Nondestructive evaluation of pavements using spectral analysis of surface waves in the frequency wave-number domain: Fid-Bau Portal

Nondestructive evaluation of pavements using spectral analysis of surface waves in the frequency wave-number domain

Al-Hunaidi, M.O.

Die Eignung der Spektralanalyse von Oberflächenwellen (SAOW) als zerstörungsfreies Prüfverfahren für Straßenbeläge wurde bereits in mehreren Veröffentlichungen gezeigt. Normalerweise führt die übliche Datenanalyse unter der Annahme, daß ein einzelner Wellenmode sich ausbreitet, zu guten Ergebnissen. Wenn jedoch der Belag plötzliche Steifheitsunterschiede in Tiefenrichtung aufweist, werden mehrere Wellenmoden im Wellenfeld angeregt und führen zu Schwierigkeiten bei der Interpretation. In früheren Untersuchungen wurde das Verfahren der Mehrfachfilter/Kreuzkorrelation vorgeschlagen, um solche Mehrmoden SAOW-Signale zu analysieren. Speziell für den Fall, daß die Ausbreitungsmoden dicht beieinanderliegen, wird im vorliegenden Beitrag eine allgemeinere Methode der Spektralanalyse vorgeschlagen. Das Verfahren sieht eine punktförmige Anregung vor und davon entfernt eine Meßstrecke zwischen zwei Empfängern, deren Signale im Spektralanalysator verarbeitet werden. Bei der Mehrfachfilter-Methode werden die Signale durch Schmalbandfilter unterschiedlicher Frequenzen geschickt. Die relative Phasenverschiebung wird aus einer Kreuzkorrelationsfunktion ermittelt. Bei der SAOW-Methode wird die gemessene Funktion der Zeit und des Ortes mit einer zweidimensionalen Fouriertransformation in den Raum aus Frequenz und Wellenzahl transformiert. Aus den abgeleiteten Formeln läßt sich die Anzahl der benötigten Oberflächenmessungen bestimmen. Das Verfahren wird an einem simulierten, dreischichtigen Belag vorgeführt. Der Einfluß unterschiedlicher Analyse-Parameter wird diskutiert. Die so ermittelten Dispersionskurven werden mit theoretischen Kurven aus der Literatur verglichen und zeigen sehr gute Übereinstimmung und damit deutlich bessere Ergebnisse als die Mehrfachfilter-Technik. Der Abstand zwischen Anregungspunkt und erstem Empfänger, hier ca. 2 m, hat im betrachteten Beispiel nur geringen Einfluß auf die Meßgenauigkeit. Es wird betont, daß dies auf andere Belagskonfigurationen nicht zutreffen muß. (Völkel, U.)