Mikrowellenmessverfahren

Das Mikrowellenmessverfahren basiert auf der Dielektrizitätskonstante des Wassers. Eine Sonde sendet in den zu messenden Stoff ein Mikrowellensignal aus, wodurch die Wassermoleküle zu Schwingungen angeregt werden. Dadurch wird dem Signal Energie entzogen. Der absorbierte Energieanteil ist ein Maß für den Gehalt an Wassermolekülen im gemessenen Stoff. Um bei diesem Feuchtemessverfahren Störungen möglichst vollständig ausschließen zu können, muss mit sehr hohen Frequenzen und einem relativ hohem Energieeinsatz gearbeitet werden, wodurch einem praktikablen Baustelleneinsatz gewisse Grenzen gesetzt sind.

Das Messprinzip besteht darin, dass im Frequenzbereich von 100 MHz bis ca. 1 GHz durch eine Messung zweier Parameter auf den Feuchtegehalt eines Baustoffes geschlossen werden kann. Eine Messung zweier Parameter ist deshalb notwendig, da in diesem Frequenzbereich beide Anteile der komplexen Dielektrizitätszahl (auch Dielektrizitätskonstante genannt) vom Gehalt gelöster Salze Salze bestehen aus positiv geladenen und negativ geladenen Ionen. Zwischen diesen Ionen liegen ionische Verbindungen vor. Salz hat eine kubische abhängig sind. Der Einfluss des Salzes ist im Falle der Messung beider Parameter vom Einfluss der Feuchte trennbar, was bei Frequenzen unter 100 MHz nicht der Fall ist (niederfrequente dielektrische Messverfahren). Oberhalb von 1 GHz wird der Realteil der Dielektrizitätszahl zunehmend unabhängig vom Einfluss gelöster Salze. Dies bedeutet, dass bei diesen Frequenzen durch die Messung nur eines Parameters eine salzunabhängige Feuchtemessung Für die Feuchtemessung in Baumaterialien und in Räumen steht eine Reihe von Messverfahren zur Verfügung. Die Messgenauigkeit der verschiedenen Verfahren realisiert werden kann. Im Mikrowellenbereich ist eine solche Feuchtemessung bis zum Frequenzbereich der so genannten Dipolrelaxation möglich (dielektrisches Verhalten von Baustoffen), der für freies Wasser bei ungefähr 16 GHz liegt und für Wasser im Baustoff niedriger liegt.

Probleme bei der Anwendung der Mikrowellenfeuchtemessung ergeben sich nach heutigem Stand hinsichtlich der Kalibrierung. Eine Vielzahl an mineralischen Baustoffen zeigt einen gleichen Zusammenhang zwischen Realteil der Dielektrizitätszahl und dem Volumenanteil der Baustofffeuchte, d. h. eine weitgehend materialunabhängige Kalibrierung ist bezüglich des volumenbezogenen Feuchtegehaltes möglich. Zur Ermittlung des massenbezogenen Feuchtegehaltes ist jedoch die Kenntnis der Rohdichte des Materials notwendig. Weitere Probleme bestehen bei Inhomogenitäten im zu untersuchenden Bauteil, da die Mikrowellen gestreut werden können und infolgedessen eine Verfälschung des Empfangssignals nicht auszuschließen ist. Im Bereich der Messung von Feuchteprofilen sind jedoch Ansätze erkennbar, um dieses Problem zu minimieren bzw. zukünftig abzustellen.