Bestimmung der Materialfeuchte mit Mikrowellen
Autoren: Hans-Jürgen Schwarz, NN
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Abstract[Bearbeiten]
Einleitung[Bearbeiten]
Wassermoleküle stellen elektrische Dipole dar, die in ihrer Aus¬richtung einem angelegten Wechselfeld zu folgen versuchen. Von einem gewissen Frequenzbereich an, der im Bereich der Mikrowel¬len liegt, können die Moleküle dem Wechselfeld nicht mehr schnell genug folgen, und es tritt eine Debye-Relaxation auf, die zum einen mit einer Abnahme der Dielekrizitätskon¬stanten (DK = Realteil ' der komplexen relativen DK), zum anderen mit einem hohen dielektri¬schen Verlust (= Imaginärteil der komplexen relativen DK) verbunden ist. Da für übliche tro¬ckene Baumateria¬lien die DK sehr klein ist und die dielektrischen Verluste prak¬tisch vernachläs¬sigbar sind, werden sowohl die DK als auch die dielektrischen Verluste eines kapillar-porösen Baustoffes we¬sentlich von dessen Wassergehalt bestimmt. Allerdings lassen sich die wesentlichen Nachteile der Leitfähigkeitsmethode und der Kapazitätsmethode vermeiden. Durch geeignete Wahl der Messfrequenz, nämlich zwischen 8.5 - 12.3 GHz wird erreicht, dass zum einen insbe¬sondere Wasser mit geringer Bindungsenergie er¬fasst wird (die Relaxationsfrequenz ist abhängig von der Bindungsener¬gie des Wassers), zum an¬deren der Einfluss der Ionenleitfähigkeit prak¬tisch vernachlässigbar wird. Die bestehende Temperaturabhängigkeit der Re¬laxation kann soft¬wareseitig kompensiert wer¬den. Auch ist die Kompensation des Material¬dichteeinflusses grundsätzlich möglich. Da Mikrowellenmessungen kontaktfrei erfolgen, treten auch keine Probleme mit der Ankopplung an das Messobjekt auf. Allerdings ist der Einfluss der Kornabmessungen der Baustoffe sowie der Inhomo¬genitäten wie z.B. Hohlräumen in den Bauteilen noch nicht in ausreichendem Maße geklärt. Die heutige Technik im Bereich Mi¬krowellen, elektronische Datenverarbeitung und Signalverarbei¬tung weist jedoch die Möglichkeit für die Weiterentwicklung eines nach der Mi¬krowellenmethode arbeitenden Feuchtemessers auf, mit dem hochfeuchtesensitiv, zuverlässig, genau, vor Ort und schnell Feuchtemessungen an Bauteilen durchzuführen sind.
Es finden Transmissions-, Reflexions-, Streufeld- und Resonatorverfahren Anwendung. Die Leis¬tung liegt nur bei ca. 5 mW, weshalb keine Schutzmaßnahmen erforderlich sind.