A microwave moisture sensor for building components: Fid-Bau Portal

A microwave moisture sensor for building components

Leschnik, W. / Hauenschild, C. / Knöchel, R. / Menke, F. / Boltze, T.

Zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts in Gebäudeteilen wird ein Mikrowellensensor vorgestellt. Eine planare Antenne sendet Mikrowellen (2,45 GHz) in ein Bohrloch im zu untersuchenden Mauerwerk, in dem sich eine Dipolantenne als Sensor für das elektrische Feld befindet. Bestimmt wird der Wellenausbreitungsfaktor aus dem gemessenen elektrischen Feld, und über diesen wird die Dielektrizitätskonstante ermittelt. Zur Auswertung der erhaltenen Signale steht ein Netzwerk-Analysator zur Verfügung. Die elektrische Schaltung und die mechanischen Teile des Meßsystems werden von einem Personalcomputer gesteuert. Eine Voruntersuchung über den Zusammenhang zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt und der Dielektrizitätskonstanten an verschiedenen Baumaterialien (Ziegelstein, Sandstein, Sand-Kalk-Ziegel, Kalkmörtel und Zementmörtel) zeigt eine Proportionalität zwischen beiden Größen, die näherungweise durch eine Gerade beschrieben werden kann. Salzkonzentrationen bis zu 2 Masse% beeinflussen die Messungen nicht systematisch. Das Meßsystem wird an Hand von Labormessuungen von Feuchtigkeitsprofilen in Sand-Kalk-Ziegeln getestet. Durch Messungen an PVC-Platten wird der zum Auswerten der Signale verwendete Algorithmus verbessert. Die Aufnahme von Feuchtigkeitsprofilen in einer Ziegelsteinmauer eines Hamburger Schulgebäudes nach dem neuen Verfahren, nach dem neuen Verfahren mit verbessertem Algorithmus und zum Vergleich nach der herkömmlichen Ofen-Trocken-Methode zeigen die Eignung dieses System für Feuchtigkeitsmessungen von Gebäudemauern. Die Vorteile liegen im geringen Energieverbrauch (50 mW), in der schnellen Durchführung, in der Nichtbeeinflussung durch Salzgehalte und in der geringen Materialbeschädigung (nur ein Bohrloch, dessen Durchmessr von 16 mm auf 10 mm bis 12 mm reduzierbar ist). Probleme bestehen noch bei Feuchtigkeitsmessungen in Wandtiefen von mehr als 25 cm.