Ein Ultra-Breitband-Messverfahren zur Bestimmung ausgewählter Materialeigenschaften von Naturstoffen

Die Interaktion zwischen Ultra-Breitband-Signalen (UWB) und feuchten Materialien wird ausgenutzt, um ausgewählte Materialeigenschaften mit Methoden der Hochfrequenzmesstechnik zu bestimmen. Stellvertretend für eine Vielzahl von Einsatzbereichen wird die Anwendbarkeit der dielektrischen Spektroskopie zur Schnellbestimmung von Fischqualität untersucht. Dabei werden die Veränderungen des dielektrischen Spektrums des Muskelgewebes ausgenutzt. Diese werden in erster Linie von der Existenz und der Bindungsform des vorhandenen Wassers bestimmt. Da der Begriff der Fischqualität nur schwierig objektiv zu beschreiben ist, werden die Messdaten mit bekannten Eigenschaften (z. B. Lagerdauer bzw. -temperatur, sensorische Bewertungen) der Materialproben korreliert. Zur Auswertung werden die Daten mittels Hauptkomponentenanalyse dekorreliert und anschließend in einer multiplen linearen Regression bzw. in künstlichen neuronalen Netzen weiterverarbeitet. Darüber hinaus wird mit Hilfe künstlicher neuronaler Netze eine Klassifizierung der tiefgekühlten Proben in Gruppen unterschiedlicher Lagertemperatur durchgeführt. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Entwicklung eines kompakten Messgerätes. Dazu bietet sich die Methode der Zeitbereichsreflektometrie (TDR) an, da sie Kosten und Platz sparend realisiert werden kann. Es wird ein portables Zeitbereichsreflektometer entwickelt, dessen technische Möglichkeiten auf ein nötiges Maß reduziert werden. Die mit Laborgeräten durchgeführten Messreihen werden mit dem entwickelten Prototyp zur Verifikation des Gesamtsystems wiederholt. Die zur Qualitätsbestimmung verwendeten Prinzipien sind auf andere Anwendungsgebiete übertragbar. Mit Hilfe speziell geformter ultra-breitbandiger Impulse wird eine Freiraummessung zur Bestimmung des Feuchtegehalts von Schüttgütern durchgeführt. Auch bei dieser Anwendung werden die frequenzabhängigen dielektrischen Eigenschaften des Materials ausgenutzt. Die Auswertung der Messdaten findet dabei in enger Anlehnung an die bereits beschriebenen Verfahren statt.