Band 69, Heft 1 - 1

Der Wassergehalt ist von entscheidender Bedeutung für die physikalischen und chemischen Eigenschaften zahlreicher Materialen. Seine genaue Kenntnis ist daher für nahezu alle Bereiche unseres Lebens wichtig, insbesondere für die Landwirtschaft und Nahrungsmittelindustrie sowie für zahlreiche andere Industriezweige. Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischen Feldern und den dipolaren Wassermolekülen ermöglichen weitgehend unabhängig von der speziellen Beschaffenheit des Objektes zerstörungsfreie und vielfach nicht-invasive automatische Bestimmungen des Wassergehaltes. Zur Erzielung einer adäquaten Messgenauigkeit müssen die Messsonden den Untersuchungsobjekten angepasst werden. Dazu ist die Kenntnis der dielektrischen Spektren der wässrigen Phase des Mischsystems nötig. In dieser Arbeit werden exemplarisch mögliche Beiträge zu den Spektren aufgezeigt, um auf den Einfluss relevanter Parameter wie Frequenz, Temperatur, Druck und auch auf den Einfluss des Gelösten hinzuweisen.

Die passiven elektrischen Eigenschaften biologischer Objekte (Gewebe und Suspensionen) bilden in Zusammenhang mit den morphologischen Eigenschaften einen messbaren Parameter für Untersuchungen zum Zustand und zur Lebensfähigkeit eines biologischen Systems. Die Nutzung der Bio-Impedanzspektroskopie für Frequenzen von einigen kHz bis in den MHz-Bereich liefert ein relativ spezifisches Messsignal, das Auskunft über die Anzahl und den Zustand von Zellmembranen gibt und somit die Bestimmung der Zellkonzentration und der Lebensfähigkeit von Zellen ermöglicht.

Änderungen der Zusammensetzung von Lebensmitteln beeinflussen die Form des komplexen dielektrischen Spektrums. Mit multivariaten Methoden ist es möglich, unter Verwendung von Mikrowellen hieraus die Zusammensetzung von Lebensmitteln zu bestimmen. In diesem Artikel wird der erfolgreiche Entwurf eines neuronalen mehrschichtigen Feedforward-Netzwerkes zu diesem Zweck beschrieben.

Der Informationsgehalt einer Messung und damit deren Aussagekraft über den Zustand eines Testobjektes hängt von der Bandbreite der erfassten Messdaten und von der Vollständigkeit der erfassbaren Kennfunktionen des Sensors ab. Das erfordert mehrkanalige und ultra-breitbandige Messwerterfassungssysteme. Es gibt mehrere Möglichkeiten, solche Messungen umzusetzen. Aus wirtschaftlichen Erwägungen und Gründen der Handhabbarkeit konnte darauf jedoch bisher nur im Labor zurückgegriffen werden. Durch die Einführung eines integrierbaren, digitalisierten Ultra-Breitband-Messverfahrens eröffnen sich diese Möglichkeiten zukünftig auch einer breiten industriellen Anwendung.

A microwave watercut sensor for use downhole in so-called smart oil wells, with production from several zones, is described. The main challenges have been the high temperature and pressure, the limited space, and the low power available. The sensor is a semisectorial cavity resonator sensor located in the annulus between the tubing and the casing. The electronics is based on a self-oscillating amplifier with feedback through the sensor. The paper describes the sensor, the electronics, and the results from the tests performed in the laboratory, and in the test rigs of Roxar and Norsk Hydro.

Viele Anwendungen in der Hydrologie, der Landwirtschaft und des Bauwesens benötigen eine Aussage über die räumliche Verteilung der Feuchte im Boden oder in Bauwerken. Bisher war die Zeitbereichsreflektometrie (Time Domain Reflectometry (TDR)) als gebräuchliches Verfahren zur Messung der Feuchtigkeit auf die Bestimmung einer gemittelten oder sehr grob auflösenden Feuchteverteilung entlang der verwendeten Messleitungen beschränkt. Ein neues Verfahren zur Wiedergabe der Feuchteverteilung entlang einer Messleitung wurde entwickelt, welches nun den gesamten Informationsgehalt des von beiden Enden der Messleitung gewonnenen TDR-Signals für die Auswertung verwendet. Es basiert auf der Telegraphengleichung für ungleichförmige Übertragungsleitungen und einem Optimierungsansatz für die gleichzeitige Rekonstruktion von zwei Leitungsparametern mit hoher Auflösung entlang der Leitung. Die Tauglichkeit des Rekonstruktionsverfahrens unter Verwendung von realen Messdaten wurde an einem naturmaßstäblichen Modelldeich während eines simulierten Hochwassers getestet.

Mit Wasserstoff-Kernresonanz ( 1 H-NMR) kann die Protonendichte und die Protonenbeweglichkeit im Material bestimmt werden. Die NMR-Aufsatztechnik ermöglicht es, ein Tiefenprofil dieser Messgrößen bei einseitigem Zugang zum Prüfobjekt zerstörungsfrei zu messen. “NMR-INSPECT” ist das weltweit erste komplett tragbare, batteriebetriebene Messsystem der NMR-Aufsatztechnik. Hiermit können Eigenschaften der Feuchtespeicherung und des Feuchtetransports in Baustoffen vor Ort an der Komponente bestimmt werden. In organischen Werkstoffen lassen sich Profile der Feuchte und der Dichte bestimmen, beispielsweise für die prozessintegrierte Qualitätsprüfung in der Fertigung von Holzwerkstoffen.

Die 4. Konferenz „Electromagnetic Wave Interaction with Water and Moist Substances” wurde zum ersten Mal in Europa durchgeführt. In diesem Rückblick werden die Kurzfassungen der Beiträge und Poster in thematischer Reihenfolge vorgestellt. Die wissenschaftliche Konferenz war mit einer Industrieausstellung verbunden. 130 Teilnehmer aus 26 Ländern kamen aus unterschiedlichsten Fachgebieten. Bei den Untersuchungen dominieren Messungen im Mikrowellenbereich. Die Podiumsdiskussion gab wertvolle Anregungen für künftige Arbeiten. Es wurde eine „International Society of Electromagnetic Aquametry” gegründet.