Laser generation and detection of ultrasound in concrete: Fid-Bau Portal

Laser generation and detection of ultrasound in concrete

Jacobs, L.J. / Whitcomb, R.W.

In dem Beitrag werden Untersuchungsergebnisse zur Ausbreitung von Oberflächen- und Volumenwellen in Beton vorgestellt. Erzeugt wird der Ultraschall mit einem gepulsten Rubinlaser, der eine Wellenlänge von 694,3 nm, eine Pulsdauer von 30 ns (Pulsenergie: 108,3 mJ) und einen Strahldurchmesser von 1 mm am Auftreffort aufweist. Die erzeugten Ultraschallwellen werden mit einem Interferometer nachgewiesen, das mit einem Argon-Laserlichtstrahl arbeitet. Die Betonproben haben Größen von 50 mm x 100 mm x 100 mm oder 100 mm x 100 mm x 100 mm und enthalten Zuschlagstoffe mit Größen von 9,5 mm, 12,7 mm, 25,4 mm und 38,1 mm. Bei der Ausbreitung der Longitudinalwellen durch das Volumen werden die Laufzeiten und die Frequenzspektren an den Betonproben analysiert; bei den Oberflächenwellen werden nur die Laufzeiten detailliert untersucht. Zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses werden die Meßdaten mit einer Hochpaß- und Tiefpaßfilterung bearbeitet, weiterhin wird, um den reflektierten Lichtanteil des Interferometers zu erhöhen, ein reflektierendes Klebeband auf dem Beton aufgeklebt und ein Öltropfen sorgt senderseitig dafür, daß ein Ultraschallbündel ohne Nebenkeulen entsteht. Zur Analyse der Meßdaten wird ein 10-Mikrosekunden-Zeitfenster im Bereich des Ankunftssignals herausgegriffen und einer FFT-Analyse zugeführt. Die Empfangsspektren, die nach 50 mm und 100 mm Schallwegen durch Beton entstehen, werden miteinander verglichen. Aus der Analyse der Spektren geht hervor, daß nicht nur die Größe der Granit-Zuschlagstoffe sondern auch die Impedanzänderung zwischen Grundwerkstoff und Zuschlagstoff neben weiteren Einflußgrößen die Schallschwächung in Beton bestimmen. (Brekow, G.)