@inproceedings{15340,
  abstract     = {{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.}},
  author       = {{Rautenberg, Jens and Henning, Bernd}},
  booktitle    = {{Proceedings of the International Congress on Ultrasonics}},
  title        = {{{Separation of mode-specific signals in a fluid-filled circular waveguide}}},
  year         = {{2007}},
}

@misc{15341,
  author       = {{Sonnenberg, Hans-Michael and Schmidt-Schoenian, Axel and Rautenberg, Jens and Unverzagt, Carsten and Kehl, Romina and Henning, Bernd}},
  title        = {{{Ultraschallzähler}}},
  year         = {{2007}},
}

@inproceedings{15342,
  abstract     = {{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.}},
  author       = {{Vössing, Torsten and Rautenberg, Jens and Henning, Bernd}},
  booktitle    = {{Fortschritte der Akustik}},
  editor       = {{Mehra, Schew-Ram}},
  isbn         = {{9783980865937}},
  publisher    = {{Dt. Ges. für Akustik}},
  title        = {{{Sensorelektronik zur Bestimmung von Reflexionen sensoroberflächennaher Schichten}}},
  year         = {{2007}},
}

@inproceedings{15343,
  abstract     = {{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.}},
  author       = {{Vössing, Torsten and Rautenberg, Jens and Henning, Bernd}},
  booktitle    = {{Fortschritte der Akustik}},
  editor       = {{Mehra, Schew-Ram}},
  isbn         = {{9783980865937}},
  location     = {{Stuttgar}},
  publisher    = {{Dt. Ges. für Akustik}},
  title        = {{{Sensorelektronik zur Bestimmung von Reflexionen sensoroberflächennaher Schichten}}},
  year         = {{2007}},
}

@inproceedings{15344,
  abstract     = {{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].}},
  author       = {{Vössing, Torsten and Rautenberg, Jens and Kehl, Romina and Henning, Bernd}},
  isbn         = {{978-3-9810993-2-4}},
  location     = {{Nuremberg}},
  title        = {{{Simultaneous transmitting and receiving with ultrasonic sensors}}},
  year         = {{2007}},
}

@inproceedings{15345,
  abstract     = {{In this contribution the application of a directional coupler for analysing reference reflections from thin layers in ultrasonic measurement of the characteristic acoustic impedance is presented. In a prior work ([2]) it was shown, that a directional coupler can be used in combination with an ultrasonic transducer to get reflections from layers that are very close to the transducers surface. Since the directional coupler provides the opportunity to send and receive signals at the same time, these layers can be very thin ({\textless} 1 mm). Reflections that arrive at the transducer during the sending process can be analysed because the directional coupler separates the receiving signal from the input signal of the transducer. When only one transducer is used to measure the acoustic impedance of a liquid the reflections from the thin layer reach the transducer after a very short time. The reflections sum up and with the concept of reflection and transmission coefficients a relation is found between the measured amplitude and a reference amplitude which was measured before. The exciting signal could be a burst of some periods of a sinusoidal alternating voltage. The advantages of using thin layers for the described task are the small geometry that allows flexible application of the sensor and the minimisation of temperature gradients within the medium because thin layers can follow thermal fluctuations faster than thick ones. In this paper the functional principle and first achievements are presented.}},
  author       = {{Vössing, Torsten and Rautenberg, Jens and Schröder, Andreas and Henning, Bernd}},
  location     = {{Xi’An, China}},
  title        = {{{Ultrasonic measurement of the characteristic acoustic impedance using a directional coupler to analyse reference reflections from thin layers}}},
  year         = {{2007}},
}

@inproceedings{15347,
  abstract     = {{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.}},
  author       = {{Kehl, Romina and Rautenberg, Jens and Henning, Bernd}},
  location     = {{Braunschweig}},
  pages        = {{407--408}},
  title        = {{{Schwingungsverhalten eines flüssigkeitsgefüllten Tanks}}},
  year         = {{2006}},
}

@inproceedings{15348,
  abstract     = {{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.}},
  author       = {{Kehl, Romina and Stroop, Ralf and Oliva Uribe, David and Hemsel, Tobias and Henning, Bernd}},
  location     = {{Hannover}},
  title        = {{{Tactile sensors for determination of elastic properties of brain tissue mimicking phantoms}}},
  year         = {{2006}},
}

@inproceedings{15349,
  abstract     = {{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.}},
  author       = {{Rautenberg, Jens and Henning, Bernd}},
  isbn         = {{978-3-8322-5419-3}},
  location     = {{Bayreuth}},
  pages        = {{55--73}},
  title        = {{{Messung der akustischen Impedanz einer Flüssigkeit in einem akustischen Wellenleiter}}},
  year         = {{2006}},
}

@inproceedings{15350,
  abstract     = {{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.}},
  author       = {{Unverzagt, Carsten and Rautenberg, Jens and Kehl, Romina and Henning, Bernd}},
  booktitle    = {{2006 IEEE International Ultrasonics Symposium}},
  pages        = {{1390--1393}},
  title        = {{{Optimization of ultrasound reflecting mirrors}}},
  year         = {{2006}},
}

@inproceedings{15351,
  abstract     = {{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}},
  author       = {{Wetzlar, Dietmar and Henning, Bernd and Nolte, Sascha and Klahold, Jens}},
  isbn         = {{978-3-9810993-0-0}},
  location     = {{Nürenberg}},
  title        = {{{Investigation of colour phenomena in condensed water droplets}}},
  year         = {{2006}},
}

@article{15357,
  author       = {{Henning, Bernd and Rautenberg, Jens}},
  journal      = {{Ultrasonics}},
  number       = {{44}},
  pages        = {{e1395--e1399}},
  title        = {{{Process monitoring using ultrasonic sensor systems}}},
  year         = {{2006}},
}

@article{15346,
  author       = {{Henning, Bernd and Rautenberg, Jens}},
  journal      = {{Ultrasonics}},
  number       = {{44}},
  pages        = {{e1395--e1399}},
  title        = {{{Process monitoring using ultrasonic sensor systems}}},
  year         = {{2006}},
}

@misc{15352,
  abstract     = {{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.}},
  author       = {{Gulsch, Michael and Henning, Bernd}},
  title        = {{{Bestimmung des Anteils ungelöster Gase in flüssigen Medien}}},
  year         = {{2005}},
}

@inproceedings{15353,
  abstract     = {{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}},
  author       = {{Gulsch, Michael and Henning, Bernd}},
  booktitle    = {{2005 IEEE Ultrasonics Symposium}},
  pages        = {{780--782}},
  title        = {{{Bubble detection and gas volume measurement in bubble loaded liquids with pulse driven measurement devices}}},
  year         = {{2005}},
}

@inproceedings{15354,
  abstract     = {{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.}},
  author       = {{Gulsch, Michael and Henning, Bernd}},
  booktitle    = {{Fortschritte der Akustik - DAGA '05}},
  editor       = {{Fastl, Hugo and Fruhmann, Markus}},
  isbn         = {{3-9808659-1-6}},
  pages        = {{587--588}},
  publisher    = {{Deutsche Gesellsch. f. Akustik}},
  title        = {{{Gasvolumenmessung in blasenbeladenen Flüssigkeiten}}},
  year         = {{2005}},
}

@inproceedings{15355,
  abstract     = {{Today headlights are built with transparent polycarbonate front windows. If the air moisture inside the headlight is high and the outside temperature decreases below the dew-point, the air moisture condensates inside and the inner surface of the polycarbonate front window (PCFW) becomes nontransparent (figure 1). To the costumer this appears as an optical defect.In order to avoid the condensation and to speed up the evaporation of the condensed water (condensate) on the PCFW a Computational-Fluid-Dynamic-simulation is used. The simulation results are proceeded to optimise the airflow and the arrangement of the breather holes. An important problem is the validation of the simulated results with the reality. It was necessary to build a non-invasive measurement system for the continuous characterisation of condensated areas without affecting the material properties, the airflow and the light distribution inside the headlight.}},
  author       = {{Gulsch, Michael and Unverzagt, Carsten and Henning, Bernd and Nolte, Sascha}},
  location     = {{Nürnberg}},
  pages        = {{455--460}},
  title        = {{{Visualisation and Measurement of Condensed Water in Automobile Headlights}}},
  year         = {{2005}},
}

@article{15356,
  author       = {{Handel, Peter and Tournier, Adam and Henning, Bernd}},
  journal      = {{IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control}},
  number       = {{9}},
  pages        = {{1461--1467}},
  title        = {{{Quantum 1/f Effect in Resonant Biochemical Piezoelectric and MEMS Sensors}}},
  volume       = {{52}},
  year         = {{2005}},
}

@inproceedings{15358,
  abstract     = {{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.}},
  author       = {{Rautenberg, Jens and Henning, Bernd}},
  location     = {{Beijing, China}},
  title        = {{{Acoustic properties of highly attenuating isotropic media}}},
  year         = {{2005}},
}

@inproceedings{15359,
  abstract     = {{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}},
  author       = {{Rautenberg, Jens and Henning, Bernd}},
  booktitle    = {{Fortschritte der Akustik - DAGA '05}},
  editor       = {{Fastl, Hugo and Fruhmann, Markus}},
  isbn         = {{3-9808659-1-6}},
  pages        = {{491--492}},
  publisher    = {{Deutsche Gesellsch. f. Akustik}},
  title        = {{{Charakterisierung einzelner Ultraschallwandler für den Aufbau eines mehrelementigen parametrischen Lautsprechers}}},
  year         = {{2005}},
}