Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung der frequenzabh?ngigen Materialeigenschaften von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen Probek?rperindividuums.

Die zunehmend simulationsgestützten Designprozesse von Ultraschallwandlern ben?tigen für realit?tsnahe Ergebnisse m?glichst gute Beschreibungen der verwendeten Materialien. Piezokeramische Materialien k?nnen im Modell über mindestens 10 Parameter abgebildet werden. Die Bestimmung dieser Parameter geschieht nach aktuellen Standards über die Auswertung von Resonanzfrequenzen unterschiedlicher Probek?rpergeometrien. Da diese unterschiedlichen Probek?rper jedoch stets unterschiedlichen Prozess- und Polarisationsbedingungen unterliegen, k?nnen sich beim Zusammenfügen der einzelnen Materialparameter unplausible bzw. inkonsistente Parametersze ergeben. Die Charakterisierung einer Piezokeramik an einem einzelnen Probek?rper gestaltet sich jedoch schwierig, da meist keine hinreichend hohen Sensitivit?ten auf alle relevanten Parameter gegeben sind. Eine Erh?hung der Sensitivit?ten und damit eine Bestimmung eines vollst?ndigen Materialparametersatzes konnte mit einer optimierten Elektrodentopologie auf piezokeramischen Scheiben in dem vorangegangenen Projekt realisiert werden. Da sich die komplexere Elektrodenstruktur nicht mehr durch analytische N?herungen abbilden l?sst, werden die Materialparameter durch ein inverses Verfahren bestimmt. Dabei wird ein digitaler Zwilling in Form eines Finite Elemente Methoden Modells erstellt, welcher die Materialparameter als Eingangsgr??e enth?lt. Durch problemangepasste Optimierungsalgorithmen k?nnen dann die Materialparameter des Modells dahingehend beeinflusst werden, dass das Verhalten des realen Systems m?glichst gut abgebildet wird. Jedoch sind dafür momentan mehrere Impedanzmessungen an einer piezokeramischen Scheibe notwendig. Durch eine dynamischere mathematische Optimierung der Elektrodentopologie soll dies auf eine einzelne Messung reduziert werden. Au?erdem soll ein kausales D?mpfungsmodell gefunden werden, welches das physikalische Materialverhalten besser abbildet und somit in einer realit?tsn?heren Simulation resultiert. Auch hier muss eine zuverl?ssige L?sung des inversen Problems durch hinreichend Sensitivit?ten sichergestellt werden.