Intelligente Sensor-Technologie zum Auffinden und Vermessen von gefährlichen Schäden über große Distanzen im nicht zugänglichen Bereich durch angewandte langreichweitige Multiparameter-Ultraschallcomputertomographie; Teilvorhaben: AP-3 Rekonstruktionsalgorithmus

Abstract

Im Projekt (INTACT) in Kooperation mit dem Fraunhofer IZFP wurde an einem High-Tech-Gerät geforscht, welches den Einsatz in der Schadensdetektion von nicht zugänglichen Bereichen von Rohren über große Distanzen ermöglicht. Durch das kontinuierliche, handgeführte Verschieben des Gerätes in Axialrichtung des Rohres ist ein Inspektionsteam so theoretisch in der Lage, mehrere Kilometer eines Rohres abzufahren und zu kontrollieren. Um Defekte (z.B. korrosionsbedingt) in einem bildgebenden Verfahren besser auflösen zu können, muss zwangsläufig die Informationsdichte („Strahldichte“) erhöht werden, um mehr Daten über die Defektgrenzen und Wanddickenreduktionen zu erfassen. Die dabei im Rohr initiierten, transversal polarisierten Ultraschallwellen werden in verschiedenen Durchschallungswinkel nicht wie bei konventionellen Methoden in Axial- sondern in Umlaufrichtung gelenkt. Für jeden Winkel existiert eine zugeteilte Sender-Empfänger Konfiguration in Form von technologisch anspruchsvollen EMAT-Wandlern. Am EMAT-Empfänger gemessene Wellenpaketsignale beinhalten charakteristische Information des Defektes, welche entschlüsselt werden müssen. Das Ziel des Teilvorhabens „Entwicklung von Rekonstruktionsalgorithmen“ ist entsprechend darauf ausgelegt, Rückschlüsse aus dem Messsignal auf die zugrundeliegende Ursache (Schäden am Rohr) machen zu können. Dazu muss die physikalische Wechselwirkung des geführten Wellenpakets im Medium modelliert werden. Eine Software zur numerischen Berechnung der dafür notwendigen Dispersionskurven zur Interpretation der Transmissions- und Reflexionssignale wurde vom Lehrstuhl Schuster programmiert. Aufbauend auf Auswertungen an zunächst simulierten und anschließend an echten Daten wurde ein Rekonstruktionsalgorithmus unter Berücksichtigung der mathematischen Modellierung entwickelt. Der Algorithmus gibt durch die Überlagerung der verschiedenen Defektkarten für jeden Durchschallungswinkel gute Hinweise auf die Ausdehnung eines Defektes. Die Bestimmung der Restwand-dicke in einfachen Defekten lässt sich durch die beobachtbaren Amplitudenvariationen, sowie am maximalen Reflexionskoeffizienten quantifizieren.