Beruhrungslose Permittivitats- und Leitfahigkeitsmessung mit einem Mehrelektrodensystem

摘要

In der elektrischen Kapazitatstomografie (ECT) konnen bei zeitharmonischer Anregung auch Informationen aus der Phasenlage der Verschiebungsstrome zwischen den Elektroden gewonnen werden. Wir zeigen an einem Modellsystem mit 16 aquidistant verteilten Elektroden, dass sich auch mit einem kommerziellen Sensor, der lediglich Kapazitatswerte ausgibt (AD7746), dennoch nichtideale (leitfahige) Dielektrika charakterisieren lassen. Dazu haben wir einerseits FE-Simulationen durchgefuhrt, die die Admittanzen fur relative Permittivitaten und spezifische Widerstande im Bereich von ε_r = 1... 80, ρ = 0,01... 100 Ω·m berechnen. Andererseits wurden Experimente durchgefuhrt, in denen die Temperatur und der Salzgehalt von Wasser variiert wurden, um ebenfalls die relative Permittivitat und die Leitfahigkeit einstellen zu konnen. Dabei zeigt sich, dass die Anderung der Suszeptanz und Konduktanz zwischen zwei Elektroden, davon abhangt, ob die ubrigen Elektroden geerdet oder isoliert sind. Aufgrund dieses Unterschieds kann auf (ε_r,-ρ)-Paare geschlossen werden, die den Ausgabewerten des Kapazitatssensors entsprechen. Der Rechnungs-Messungs-Vergleich zeigt, dass die Kapazitatssensorreaktion auf eine Permittivitatsanderung der erwarteten Reaktion aus dem Modell entspricht. Auch Leitfa-higkeitsanderungen rufen eine Sensorreaktion hervor, deren Details noch nicht vollig verstanden sind.