Detektion von Eigenspannungen an keramischen Werkstoffen mittels Mikrowellen

Mit Hilfe von Mikrowellen ist es möglich, Spannungszustände, z.B. Eigenspannungen, berührungslos und zerstörungsfrei in optisch undurchsichtigen (opaken) dielektrischen Werkstoffen zu detektieren. Im Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich beobachtet man analog zur optischen Spannungsoptik in Werkstoffen, die unter mechanischer Spannung stehen, eine Aufspaltung der in das Material eindringenden elektromagnetischen Wellen in zwei Teilstrahlen, deren elektrische Feldvektoren senkrecht zueinander stehen. Es wurden Mikrowellenuntersuchungen im Frequenzbereich von 75 GHz bis 100 GHz an sanitärkeramischen Objekten durchgeführt, wobei die Polarisationen von Sende- und Empfangsantenne sowohl parallel als auch senkrecht aufeinander standen und beide Antennen sich in einer Reflexionsanordnung auf derselben Seite des Prüfobjekts befanden. Der Vergleich der mit den unterschiedlichen Polarisationen gewonnenen Messergebnisse und die Analyse von Eintritts- und Rückwandecho in Bereichen mit und ohne Riss erbrachte deutliche Hinweise auf eine spannungsinduzierte Aufspaltung der Mikrowellen in zwei Teilstrahlen. Mit Hilfe einer Transmissionsanordnung mit parallelen Antennenpolarisationen wurden darüber hinaus an Gipsproben klare Anzeichen für eine durch Eigenspannungen induzierte Veränderung der Mikrowellenpolarisation gefunden.