Bestimmung der Materialfeuchte mit IR-Strahlung

Autoren: Hans-Jürgen Schwarz

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Einleitung

Der Einfluss des Feuchtegehaltes auf die Wärmeleitfähigkeit wirkt sich bekanntlich auf die Oberflächentemperatur von Bauteilen und damit auf die von diesem ausgesandte langwellige Wärmestrahlung (elektromagnetische Strahlung im infraroten Spektralbereich) aus.

Mit Hilfe der Infrarotthermographie ist es daher grundsätzlich möglich, unterschiedliche Durchfeuchtungsgrade eines Bauteiles zu erkennen. Allerdings hängt die Intensität der Strahlung nicht nur von der Feuchte, sondern auch von anderen Faktoren ab, insbesondere sind Veränderungen im Aufbau eines Bauteils, z.B. Hohlräume oder Wärmebrücken von Bedeutung. Daher lassen sich mit Hilfe der Infrarotthermographie allenfalls orientierende, qualitative Aussagen bezüglich des Durchfeuchtungsgrades einer Wand machen, keinesfalls sind jedoch quantitative Aussagen möglich.

Neben der Messung der thermischen Eigenstrahlung kommen auch Reflexionsmessungen insbesondere bei der Untersuchung der oberflächennahen Schichten in Betracht. Dabei wird das Prüfobjekt mit der Infrarotstrahlung einer Wellenlänge beaufschlagt, bei der die Absorption durch das Wasser besonders hoch ist, nämlich 1.45µm, 1.93µm oder 2.98µm. Untersuchungen an Schüttgütern haben gezeigt, dass nach entsprechender Kalibrierung eine Feuchtegehaltsbestimmung der Proben möglich ist. Die Eindringtiefe des IR-Lichtes liegt je nach Material zwischen 0.1 mm bis zu mehreren Zentimetern. Im Reflexionsverfahren und bei geringer Eindringtiefe wird daher nur die Oberflächenfeuchte ermittelt. Für Rückschlüsse auf die Gesamtfeuchte ist daher eine homogene Feuchteverteilung in der Probe bzw. eine bekannte Verteilung in der Probe erforderlich. Zu beachten ist dabei u.a., dass sich das Reflexionsverhalten bei hohen Stofffeuchten verändert.