Hrg. Sabrina Affortunati,
"Impedanzspektroskopie zur Schichtdickenmessung von Calcitablagerungen in Drainagerohren"
, 6-2020
Original Titel:
Impedanzspektroskopie zur Schichtdickenmessung von Calcitablagerungen in Drainagerohren
Sprache des Titels:
Deutsch
Original Kurzfassung:
In Tunneldrainagen entstehende Versinterungen durch Calcitablagerungen stellen ein erhebliches Problem dar. Während es bei dünnen Schichtdicken möglich ist, die Ablagerungen durch Druckbürsten zu entfernen, ist es bei dickeren Schichten nötig, zeit- und kostenaufwendigere Abtragungsverfahren anzuwenden beziehungsweise das Rohr komplett zu erneuern. Aus diesem Grund ist es wichtig, Ablagerungen rechtzeitig zu erkennen. Hierfür bietet sich ein Messsystem an, welches einfach den bereits vorhandenen Drainagerohren hinzugefügt werden kann.
In dieser Arbeit wird die Anwendung eines auf Impedanzmessungen aufbauenden Messsystems für die Bestimmung von Ablagerungsdicken in Drainagerohren analysiert. Nach einer Einleitung in die gegebene Problematik und der Charakterisierung der benützten Materialien (Wasser, Sand, U-PVC Rohr) und des verwendeten Messgeräts (Impedanzanalysator 4194A von HP) wird die Methode der Impedanzspektroskopie präsentiert. Die große Herausforderung besteht dabei in der Interpretation der gemessenen Impedanzen und der Erstellung einer Modellschaltung, welche das Verhalten der Messungen widerspiegelt.
Am Beispiel der Messung des Impedanzspektrums eines Apfels soll gezeigt werden, wie man von der aufgenommenen Ortskurve auf eine dazugehörige Modellschaltung schließen kann. Die Beschränktheit der Methode auf die Erstellung eines über das Frequenzspektrum gültigen Schaltungsmodells führt zur Unmöglichkeit der Anwendung, wenn komplexe Ortskurven gemessen werden und sich demzufolge kein adäquates Modell finden lässt.
Es soll ein neues Messverfahren präsentiert werden, welches sich nur auf bestimmte Frequenzen und eine Widerstands-Kapazität-Parallelschaltung limitiert. Die zentrale Annahme ist dabei, dass nicht mehr eine physikalisch korrekte, sondern eine zielführende Modellschaltung bestimmt werden soll. Damit ist eine Schaltung gemeint, deren Parameter es erlauben, auf die gewünschten Größen zu schließen.
Sprache der Kurzfassung:
Deutsch
Englischer Titel:
Impedance spectroscopy for measuring the layer thickness of calcite deposits in drainage pipes
Englische Kurzfassung:
Sintering occurring in tunnel drainage is a significant problem. For the maintenance of the tunnel it is necessary to remove the deposits in order to ensure the drainage of the mountain water. While it is possible to remove deposits with pressure brushes for thin layer thicknesses, it is necessary to use more time-consuming and expensive removal methods for thicker layers or to completely replace the pipe. For this reason it is important to recognize deposits in good time. Therefor should be used a measuring system, which simply can be added to the already existing drainage pipes.
This work discusses the application of a measuring system based on impedance measurements for the determination of deposit thicknesses in drainage pipes. After an introduction to the given problem and the characterization of the materials used (water, sand, U-PVC pipe) and the measuring device used (impedance analyzer 4194A from HP), the method of impedance spectroscopy is presented. The big challenge is interpreting the measured impedances and creating a model circuit that reflects the behavior of the measurements.
Using an example of the measurement of the impedance spectrum of an apple, it is to be shown how one can deduce an associated model circuit from the recorded locus. The limitation of the method to the creation of a circuit model that is valid over the frequency spectrum leads to the impossibility of application when complex locus curves have been measured and consequently no adequate model can be found.
A new measuring method limited to certain frequencies and a simple resistance-capacitance parallel connection will be described. The central assumption is that no longer a physically correct but rather a target-aimed model circuit is to be determined. This means a circuit whose parameters allow to estimate the desired sizes.
Forschungs-