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Forum: HF, Funk und Felder Detektion von Stoffen mit Hilfe von Mikrowellen


Autor: Siggi.Nal (Gast)
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Hallo zusammen!

Kann mir jemand Literaturtipps oder Hinweise zur Machbarkeit zu 
folgender Idee für ein privates Projekt geben:

Ich würde gerne Stoffe (z.B. NaCl) detektieren. Und zwar durch 
bestrahlen mit elektromagnetischen Wellen im unteren Mikrowellenbereich 
(ca. 2 - 3 GHz). Das Prinzip (Spektroskopie) funktioniert ja mit Hilfe 
von Licht bereits und wird auch mit anderen Frequenzen durchgeführt 
(z.B. THz-Strahlung). Es geht bei dem Projekt nur um die selektive 
Detektion von Stoffen. Die Schaltung wäre z.B. nur auf Kochsalz 
ausgelegt.

Idee hierbei: Stoff wird bestrahlt. Ein Teil der Wellen wird 
reflektiert, ein Teil der Wellen wird absorbiert. Empfänger empfängt 
reflektierten Teil und ein Filter lässt nur den Teil des Spektrums 
durch, der bekannterweise von dem zu detektierenden Stoff absorbiert 
wird. Ist das was nach dem Filter empfangen wird bedeutend weniger als 
im ausgesendeten Signal, dann ist z.B. Kochsalz nachgewiesen.

Glaub ihr, dass das privat machbar ist?
Kann mir jemand Literatur empfehlen?
Wird das Verfahren in dem von mir angedachten Frequenzbereich bereits 
irgendwo verwendet?

Vielen Dank schon mal für die Antworten!

Beste Grüße,
Siggi.Nal

Autor: chris (Gast)
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Laß es lieber.
Wenn du es umbedingt willst, eine Mikrowelle strahlt mit 2.455 MHz
und lässt sich auch gut mit Wlan Karten detektieren. Eventuell reicht 
dir
auch die Wlan Stärke des Senders aus. Aber nicht dann meckern, wenn 
Nachtbar
seine Microwelle einschaltet, und es dir das Messergebnis verfälscht, 
oder
er die Beamten wegen deiner Strörstrahlung herbestellt.

Autor: Siggi.Nal (Gast)
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Hallo chris,

den Frequenzbereich habe ich mir deshalb rausgesucht, da es (dank WLAN 
und ähnlicher Technologien :) ) reichlich Quellen zu Schaltungen etc. 
gibt. Dazu kommt, dass diese Frequenz rechtlich relativ unproblematisch 
ist. Was die abgestrahlte Leistung angeht, wollte ich nicht mit dem 
Mikrowellenofen in der Küche konkurrieren. :) Da würden mir die 
entsprechenden Behörden den Hals umdrehen.

Aber um das ganze etwas zu präzisieren:
- die verwendeten Antennen hätten eine stark ausgeprägte 
Richtcharakteristik
- die Entfernung zur Probe würde max. 20 cm betragen.

Angenommen mein Empfänger würde ein Signal eines fremden Störers 
empfangen, dann wäre dieses durch die Richtcharakteristik der Antennen 
sehr schwach und könnte mit mathematischen Hilfsmitteln eliminiert 
werden. Falls die Abweichungen doch zu kräftig wären könnte man ja auch 
- theoretisch wohlgemerkt - die Frequenz ein wenig variieren und nochmal 
messen. Dann liessen sich Störeinflüsse von aussen bestimmt eliminieren.

Ich weiß nicht ob der von Dir erwähnte Umbau (?) einer WLAN-Karte den 
gewünschten Erfolg bringen würde. Einer solchen Lösung fehlt es mit 
Sicherheit an Genauigkeit. Selbst wenn eine blosse Detektion des Stoffes 
damit noch gehen würde, dann wäre bei einer quantitativen Bestimmung der 
Stoffmenge sicher Schluss.

Mehr Tipps? :)
Siggi.Nal

Autor: Schinkenradio (Gast)
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Hast Du Dich überhaupt schonmal schlau gemacht, ob das überhaupt 
funktioniert? Warum sollten das andere für Dich tun?

Autor: Siggi.Nal (Gast)
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Naja, prinipiell sollte es funktioniere. Ich wollte auch keine Lösung, 
ich habe lediglich gefragt ob jemand sowas ähnliches schon mal gemacht 
hat und mir eventuell Anhaltspunkte in Form von Literatur, etc. geben 
könnte um mich entsprechend in die Thematik einzulesen.

Wenn das so rübergekommen ist, als wollte ich hier eine fertige Lösung 
"erschnorren", dann kann ich nur sagen "Sorry!". Ich bin momentan bei 
der Recherche - vor allem in Bezug auf die physikalischen Sachverhalte - 
und drehe mich irgendwie im Kreis.

Autor: Der WiXXEr (Gast)
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Hallo.

Du willst Raman-Spektroskopie betreiben. ;-)
Siehe: http://de.wikipedia.org/wiki/Raman-Spektroskopie

> Idee hierbei: Stoff wird bestrahlt. Ein Teil der Wellen wird
> reflektiert, ein Teil der Wellen wird absorbiert. Empfänger empfängt
> reflektierten Teil und ein Filter lässt nur den Teil des Spektrums
> durch, der bekannterweise von dem zu detektierenden Stoff absorbiert
> wird. Ist das was nach dem Filter empfangen wird bedeutend weniger als
> im ausgesendeten Signal, dann ist z.B. Kochsalz nachgewiesen.

Nee, so einfach isses leider nicht.
Einfach nur auf die Dämpfung eines Stoffes bei einer Frequenz zu 
vertrauen, ist ein bisschen wenig.

Weil nur die Dämpfung alleine kann ja genausogut von einem anderen Stoff 
verursacht werden.
Der gleiche Stoff, aber mit vielen Poren darin, hätte weniger Dämpfung.

Was bedeuten unterschiedliche Dicken Deines zu untersuchenden Stoffes?
Richtig: Unterschiedliche Däpfung.
Ebenso gilt dies für Verunreinigungen. Besonders böse: Leitfähige, gar 
metallische Beimengungen.
Auch Wasseraufnahme ist ein Problem.

Was ist mit anisotropen Materialien?

Unter sehr eng begrenzten Randbedingungen (nur wenige, immer gleiche und 
immer gleich geformte Materialien in immer gleicher Position) könnte ich 
mir aber vorstellen, das Du etwas brauchbares zusammen bekommst, wenn Du 
bei vielen verschiedenen Frequenzen misst, und die unterschiedlichen 
Dämpfungen untereinander ins Verhältnis setzt, und dann so was ähnliches 
daraus machst wie einen Hash-Code, und beobachtest, ob der sich 
verändert.

Autor: Schinkenradio (Gast)
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Hast Du es schon getestet? Ich würde ja angehängten Testaufbau 
vorschlagen, ist natürlich stark vereinfacht. Das Behältinis mit dem 
NaCL muß zwischen Sender und Spekki. Die Antennen müssen natürlich 
Richtantennen sein. Das ganze wird bei 2,4 GHz sicher etwas unhandlich.

Ich sage es funktioniert mit Sicherheit nicht. Die Wellenlinien sind 
viel zu lang.

Autor: Schinkenradio (Gast)
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Ich meine Wellenlänge statt Wellenlinie und zwar die bei 2,4 GHz.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Es gibt mehrere solche Messungen. Auch mit Magnetfeld. Wasser ist ganz 
schlecht, das es absorbiert. Also entweder trockenes Pulver, oder falls 
waessrig, dann gefroren. Zuhause macht man sowas nicht, die 
Anforderungen sind viel zu hoch. Es gibt CW Messungen und Gepulste. Ein 
guenstiges Geraet geht fuer 30k, ein Highend fuer eine Million.

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