modal components by means of principle component analysis will be discussed in detail. It will be shown that it is possible to determine the amplitudes of each mode by means of one measured signal at the end of the waveguide, even if the transducer and the electronic components are of very simple kind.
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 15340
T2 - Proceedings of the International Congress on Ultrasonics
TI - Separation of mode-specific signals in a fluid-filled circular waveguide
ER -
TY - CONF
AB - In this contribution it is shown that the modal components of the received signal at the end of an acoustic waveguide can be suppressed or intensified if the two electrodes of a piezo-electric ceramic are shaped in a special way. With this it is possible to measure different signals which can be used to differ between the liquids dissipation and the signal attenuation caused by the waveguide geometry as well as impedance conditions. With the help of the principal component analysis it should be possible to infer the modal amplitudes from the received signals of one ultrasonic transducer and to calculate the acoustic impedance of the liquid that is included in the wave guide.
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 15326
SN - 978-3-18-092011-5
TI - Separation und Bewertung verschiedener Moden der Schallausbreitung im akustischen Wellenleiter
ER -
TY - JOUR
AU - Itner, Dominik
AU - Gravenkamp, Hauke
AU - Dreiling, Dmitrij
AU - Feldmann, Nadine
AU - Henning, Bernd
ID - 21082
JF - PAMM
SN - 1617-7061
TI - Simulation of guided waves in cylinders subject to arbitrary boundary conditions for applications in material characterization
ER -
TY - CONF
AU - Itner, D.
AU - Gravenkamp, H.
AU - Dreiling, Dmitrij
AU - Feldmann, Nadine
AU - Henning, Bernd
ID - 40541
T2 - 14th WCCM-ECCOMAS Congress
TI - Simulation of Guided Waves in Cylinders Subject to Arbitrary Boundary Conditions Using the Scaled Boundary Finite Element Method
VL - 700
ER -
TY - CONF
AB - This contribution is about different types of sonagram processing and their application for the simultaneous direct and indirect measurement of both the longitudinal and the transversal ultrasound velocities of highly absorbing isotropic synthetic polymers. Therefore, the pulse transmission of an initially longitudinal wave through a hollow cylindrical specimen is investigated experimentally and theoretically.
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 15327
TI - Simultaneous direct and indirect measurement of sound velocities
ER -
TY - CONF
AB - In many applications ultrasonic transducers are used for transmitting and receiving ultrasonic waves. Ultrasonic sensor systems meet the practical requirements of industrial applications quite well. Typical sensor applications are for example the measurement of distance and thickness. Especially if only one ultrasonic transceiver and the well-known pulse-echo-method are used, the sensor electronics has to switch from transmitting to receiving mode. This is one of the most limiting properties because the probe can not receive echoes from nearby obstacles or thin material layers. This contribution deals with the development of an electronic interface circuit for ultrasonic sensors allowing transmitting and receiving of acoustic signals simultaneously. There are already several methods to separate the transmitted from the received signal for instance the well-known circulator in the telephone, the differential transformer mentioned by Bradfield [1] or a directional coupler [2]. The directional coupler consists of two broadband transformers linked with each other in such a way that it equally distributes the input power at port one to the third and fourth port, while port two is isolated. This circuit is also known as 3 dB directional coupler and makes it possible to get reference echoes directly from the interface between the sensor and the medium of interest. Several reflectors or multiple sound paths such as used in ultrasonic density measurement systems are unnecessary [3].
AU - Vössing, Torsten
AU - Rautenberg, Jens
AU - Kehl, Romina
AU - Henning, Bernd
ID - 15344
SN - 978-3-9810993-2-4
TI - Simultaneous transmitting and receiving with ultrasonic sensors
ER -
TY - CONF
AU - Feldmann, Nadine
AU - Schulze, Veronika
AU - Jurgelucks, Benjamin
AU - Henning, Bernd
ID - 15163
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2020
TI - Solving piezoelectric inverse problems using Algorithmic Differentiation
ER -
TY - GEN
AU - Claes, Leander
AU - Feldmann, Nadine
AU - Henning, Bernd
ID - 6591
TI - Spektrale Verfahren zur Bestimmung der akustischen Absorption in fluiden Medien
ER -
TY - CONF
AU - Johannesmann, Sarah
AU - Springer, Dimitri
AU - Thiel, Christian
AU - Henning, Bernd
ED - Gesellschaft für Akustik e.V., Deutsche
ID - 10042
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2019
TI - Störeffektunterdrückung in 2D-Messdaten mittels DiscoGAN
VL - 45
ER -
TY - CONF
AB - In spite of the outstanding importance of neuronavigational techniques the neurosurgeon has still highly to rely on his visual as well as tactile sense and his experience in distinguishing tumor tissue from intact brain parenchyma. All the more - as neuronavigation is based on preoperative imaging scans - considerable brain shift may occur during surgery and that will lead to erroneous results. Furthermore the surgeon loses his tactile sense during endoscopic surgery. Therefore control of tissue manipulation is limited today to the fiberoptic image techniques, possibly ensured by neuronavigational supervision or haptic feedback systems. In robotic guided surgery the missing tactile sensing will be particularly crucial. The human sense of touch is a highly complex sensory perception comprising epicritical and propiozeptive information processing. The development of a tool for intraoperative tactile perception will be a highly challenging task to improve the safety during surgery. Different sensor concepts (elasticity probe and resonant piezoelectric sensor) have been set up and adapted to distinguish elasticity differences in soft tissue mimicking gel phantoms. The elasticity probe is based on two leaf springs of different bending stiffness. The two tips of the beams act both on the material to be tested. The two deflections measured by strain gauges are processed in a mathematical model calculating the phantoms' stiffness. In contrast to this differential sensing concept the piezoelectric sensor, which is driven at its resonance, measures stiffness and damping of the phantoms by evaluating frequency or phase shift and amplitude change. Gelatine gels of different concentrations (5{\%}, 10{\%}, 20{\%} of gelatine) have been used for a characterization of sensor elements and their sensitivity to elasticity distinctions. Using the hand-guided elasticity probe the determination of gel elasticity is performed with high reliability. By constant mechanical load the piezoelectric sensor also presents a proportional dependency of tissue elasticity.
AU - Kehl, Romina
AU - Stroop, Ralf
AU - Oliva Uribe, David
AU - Hemsel, Tobias
AU - Henning, Bernd
ID - 15348
TI - Tactile sensors for determination of elastic properties of brain tissue mimicking phantoms
ER -
TY - CHAP
AU - Moritzer, Elmar
AU - Hüttner, Matthias
AU - Henning, Bernd
AU - Webersen, Manuel
ED - Hopmann, Christian
ED - Dahlmann, Rainer
ID - 17352
SN - 9783662608081
T2 - Advances in Polymer Processing 2020
TI - The Influence of Hydrothermal Aging on the Material Properties of Continuous Fiber-Reinforced Thermoplastics and its Non-Destructive Characterization
ER -
TY - CONF
AB - One of the most widely spread measuring tasks in chemistry or food technology is the continuous determination of fill levels in liquid tanks. The aim of this paper is to present a new contactless and noninvasive measuring method based on ultrasonic time-reversal and correlation techniques. The novel method enables asserted fill levels to be identified and small deviations of them to be calculated even if the direct path from the sensor to the liquid surface is obstructed. This article will present the structure and principle of the measuring system as well as the procedure of signal processing. A simulative approach is used to demonstrate the excitation of a virtual sound source in the liquid and to show both the advantages and limits of the new technique. In addition a simplified model is developed where the solutions of the simulations are applied to.
AU - Henning, Bernd
AU - Rautenberg, Jens
AU - Gulsch, Michael
AU - Klüppel, Stefan
ID - 15385
T2 - SENSOR~Proceedings
TI - The Use of Time-Reversal Technology for Level Measurement in Liquid Tanks
ER -
TY - CONF
AU - Bause, Fabian
AU - Schroder, Andreas
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
AU - Gravenkamp, Hauke
ID - 13878
SN - 9781479970490
T2 - 2014 IEEE International Ultrasonics Symposium
TI - Time-causal material modeling in the simulation of guided waves in circular viscoelastic waveguides
ER -
TY - GEN
AU - Henning, Bernd
ID - 15323
TI - Tomografische Ultraschallmessverfahren für die Prozessmesstechnik
ER -
TY - CONF
AU - Hetkämper, Tim
AU - Dreiling, Dmitrij
AU - Claes, Leander
AU - Henning, Bernd
ID - 25880
T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2021
TI - Tomographie des Schallfelds von Ultraschallwandlern mittels Schlierentechnik
ER -
TY - JOUR
AB - In this contribution, we present an efficient approach for the transient and time-causal modeling of guided waves in viscoelastic cylindrical waveguides in the context of ultrasonic material characterization. We use the scaled boundary finite element method (SBFEM) for efficient computation of the phase velocity dispersion. Regarding the viscoelastic behavior of the materials under consideration, we propose a decomposition approach that considers the real-valued frequency dependence of the (visco-)elastic moduli and, separately, of their attenuation. The modal expansion approach is utilized to take the transmitting and receiving transducers into account and to propagate the excited waveguide modes through a waveguide of finite length. The effectiveness of the proposed simulation model is shown by comparison with a standard transient FEM simulation as well as simulation results based on the exact solution of the complex-valued viscoelastic guided wave problem. Two material models are discussed, namely the fractional Zener model and the anti-Zener model; we re-interpret the latter in terms of the Rayleigh damping model. Measurements are taken on a polypropylene sample and the proposed transient simulation model is used for inverse material characterization. The extracted material properties may then be used in computer-aided design of ultrasonic systems.
AU - Bause, Fabian
AU - Gravenkamp, Hauke
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 13893
IS - 095602 (17pp)
JF - Measurement Science and Technology
KW - viscoelasticity
KW - ultrasonics
KW - guided waves
KW - inverse problem
KW - scaled boundary finite element method
SN - 0957-0233
TI - Transient modeling of ultrasonic guided waves in circular viscoelastic waveguides for inverse material characterization
VL - 26
ER -
TY - JOUR
AU - Bause, Fabian
AU - Gravenkamp, Hauke
AU - Rautenberg, Jens
AU - Henning, Bernd
ID - 13894
JF - Measurement Science and Technology
SN - 0957-0233
TI - Transient modeling of ultrasonic guided waves in circular viscoelastic waveguides for inverse material characterization
ER -
TY - CONF
AU - Henning, Bernd
ID - 13962
TI - Trends im Design von Ultraschallsensoren
ER -