Stark gestörte Hohlraumresonatoren als Werkzeug zur zerstörungsfreien In-situ-Materialparametermessung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerhard Fischerauer
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389867475

Nach dem Stand von Wissenschaft und Technik werden elektrische Materialparameter im GHz-Bereich unter anderem mit der Methode der Hohlraumresonatorstörung gemessen. Dabei vergleicht man die messbaren Resonatoreigenschaften mit und ohne Materialprobe im Hohlraum und unterstellt dabei geringe Störungen durch die Probe und die nötige Ankopplung des Resonators an die Messumgebung. Wenn man beispielsweise Schüttgüter, Fluide oder Katalysatoren in laufenden Prozessen überwachen könnte, ließen sich zahlreiche Prozesse energieeffizienter, umweltfreundlicher und NOCH kostengünstiger führen. Bei diesen potentiellen Anwendungen sind mehrere Annahmen der Störungsrechnung nicht einzuhalten. Insbesondere hat man in Prozessanlagen keine freie Verfügungsgewalt über Geometrien und Materialien. Vielmehr begegnet man großen, inhomogenen, verlustbehafteten, anisotropen und zeitabhängigen Füllungen sowie (abhängig vom Resonanzmodus und den Materialparametern) starker Kopplung an die Messumgebung. In diesen Fällen wird der Resonator stark gestört. Derzeit verfügt man sogar in einfachen Fällen (homogene, aber stärker verlustbehaftete Resonatorfüllung) über keinen praktikablen Weg, um aus den messbaren Eigenschaften des gekoppelten Resonators die interessierenden, weil die Materialprobe beschreibenden Eigenschaften des ungekoppelten Resonators zu extrahieren. Das vorliegende Projekt hat zum Ziel, die Grundlagen für die Bestimmung elektrischer Materialparameter mit Hilfe der Störung von Hohlraumresonatoren in solchen Situationen zu schaffen, in denen die üblichen Annahmen verletzt sind. Zentral ist hierfür die Elimination des Einflusses der Kopplung auf das Resonanzverhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen