Einfacher Mikrowellen-Sensor zur Detektion von Inhomogenitäten in dielektrischen Medien

Ein Mikrowellensensor zur Detektion von Material-Inhomogenitäten im Nahbereich wird vorgestellt, der speziell für die Untersuchung von Abwasserrohren ab 200 mm Nennweite und ihrer unmittelbaren Umgebung geeignet ist. Bei der Inspektion von nicht begehbaren Abwasserkanälen mit einem Kamerafahrzeug erfolgt die Beurteilung des Zustandes bis jetzt nur durch Auswertung von Videobildern. Damit können jedoch nur offensichtliche Schäden erkannt werden. Versteckte Schadstellen, wie z.B. verschmierte Risse, Versickerungen oder Ausspülungen hinter der Rohrwand, können nicht erkannt werden. Zu diesem Zweck wurde ein materialdurchdringender Mikrowellen-Sensor entwickelt, der solche optisch nicht erkennbaren Unregelmäßigkeiten detektieren kann. Im Gegensatz zu bisher bekannten Subsurface-Radar-Systemen, die als Puls- oder FM-CW-Radar mit einigen GHz Bandbreite und relativ großen Antennen arbeiten, ist der entwickelte einfache Mikrowellensensor charakterisiert durch 1) zwei Gürtel von kleinen Sende- und Empfangs-Antennen, die auf dem Umfang des Inspektionsfahrzeugs verteilt sind und so eine Rollwinkel-Auflösung in 8 Sektoren ermöglichen; 2) eine kompakte und preisgünstige Elektronik, die (zusammen mit den Antennen) als ständiger zusätzlicher Sensor in ein herkömmliches Inspektionsfahrzeug eingebaut werden kann; 3) den möglichen Einsatz in Rohren ab DN 200; 4) die Detektion von Inhomogenitäten in der Rohrwand und der nahen Umgebung (0,2-0,5 m; Hohlräume, Wasserblasen, feuchte Risse); auf eine Tiefenauflösung wird verzichtet; 5) eine problemlose postalische Zulassung durch Verwendung einer Standard-Festfrequenz (ISM-Band bei 2,45 GHz). Erste Ansätze einer automatisierten statistischen Auswertung erwiesen sich für die Inspektion der Meßergebnisse an einer Teststrecke als erfolgversprechend: die meisten Störstellen außerhalb der Beton- bzw. Steingut-Rohre konnten detektiert werden. In leicht modifizierter äußerer Form ist der Einsatz dieses Sensors auch für viele andere Anwendungen im Bereich der Materialprüfung denkbar.