Universität Stuttgart
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Item Open Access The fiber optic probe hydrophone(1994) Wurster, Clemens; Staudenraus, Joachim; Eisenmenger, WolfgangWe present a new type of hydrophone based on a fiber-optic sensor principle for shock wave and ultrasonic measurements in water. Its detection mechanism is based on the change of the optical reflection coefficient at the end surface of a glass fiber in water by pressure signals. The relation between the intensity of the reflected light and the water pressure is defined by material constants so that calibration by reference is not necessary. Shock wave measurements were made with the fiber optic probe hydrophone and compared with the results obtained by PVDF membrane and needle hydrophones. Important advantages are high resolution in space and time, a reproducible response also to negative pressure signals with high accuracy, high cavitation threshold, large bandwidth (>1 GHz), ideal electromagnetic shielding, high deterioration resistance and simple calibration control.Item Open Access Optisches Sondenhydrophon für Ultraschall- und Stosswellenmessungen mit einem Messbereich von 0.1 bar bis 1000 bar(1992) Staudenraus, Joachim; Eisenmenger, WolfgangDas optische Sondenhydrophon wurde ursprünglich zur Erfassung fokussierter Druck- und Sto8wellenpulse in Wasser mit Amplituden zwischen 10 und 1000 bar entwickelt. Als Hydrophonprinzip dient die lokale Messung der akustisch induzierten Änderung des optischen Brechungsindex. Dazu wird das Ende eines Lichtleiters in das Schallfeld eingeführt und der zeitliche Intensitätsverlauf des am Lichtleiterende reflektierten Lichtes photoelektrisch registriert. Die derzeit realisierte Hydrophonanordnung besitzt eine Bandbreite von 20 MHz bei einer durch den Kerndurchmesser der eingesetzten Glasfaser gegebenen Ortsauflösung von 100 μm.Item Open Access Charakterisierung verschiedener Hydrophone unter Stosswellenbedingungen in Wasser(1991) Staudenraus, Joachim; Köhler, Michael; Eisenmenger, WolfgangAls Drucksonde wird eine Glasfaser in das akustische Wellenfeld eingeführt und die durch zeitliche Druckänderung hervorgerufene zeitliche Variation der Lichtreflexion als Hydrophonsignal verwendet. Im gut reproduzierbaren Stoßwellensignal des optischen Sondenhydrophons kann Kavitation auf oder in nächster Nähe der Faserstirnfläche, aufgrund des wesentlich höheren Reflexionskoeffizienten gegen Wasserdampf, ausgeschlossen werden. Im Unterschied zu den anderen Hydrophonen ist somit hier von einer vollständigen Unterdruckübertragung auszugehen. Im übrigen stimmen die Stoßwellensignale des optischen Sondenhydrophons und des Membranhydrophons solange überein, bis im Signal des letzteren kavitationsbedingt der Unterdruckanteil verschwindet.Item Open Access Ausbreitung freifeldfokussierter Hochenergiedruckimpulse in Wasser(1991) Staudenraus, Joachim; Eisenmenger, WolfgangIm Zuge der klinischen Einführung von Stoßwellengeneratoren zur Zertrümmerung von Harnsteinen sind in jüngerer Zeit physikalische Fragestellungen zur Fokussierung hochenergetischer Druck- und Stoßwellenimpulse in Flüssigkelten auf starkes Interesse gestoßen. Schalldruckimpulse hoher Amplitude erfahren dabei als Folge nichtlinearer Ausbreitung eine zunehmende Aufstellung der Wellenfront. Für die Fokussierungsexperimente steht eine elektromagnetische Impulsschallquelle in Kalottenform zur Verfügung.Item Open Access Akustische Ortung kollabierender Kavitationsblasen in Wasser und in Gewebephantomen(1993) Staudenraus, Joachim; Köhler, Michael; Lünstroth, Uwe; Eisenmenger, WolfgangFür moderne Ultraschall- und Stoßwellenquellen, wie sie z.B. medizintechnisch in der Sonographie und in der Lithotripsie eingesetzt werden, beobachtet man in Wasser intensive Kavitation. Unter Einwirkung des äußeren Drucks implodieren die als Folge hoher Unterdruckpulsanteile gebildeten Kavitationshohlräume, ein Vorgang der als Blasenkollaps bezeichnet wird. Mittels einer geeigneten Anordnung mehrerer Hydrophone gelingt es, Kavitationsblasen durch Rekonstruktion des Ausgangspunktes der bei Blasenkollaps abgestrahlten Stoßwellen zu orten.