Transversal- und Oberflächenwellen (Ultraschall-Experimentierset 4)

Bei den klassischen Anwendungen des Ultraschalls, wie z.B. den Laufzeitmessungen in Flüssigkeiten (Füllstandsmessung, Durchflussmessung), spielt nur die longitudinale Ausbreitung der Ultraschallwellen eine Rolle. Allerdings können sich Ultraschallwellen vor allem in Festkörpern auch in Form von Transversal- und Oberflächenwellen (SAW – surface acoustic wave) ausbreiten. Diese Wellenmoden, ihre Ausbreitungseigenschaften und ihre Abhängigkeit von den elastischen Materialeigenschaften, ermöglichen eine Vielzahl von neuen Methoden in der Werkstoffprüfung (Flugzeugbau), Signalverarbeitung (SAW-Filter) und modernen Medizin (Elastografie).Mit diesem Set sind Versuche zur Demonstration der Modenwandlung von Ultraschallwellen an Grenzflächen zwischen Flüssigkeiten und Festkörpern oder an Grenzflächen verschiedener Festkörper möglich. Weiterhin können sie zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit von Transversal- und Oberflächenwellen (Rayleigh- und Lambwellen) in verschiedenen Materialproben verwendet werden. Diese Messungen ermöglichen die Bestimmung der elastischen Koeffizienten der Materialien wie Elastizitäts- und Schermodul.Ebenfalls lässt sich mit diesem Experimentierset die Dispersion von Ultraschallwellen (Frequenzabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit) mit Hilfe der Ausbreitung von Lambwellen auf dünnen Glasplatten demonstrieren.Als eine Anwendung von Oberflächenwellen in der Zerstörungsfreien Werkstoffprüfung (ZfP/NDT) lässt sich eine Risstiefenprüfung mit Hilfe von Rayleighwellen an einer Aluminiumprobe durchführen