Unsicherheit der elektrischen Impedanzspektroskopie bei Schüttgütern

Abstract

Zusammenfassung Während die prinzipielle Eignung der elektrischen Impedanzspektroskopie (EIS) zur Charakterisierung und Zustandsüberwachung von Materialsystemen gesichert ist, bestehen bei der Reproduzierbarkeit und der Unsicherheit von EIS-Messungen in Feldanwendungen vielfach noch Erkenntnislücken. Dies gilt besonders bei Schüttgütern - wir interessieren uns speziell für Gießereisande -, weil man Schwankungen bei der Schüttungsdichte oder der Befüllungshöhe von Messzellen erwarten darf. Wir haben diese offene Frage der Messunsicherheit mit einer Messzelle untersucht, bei der zwischen zwei planparallelen Elektroden wiederholt Schüttungen eingefüllt und die resultierende Impedanz der Anordnung in einem Frequenzbereich von 20 Hz bis 1MHz gemessen wurde. Die Unsicherheit der EIS-Gerätschaften an sich wurde über Wiederholungsmessungen bei gleichbleibender Messzellenfüllung bestimmt. Der Einfluss des Befüllungsvorgangs und damit der Schüttungszusammensetzung auf die Gesamtunsicherheit wurde über mehrmalige Befüllungs- Entleerungs-Zyklen mit ein und demselben Schüttgut untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Gesamtmessunsicherheit klein genug ist, dass eine Klassifizierung verschiedener Sandzustände, sei es mit klassischen Methoden oder mit Hilfe von KI-Methoden, machbar erscheint.