Bøger af Reimar Pohlman

FUr die zerstorungsfreie PrUfung von St!ben und Rohren mittels Ultraschall-Oberfl~chenwellen wird die technische Realisierung eines Dauerschall-PrUfverfahrens untersucht, das fUr den Ein­ satz elektrodynamischer Wandler besonders geeignet erscheint. Hierbei wird der im Vergleich zu konventionellen piezoelektri­ schen PrUfkopfen vorhandene Nachteil dieser berQhrungslosen Wandler, wegen vergleichsweise schwacher Kopplung ein zu ge­ ringes Signal- zu Rauschverh~ltnis aufzuweisen, durch eine be­ sonders schmalbandige kontinuierliche Betriebsweise zu kompen­ sieren versucht. Die vorliegende Untersuchung befaBt sich einerseits mit den theoretischen Grundlagen fUr ein derartiges Verfahren, anderer­ seits werden die Losungen, die fUr die auftretenden Probleme hinsichtlich der Fertigung der Antennensysteme, der Erzeugung des benotigten Magnetfeldes, der Realisierung eines hochfre­ quenten Drehstromsenders und der Gewinnung der Empfangssignale durch Quadratur-Demodulation erreicht wurden, dargestellt. Die in diesem Zusammenhang gewonnenen Erkenntnisse und Losungen dUrften auch im Hinblick auf andere als das in der vorliegenden Arbeit untersuchte Dauerschallverfahren von Bedeutung sein. - 36 - 4. Literatur [1] HERBERTZ, J.: Grundlagen und Anwendungen eines berUhrungs­ losen Verfahrens zur Erzeugung und zum Nachweis von Ultra­ schall in Metallen. Forschungsberichte des Laboratoriums fUr Ultraschall, Nr. 3. Verlag J.A. Mayer, Aachen. 1972 [2] VIKTOROV, I.A.: Akust. Zh. 4(1958), 131 [3] POCHHAMMER, L.: J. Math. 18(1876), 324 [4] BANCROFT, D.: Phys. Rev. 59(1941), 588 - 37 - 5. Bildanhang 0 r I 1m Prufl.ng I", INF K ., V V K r----:- Generator Sender w-O --=-- w-O Empf anger w+Q w+Q IHf Fenter IJHr I w-2, ----Stors:rahlung--- w w w+2Q I 0 HF ...lL ~ Ana-g.

Diese Arbeit behandelt im Anschluß an die » Theoretischen Grundlagen der Äquidensitometrie im Hinblick auf die quantitative Auswertung schalloptischer Abbildungen« [1] die praktische Durchführung der Äquidensitometrie. Ziel der Untersuchung war es, Richtlinien zum Bau eines automatischen Äquidensographen zu gewinnen, der sich besonders gut zur Auswertung schalloptischer Abbildungen eignet. Die Ausführungen sind als Fortsetzung von [1] gedacht, so daß mehrmals ohne besondere Erläuterungen auf [1] verwiesen wird. 7 1. Bekannte Prinzipien und Realisierungen 1.1 Aquidensitometrische Verfahren 1.1.1 Vorbemerkungen Dieser Abschnitt hat die Aufgabe, bekannte Prinzipien elektrischer Verfahren, die unmittelbar der Äquidensitenerzeugung oder der Erzeugung entsprechender Gebilde dienen, sowie etwaige Realisierungen vorzustellen. Ferner wird versucht, die Verfahren nach den vier Teilaufgabenstellungen zu gliedern, die in 1.4 [1] herausgearbeitet wurden. Damit ist man dann in der Lage, die in 1.4 [1] vor­ geschlagene Liste der Prinzipien anzulegen. Wie in Abschnitt 1.2 [1] ausgeführt, sind vielfältige Anwendungen der Äquiden­ sitometrie möglich. Ebenso vielfältig aber waren auch die Impulse und Anre­ gungen, ihre Problemstellung zu untersuchen und geeignete Mittel zu finden. Oft trat die Problemstellung in Sachgebieten auf, die wenig Verbindung zur elek­ trischen und elektronischen Meßtechnik besitzen. Andererseits ist es bei der Viel­ falt der Sachgebiete, aus denen Anregungen kommen könnten, auch nicht mög­ lich, mit Sicherheit sämtliche Arbeiten zu erfassen. In diesem Sinne erheben die folgenden Ausführungen auch keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Seit den ersten Beschreibungen durch WOOD und LOOMIS [1] hat das Phiinomen der Ultraschall-Flussigkeitsvernebelung mehr und mehr an Bedeutung gewonnen und das Interesse zahlreicher Theoretiker und Experimentatoren erregt. Inzwischen wurde durch die theoretischen Arbeiten von SOROKIN [2] und EISENMENGER [3] und durch die ex­ perimentellen Untersuchungen unter anderem von STAMM [4] der Mechanismus der Ultraschallvernebelung weitgehend geklart. Die technische Anwendung dieses wich­ tigen Ultraschalleffektes ruckt damit mehr und mehr in den V ordergrund. Eines der iiltesten Anwendungsgebiete ist zweifellos die Erzeugung von Ultraschall­ Aerosolen, die in der Aerosoltherapie [5] und neuerdings auch in der Technik der Raumklimatisierung mit Erfolg eingesetzt wird. Hier fehlen vor allem billige Kleinst­ gerate fUr den »Hausgebrauch«, die z. B. Tausenden von Lungen-und Asthmakranken eine unbeschwerliche, stets verfugbare Verabfolgung von Medikamenten ermoglichen wurden. Auch die Klimatisierung von W ohnraumen mit Hilfe billiger Ultraschall­ Luftbefeuchter erscheint aussichtsreich. Eine weitere technische Anwendungsmoglichkeit, an der in den letzten Jahren in einigen Landern erfolgreich gearbeitet wird, ist die Ultraschall-Vernebelung von flussigen Kraftstoffen, insbesondere von Heizolen. Hier haben sich das relativ mono disperse, durch die Schwingungsfrequenz genau wahlbare TropfengroBenspektrum sowie die Geriiuschfreiheit und der relativ gute Wirkungsgrad der Ultraschallvernebler als wesentliche Vorteile gegenuber anderen Zerstaubern bzw. Vergasern erwiesen [18]. Bemerkenswert ist auch die Tatsache, daB die Vernebelung ohne jegliche Luftzufuhr erfolgt, so daB die Verbrennungsluft beliebig reguliert werden kann.

Die gesamte Kontinuums- und Wellenphysik wird beherrscht von partiellen Differentialgleichungen, die mit Ausnahme der hydrodynamischen Grundglei­ chungen linear sind, und in ihrem einfachsten Fall, in der Akustik, Optik und Elektrodynamik, die Form 2 1 8 s (0.1) ll.s=_·­ 2 2 c 8t besitzen (Wellengleichung). Dabei ist der LAPLAcEsche Operator ll. im räumlichen Fall durch (0.2) gegeben. x, y und z bezeichnen die Ortskoordinaten in einem rechtwinkligen kartesichen Koordinatensystem, t ist die Zeit. Die Größe c hat die Dimension einer Geschwindigkeit und ist in vielen Fällen konstant. s ist eine geeignete, dem jeweiligen Problem entsprechende Größe. Es kann sich dabei auch um einen Vektor handeln. Die GI. (0.1) steht dann für drei Komponentengleichungen. Bei zweidimensionalen (ebenen) bzw. eindimensionalen Ausbreitungsproblemen kann man durch geeignete Wahl des Koordinatensystems GI. (0.2) u. U. auf nur eine partielle Ableitung reduzieren. Für ein gegebenes physikalisches Problem stellt sich dann die mathematische Auf­ gabe, GI. (0.1) unter Berücksichtigung von Anfangs- und Randbedingungen zu integrieren. In der Literatur findet man eine Vielzahl von speziellen Lösungen und auch Methoden, in komplizierteren Fällen durch Reihenentwicklungen Lösungen zu ermitteln. Ferner kann man zeigen, daß durch Vorgabe von genügend vielen Bedingungen, die physikalisch sinnvolle Aussagen enthalten, die Lösung ein­ deutig bestimmt ist. Wegen dieser Eindeutigkeit der Lösung kann man nun Analogieschlüsse machen.

gegen die Probenoberflache gestoBen und iiben eine bearbeitende Wirkung aus. Untersuchungen an derartigen Schleifmittelsuspensionen werden in dieser Arbeit sehr ausfiihrlich behandelt.

Der Sinn der vorliegenden Untersuchungen über die Möglichkeit, schalloptische Abbildungen quantitativ auszuwerten, lag darin, ein praktisches Analogrechen­ verfahren ausfindig zu machen. Die für diesen Zweck geeignet erscheinenden Methoden der Aquidensitometrie sind daraufhin gründlich auf ihre Verwendungs­ möglichkeit untersucht worden. Dabei fiel nun die Entscheidung auf elektroni­ sche Verfahren, die eine automatische und schnelle Auswertung der Schallfelder ermöglichen und sogar langsame Veränderungen im Bildfeld zulassen. Da man aber auch schnelle Situationswechsel erfassen und auswerten möchte, wird man bestrebt sein, die Fernsehtechnik als Meßprinzip einzusetzen. Die elektrische Bildübertragung stellt die Forderung, eine Zerlegung der Bild­ vorlage in einzelne Elemente vorzunehmen, um diese zeitlich nacheinander abfragen und übertragen zu können. Das Problem der Abtastung, Übertragung und Rekonstruktion des ursprünglichen Bildes aus einzelnen Meßwerten wird mit Hilfe des Abtasttheorems in zwei Variablen untersucht und ergibt eine Bestimmung der Stellen, an denen Funktionswerte zu messen sind, um bei geringer Abtastpunktzahl eine optimale Auswertung zu erhalten. Das Abtasttheorem besagt weiterhin, daß eine spektrale Begrenzung der Vorlage notwendig ist, die wiederum eine rationelle Wiedergabe durch Überlagerung von Produkten von si-Funktionen erlaubt. Eine Approximation dieser Aufgabe ist nunmehr mit zwei Methoden möglich: Mit der einfachen Klassifikation und der linearen Interpolation. Eine eingehende Fehlerabschätzung zeigt, daß man bei geringerer Abtastpunktzahl, jedoch größerem elektronischem Aufwand bessere Ergebnisse mit der linearen Interpolation erzielt.

3(1957) ,S. 246-255 [8] EISNER, E. Design of Sonic Amplitude Transformers for High Ma.

Theoretical considerations and experimental references are introduced to show that the science of supersonics is not so much a matter of the inaudible sounds themselves as essentially of their practical applications in the new "mechanical high-frequency techniques": these lie predomin­ antly in liquids and solids. Apart from underwater communications, one of the oldest fields of application for ultrasonics is the testing of materials for flaws. This technique has been considerably developed in recent years. Fully automatic testing devices for coarse and fine pressed steel, metal strip, tubes, round sections and wire are shown, and their mechanism explained. An important place in industry today is taken by high-frequency cleaning. It is now possible to clean inaccessible machine parts without any manual intervention: the cleaning of machine interiors is also possible, since high-frequency vibrations can to a large extent penetrate machine walls. Ways of ensuring the best possible sound wave permeability are being discussed. It is further demonstrated that even indismantled parts can be satisfactorily cleaned in ultrasonically charged baths, a fact which is of great importance for all re-assembly work.