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Das aufschlussreiche Tonspektrum der ballistischen Platten

Die üblichste Methode für die Beurteilung von ballistischen Keramikplatten in Schutzwesten ist heute eine Analyse mittels Röntgenstrahlen, welche aufwändig und kostspielig ist. Eine noch relativ neue Alternative bietet die Messung mittels akustischen Resonanzfrequenzen. Sie ist in diesem Zusammenhang noch relativ wenig bekannt, wird jedoch bereits für die Qualitätskontrolle von Teilen in der Massenproduktion angewandt.

17.09.2018 | Dr. David Thévenaz

Aufschlussreiches Tonspektrum ballistischer Platten
Aufschlussreiches Tonspektrum ballistischer Platten

Um den angemessenen Schutz der Soldaten und eine optimierte Planung der entsprechenden Beschaffungen zu ermöglichen, muss der Zustand der ballistischen Keramikplatten in den Schutzwesten regelmässig überprüft und aussagekräftig beurteilt werden. Diese Beurteilung wird heute meist mittels Röntgenstrahlen vorgenommen. armasuisse W+T evaluiert momentan eine alternative Beurteilung mit akustischen Resonanzfrequenzen.

Ähnlich wie bei einer Stimmgabel, die man anschlägt und die einen charakteristischen Ton abgibt, besteht diese Technik darin, einen Gegenstand zum Schwingen zu bringen und die natürlichen Schwingungsfrequenzen zu messen. So können Änderungen bei den mechanischen oder strukturellen Eigenschaften des betreffenden Gegenstandes rasch und zerstörungsfrei aufgezeigt werden, und dies mit relativ einfachen und kostengünstigen Geräten.

In diesem Projekt, das aus der Zusammenarbeit zwischen dem Fachbereich «Explosivstoffe und Munitionsüberwachung» (ar WTE) und dem «Testcenter» (ar WTT) hervorging, konnte eine Methode entwickelt werden, die auf mehrere Typen von ballistischen Platten anwendbar ist. Mittels eines Impulshammers wird zunächst ein Impuls ausgelöst, der die natürlichen Schwingungen der Platte herbeiführt. Diese werden mit Hilfe eines Mikrophons und eines Standardaufnahmesystems aufgezeichnet. Nach der Verarbeitung des akustischen Signals wird das erhaltene Spektrum mit jenem einer Referenzplatte verglichen und eine Schnelldiagnose des Zustands der Platte kann erstellt werden. Bei der Entwicklung dieser Methode wurden Platten, deren Zustand bekannt war, getestet und die Ergebnisse wurden mit den Resultaten der Messung mittels Röntgenstrahlen verglichen. Die Veränderungen an den beschädigten Platten waren von blossem Auge nicht sichtbar, lösten jedoch massive Änderungen der Schwingungseigenschaften aus.

Diese Methode wird bereits von einem Hersteller ballistischer Platten für die Beurteilung ihres Zustands angeboten. Allerdings ist das entsprechende Testsystem nur auf einen präzisen Plattentyp anwendbar. Nur eine vertiefte Kenntnis der Prinzipien, auf denen das System basiert, ermöglicht die Entwicklung einer einheitlichen Methode, die auf verschiedene Gegenstände angewendet werden kann. Zudem könnte eine ähnliche Strategie angewendet werden, um eine mobile Anwendung zu entwickeln, mit der eine erste Diagnose im Feld oder auch in anderen Bereichen, wie etwa der Munitionsüberwachung, vorgenommen werden könnte.