Schallemissionen werden von Bruchprozessen im Inneren eines
Bauteils in Form von elastischen Wellen ausgesendet. Diese
elastischen, akustischen Wellen liegen mit Frequenzen von
wenigen Hertz bis zu einigen Megahertz im Bereich des hörbaren
Schalls und des Ultraschalls. Bei der Schallemissionsanalyse
(SEA) werden diese Schallereignisse registriert und auf
verschiedene Weise analysiert. Je nach Umfang dieser Analyse
können eine Vielzahl von Erkenntnissen aus den Schallemissionen
gewonnen werden.
Parameterbasierte Schallemissionsanalyse
Bei der parameterbasierten SEA werden die Ereignisse unmittelbar
direkt in einem Rechner auf bestimmte Parameter analysiert.
Diese sind der Zeitpunkt des Übertretens eines Schwellwertes,
die Maximalamplitude, die Anstiegszeit oder die Gesamtdauer.
Da mit diesen Parametern nur ein Bruchteil der in den Wellenformen
enthaltenen Informationen gespeichert wird, sind die Interpretationsmöglichkeiten
beschränkt. Neben der Information, dass ein Schallereignis
und damit z. B. ein Schaden in einem überwachten Bauteil
vorliegt, kann eine grobe Ortung vorgenommen und z.B. die
Größe des Bruches abgeschätzt werden.
Signalbasierte Schallemissionsanalyse
Bei der signalbasierten SEA werden nun ganze Wellenzüge
von Schallereignissen z.B. bei Laborversuchen aufgezeichnet.
Die eigentliche Auswertung dieser Daten erfolgt meist im
Anschluss an den Versuch. Eine direkte Auswertung für
eine Anwendung an empfindlichen Bauteilen unter ständiger
Beanspruchung (structural health monitoring) ist eines der
Ziele.
Aus den Schallereignissen werden dann die exakten Einsatzzeiten
bestimmter Wellentypen, die Amplituden dieser Wellen, der
Frequenzgehalt und andere Größen ausgelesen.
Mittels gleichmäßiger Überdeckung der Bauteile
durch Schallsensoren, kann aus den relativen Koordinaten
der Sensoren zum Schallereignis und den Einsatzzeiten eine
präzise Ortung der Quellpunkte der Brüche stattfinden.
Darüber hinaus können aus den Amplituden der Wellen
sogenannte Abstrahlcharakteristika ermittelt werden. Diese
geben Aufschluss über die Bruchmechanismen als Ursache
der Schallemissionen. Als Ergebnis erhält man das seismische
Moment (Bruchenergie), die Anteile von Öffnungsbruch
oder Porenkollaps sowie Schubversagen und die Orientierung
von Bruchflächen. Alle diese Größen sind
im sogenannten Momententensor enthalten, der durch eine
Inversion ermittelt wird.
Die Aufzeichnung der Wellenform ermöglicht es auch
statistische Untersuchungen mit der Wellenform durchzuführen.
Eine Möglichkeit ist es über die Ähnlichkeit
von Wellenformen Bruchregionen und die Gesamtschädigung
zu quantifizieren. Untersuchungen zur Magnituden-Häufigkeitsverteilung
lassen Aussagen über entstandenes Makro-Versagen zu.
Auch die Verifizierung von Materialmodellen ist über
statistische Verfahren möglich.
