Grundlegende Untersuchung zur Anwendung der Millimeterwellen- und Terahertz- Technologie an Holz und Holzwerkstoffen - (PPT)

摘要

Die Anwendung der Millimeterwellen- und Terahertz-Technologie zur Untersuchung der Eigenschaften und zur Prufung von Bauteilen aus Holz hat bis dato wenig Verbreitung und Relevanz in der Praxis. In der Holzwerkstoffindustrie (OSB, Spanplatte, MDF etc.) existieren keine auf dieser Technologie basierenden Messsysteme zur Qualitatssicherung im Herstellungsprozess. Lediglich Mikrowellen kommen zur Feuchtemessung zum Einsatz - jedoch mit allenfalls minder befriedigender Genauigkeit der Ergebnisse. Bisherige wissenschaftliche Untersuchungen an Holz waren zumeist auf einen kleinen Frequenzbereich bis maximal 10 GHz beschrankt. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer systematischen Untersuchung zur Anwendung der Millimeterwellen- und Terahertz- Technologie an Holz und Holzwerkstoffen vorgestellt. Dazu wurden die Untersuchungen uber einen grossen Frequenzbereich (8 - 325 GHz) durchgefuhrt. Diese Frequenzen werden mit Hilfe eines Netzwerkanalysators und verschiedener Mischer-Module erzeugt, womit sich sowohl Transmissions- als auch Reflexionsmessungen durchfuhren lassen. Ziel dieser Untersuchung ist es, erste grundlegende Erkenntnisse uber die Wechselwirkung der elektromagnetischen Welle mit dem inhomogenen, anisotropen Werkstoff Holz uber einen grossen Frequenzbereich zu gewinnen. Dabei wird sowohl die Struktur als auch die Rohdichte und der Feuchtegehalt des Werkstoffes berucksichtigt. Dies ist notig, da bisherige Untersuchungen gezeigt haben, dass gerade diese Faktoren einen massiven Einfluss auf die Ausbreitung der elektromagnetischen Welle innerhalb von Holz haben. Weiterhin beschaftigt sich dieser Beitrag mit den einstellbaren Messparametern des Netzwerkanalysators und der Einspeisung der elektromagnetischen Welle (mit/ohne Kontakt) und deren Auswirkungen auf die Wechselwirkung zwischen der elektromagnetischen Welle und dem Werkstoff. Ziel ist es, den optimalen Messaufbau mit passenden Einstellungen der Messparameter fur eine Hochfrequenzmessung an Holz und Holzwerkstoffen zu finden. Im letzten Abschnitt dieses Beitrags werden die gewonnenen Kenntnisse speziell auf einen moglichen Anwendungsfall in der Holzwerkstoffindustrie ubertragen.