Bestimmung der Materialfeuchte mit Mikrowellen: Unterschied zwischen den Versionen

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== Einleitung  ==
== Einleitung  ==
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.
Wassermoleküle stellen elektrische Dipole dar, die in ihrer Ausrichtung einem angelegten Wechselfeld zu folgen versuchen. Von einem gewissen Frequenzbereich an, der im Bereich der Mikrowellen 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 Dielekrizitätskonstanten (DK = Realteil ε' der komplexen relativen DK), zum anderen mit einem hohen dielektrischen Verlust (= Imaginärteil ε'' der komplexen relativen DK) verbunden ist. Da für übliche trockene Baumaterialien die DK sehr klein ist und die dielektrischen Verluste praktisch vernachlässigbar sind, werden sowohl die DK als auch die dielektrischen Verluste eines kapillar-porösen Baustoffes wesentlich 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 insbesondere Wasser mit geringer Bindungsenergie erfasst wird (die Relaxationsfrequenz ist abhängig von der Bindungsenergie des Wassers), zum anderen der Einfluss der Ionenleitfähigkeit praktisch vernachlässigbar wird.
 
Die bestehende Temperaturabhängigkeit der Relaxation kann softwareseitig kompensiert werden. Auch ist die Kompensation des Materialdichteeinflusses 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 Inhomogenitäten wie z.B. Hohlräumen in den Bauteilen noch nicht in ausreichendem Maße geklärt. Die heutige Technik im Bereich Mikrowellen, elektronische Datenverarbeitung und Signalverarbeitung weist jedoch die Möglichkeit für die Weiterentwicklung eines nach der Mikrowellenmethode 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 Leistung liegt nur bei ca. 5 mW, weshalb keine Schutzmaßnahmen erforderlich sind.

Version vom 10. März 2010, 15:33 Uhr

Autoren: Hans-Jürgen Schwarz, NN


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Abstract[Bearbeiten]

Einleitung[Bearbeiten]

Wassermoleküle stellen elektrische Dipole dar, die in ihrer Ausrichtung einem angelegten Wechselfeld zu folgen versuchen. Von einem gewissen Frequenzbereich an, der im Bereich der Mikrowellen 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 Dielekrizitätskonstanten (DK = Realteil ε' der komplexen relativen DK), zum anderen mit einem hohen dielektrischen Verlust (= Imaginärteil ε der komplexen relativen DK) verbunden ist. Da für übliche trockene Baumaterialien die DK sehr klein ist und die dielektrischen Verluste praktisch vernachlässigbar sind, werden sowohl die DK als auch die dielektrischen Verluste eines kapillar-porösen Baustoffes wesentlich 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 insbesondere Wasser mit geringer Bindungsenergie erfasst wird (die Relaxationsfrequenz ist abhängig von der Bindungsenergie des Wassers), zum anderen der Einfluss der Ionenleitfähigkeit praktisch vernachlässigbar wird.

Die bestehende Temperaturabhängigkeit der Relaxation kann softwareseitig kompensiert werden. Auch ist die Kompensation des Materialdichteeinflusses 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 Inhomogenitäten wie z.B. Hohlräumen in den Bauteilen noch nicht in ausreichendem Maße geklärt. Die heutige Technik im Bereich Mikrowellen, elektronische Datenverarbeitung und Signalverarbeitung weist jedoch die Möglichkeit für die Weiterentwicklung eines nach der Mikrowellenmethode 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 Leistung liegt nur bei ca. 5 mW, weshalb keine Schutzmaßnahmen erforderlich sind.