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Unsicherheit der elektrischen Impedanzspektroskopie bei Schüttgüttern

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Bifano, Luca ; Fischerauer, Gerhard:
Unsicherheit der elektrischen Impedanzspektroskopie bei Schüttgüttern.
In: Technisches Messen. Vol. 89 (2022) Issue S1 . - S. S2-S7.
ISSN 2196-7113
DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2022-0053

Abstract in another language

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.

Abstract in another language

While the principle suitability of electrical impedance spectroscopy (EIS) for the characterization and condition monitoring of material systems is assured, there are still many gaps in our knowledge regarding the reproducibility and uncertainty of EIS measurements in field applications. This is especially true for bulk materials - we are specifically interested in foundry sands - because one may expect variations in bulk density or in the filling level of measurement cells. We have investigated this open question of measurement uncertainty with a measurement cell in which bulk was repeatedly filled between two plane-parallel electrodes and the resulting impedance of the device was measured in a frequency range from 20 Hz to 1MHz. The uncertainty of the EIS equipment was determined via repeated measurements with constant measurement cell filling. The influence of the filling process and thus of the bulk composition on the total uncertainty was investigated via multiple filling-emptying cycles with one and the same bulk material. It could be shown that the overall measurement uncertainty is small enough that a classification of different sand conditions seems feasible, be it with classical methods or with the help of AI methods.

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Item Type: Article in a journal
Refereed: Yes
Keywords: Elektrische Impedanzspektroskopie; EIS; Messunsicherheit; electrical impedance spectroscopy; uncertainty of measurement
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Measurement and Control Technology > Chair Measurement and Control Technology - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerhard Fischerauer
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 06 Sep 2022 05:50
Last Modified: 06 Sep 2022 05:50
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/71460