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Messverfahren

Was sind die Vorteile des 2 Parameter-Mikrowellen-Resonanz-Verfahrens (2PMR)?

  • Mikrowellen durchdringen das gesamte Produkt, sodass der Wassergehalt sowohl an der Oberfläche als auch im Kern erfasst wird.
  • Das Abscannen eines Frequenzspektrums benötigt aufgrund schneller Elektronik sehr geringe Zeit. Es erfolgt in Millisekunden und ist damit inline einsetzbar.
  • Durch die Aufnahme der zwei physikalischen Größen Resonanzfrequenz (Verschiebung) und Amplitude (Dämpfung) lässt sich dichteunabhängig der Wassergehalt eines Produktes bestimmen und die Messung ist sehr exakt.
  • Der Einsatz eines Referenzresonators (patentiert) ermöglicht eine sehr gute Langzeitstabilität des Messverfahrens. Auch wechselnde Temperaturen oder Alterungserscheinungen können damit zuverlässig kompensiert werden. Eine ständige Messung des geleerten Sensorkopfes, die für eine Leerkalibration unabdingbar ist, entfällt damit. Bei vergleichbaren Systemen müsste für eine Leerkalibration der Prozess unterbrochen werden

Was wird gemessen?

Wassermoleküle liegen in einem Produkt ungeordnet vor und können sich frei ausrichten. Beim Anlegen eines elektromagnetischen Feldes richten sich die Wassermoleküle im Produkt aufgrund ihrer positiven H-Atome und des negativen O-Atoms entsprechend der Polarität des Feldes aus. Neben dieser starken Dipolarität sind Wassermoleküle auch sehr klein. Wechselt das elektromagnetische Feld sehr schnell seine Polarität, können nur Wassermoleküle aufgrund des hohen Dipolmomentes und der geringen Masse dieser Richtungsänderung folgen, das heißt dem Spannungswechsel.

Zwei Parameter werden im Produkt zur Bestimmung dessen Wassergehalts gemessen.

  • Der Energieverlust

  • Die oben beschriebene Richtungsänderung der Wassermoleküle benötigt Energie, die dem elektromagnetischen Feld entzogen wird. Der Energieverlust hängt von der Anzahl der Wassermoleküle ab. Der Energieverlust wird gemessen und dient als erster Parameter zur Bestimmung der Anzahl der Wassermoleküle im Produkt.

  • Die Geschwindigkeit der Mikrowellen
  • Darüber hinaus wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen gemessen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist von der Dichte des Materials abhängig. Durch die höhere Dichte des gemessenen Materials gegenüber der Dichte von Luft verringert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen. Diese Veränderung wird gemessen. Aus dem Vergleich dieser beiden Geschwindigkeiten ergibt sich der zweite gemessene Parameter.
    Die Erfassung der zwei Parameter ermöglicht neben der Anzahl der Wassermoleküle die Dichte des Produktes zu bestimmen. Das Messverfahren ist somit unabhängig von der Dichte und Gewicht des Produktes.

Info

Referenzresonator (patentiert)

Wassermoleküle im Produkt
Ausrichtung der Wassermoleküle
Energieverlust
Verringerung der Ausbreitungs-geschwindigkeit der Mikrowellen