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Contact-free detection and visualization of guided waves in composites using an optical microphone

Wasle, Caspar und Heilemann, Florian und Wohltmann, Björn und Rodeck, Rebecca und Wende, Gerko (2025) Contact-free detection and visualization of guided waves in composites using an optical microphone. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. SPIE - Society of Photo-optical Instrumentation Engineers. doi: 10.1117/12.3051025. ISSN 0277-786X.

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Offizielle URL: https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/13435/134350S/Contact-free-detection-and-visualization-of-guided-waves-in-composites/10.1117/12.3051025.full?tab=ArticleLink

Kurzfassung

With increasing adoption of carbon fiber reinforced polymers in modern aircraft, new challenges in the maintenance of these structures arise. These materials are prone to internal damages such as delaminations, necessitating advanced non- destructive testing methods like ultrasonic testing. Guided ultrasound waves are a promising solution for testing large thin- walled structures like aircraft fuselages due to their long propagation range and high sensitivity to internal damage. However, traditional methods like laser-doppler vibrometry, while effective, are limited by their reliance on surface reflective properties, restricting their applicability in real-world maintenance scenarios. In this paper, a laser-based optical microphone is used to detect and visualize guided waves in carbon fiber reinforced polymer materials, featuring a very high bandwidth and independence from surface reflectivity. A robot test setup is developed to sample areas on the plate through repeated experiments. Signal processing enables the analysis of the wavefield and the visualization as two- dimensional wavefield images. By introducing defects into the plate, it is shown that these can be detected by changes in wave propagation patterns. With the flexible test setup using a robotic arm, the scalability of this approach to more complex structures with curvatures is demonstrated, highlighting its relevance for future use in aircraft maintenance.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/214425/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Contact-free detection and visualization of guided waves in composites using an optical microphone
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wasle, Casparcaspar.wasle (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-7198-9186186062588
Heilemann, FlorianFlorian.Heilemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wohltmann, BjörnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rodeck, RebeccaRebecca.Rodeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-3572-8890186062594
Wende, Gerkogerko.wende (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 Mai 2025
Erschienen in:Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1117/12.3051025
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Wasle, Casparcaspar.wasle (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-7198-9186186062588
Heilemann, FlorianFlorian.Heilemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wohltmann, BjörnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rodeck, RebeccaRebecca.Rodeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-3572-8890186062594
Wende, Gerkogerko.wende (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:SPIE - Society of Photo-optical Instrumentation Engineers
Name der Reihe:Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems 2025
ISSN:0277-786X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Contactless ultrasound, Optical microphone, Guided waves, Lamb waves, Maintenance, Robotics
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - keine Zuordnung
Standort: Hamburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Instandhaltung und Modifikation > Wartungs- und Reparaturtechnologien
Institut für Instandhaltung und Modifikation > Leitungsbereich
Hinterlegt von: Wasle, Caspar
Hinterlegt am:16 Jun 2025 14:52
Letzte Änderung:16 Jun 2025 14:52

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