Signale sind physikalische Größen, die Information über den Zustand oder die Veränderung eines Werkstoffs in Raum und Zeit tragen. In der Werkstoffwissenschaft entstehen Signale typischerweise als Antwort eines Systems auf eine definierte Anregung, z. B. elektrische, magnetische, mechanische, optische oder akustische Stimuli.

Formal werden Signale als Funktionen s(t), s(x,t) oder im Frequenzraum als S(ω) beschrieben. Kontinuierliche und diskrete Signale werden in der experimentellen Werkstoffkunde durch Abtastung und Digitalisierung verknüpft. Die Qualität der abgeleiteten Materialinformation hängt wesentlich von der Signal‑zu‑Rausch‑Relation, der Signalintensität und dem Dynamikbereich des Messsystems ab.

In der zerstörungsfreien Prüfung (z. B. Ultraschall, Wirbelstrom, akustische Emission) repräsentieren Signale Streuung, Absorption oder Emission, die durch Mikrostruktur, Defekte oder Phasenumwandlungen verursacht werden. Piezomagnetische und piezoelektrische Signale koppeln mechanische Spannungen mit magnetischen bzw. elektrischen Feldern und ermöglichen die in‑situ‑Überwachung von Belastungs‑ und Schädigungszuständen.

Die Signalverarbeitung umfasst Filterung, Transformation (Fourier‑, Wavelet‑Analyse) und Merkmalsextraktion. Spektroskopische Verfahren (z. B. EDX, Raman, NMR) interpretieren Signale vorzugsweise im Frequenz‑ bzw. Energieraum; Spektrogramme verknüpfen zeitliche und frequenzabhängige Information und sind zentral für die Analyse transienter Prozesse wie Phasenübergänge oder Rissausbreitung.

Für eine belastbare werkstoffwissenschaftliche Interpretation ist die präzise Modellierung der Signalentstehung (Vorwärtsproblem) und ihre Invertierung zur Rekonstruktion von Materialparametern (Inverse Probleme) entscheidend.