Thermografische Rekonstruktion von internen Wärmequellen mittels virtueller Schallwellen

Abstract

Kurzfassung Die thermografische Rekonstruktion von Messsignalen einer Infrarot-Kamera hat große Vorteile gegenüber einer Ultraschall-Prüfung: Es wird kein Koppelmedium benötigt, und die Temperatur kann an vielen Pixeln der Kamera parallel gemessen werden. Der Hauptnachteil im Vergleich zu Ultraschall ist die sich stark verschlechternde Auflösung mit zunehmender Tiefe der abzubildenden Strukturen. In dieser Arbeit wird demonstriert, wie Ultraschall-Rekonstruktions-Methoden für die thermografische Rekonstruktion genutzt werden können. Vor der Ultraschall-Bildrekonstruktion wird aus dem gemessenen zeitlichen Temperaturverlauf jedes Kamera-Pixels eine virtuelle Schallwelle berechnet. Wie hier gezeigt, ist diese virtuelle Welle die inverse eindimensionale Rekonstruktion an der Position dieses Pixels. Diese lokale Transformation beinhaltet die gesamte Irreversibilität des Diffusionsprozesses und kann für beliebige zwei- und dreidimensionale Probenformen verwendet werden. Es werden zweidimensionale Rekonstruktionen aus numerischen Simulationen und experimentelle Ergebnisse gezeigt, bei denen parallele Stahlstäbe in einer Epoxidharz-Matrix eingebettet sind und durch Induktion von Wirbelströmen pulsförmig erhitzt werden.