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Extraktion einzelner Modenkomponenten aus multimodalen Zeitsignalen geführter Ultraschallwellen anhand ihrer Dispersionsbeziehungen (de)
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Abstract:
In diesem Beitrag wird ein neuartiger Ansatz für die Extraktion von Modenkomponenten aus einem multimodalen Messsignal geführter Ultraschallwellen (GUW) vorgestellt. Die Methode umgeht dabei die Notwendigkeit einer hohen räumlichen Abtastung und beschränkt sich auf einzelne Sensorsignale, was die Anwendbarkeit in realen Structural Health Monitoring (SHM) Systemen erheblich erweitert.Die Neuheit liegt in der Verwendung von Dispersionsbeziehungen und deren effizienter Berechnung durch die Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). Diese Dispersionskurven dienen als grundlegender Input für den Extraktionsprozess.Die Methode basiert auf der Verwendung breitbandiger Impulsantwortfunktionen und ermöglicht die Identifizierung und Extraktion einzelner GUW-Moden anhand ihres Dispersionsverhaltens, auch wenn diese sich zeitlich überlagern. Die Verwendung von Impulsantwortfunktionen ermöglicht neben der Modenextraktion die Berechnung virtueller Antwortsignale im untersuchten Frequenzbereich und liefert daher vielseitige Möglichkeiten für die Schadensdetektion. Die reduzierte Signalkomplexität durch Modenselektivität kann die Performance von SHM Systemen verbessern, da Multimodalität zu Artefakten in der Schadensdetektion führen kann.In diesem Beitrag werden die theoretischen Grundlagen des Verfahrens erläutert, bevor die Funktionsweise an generischen Daten demonstriert wird. Zudem werden die experimentelle Anwendbarkeit und die auftretenden Herausforderungen in isotropen sowie anisotropen plattenförmigen Strukturen präsentiert.