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Die Nachfrage nach zerstörungsfreien Prüfungen an Bäumen steigt stetig. Dank neuer Methoden und Messgeräte, entwickelten sich die Möglichkeiten zur Baumdiagnostik in den letzten Jahren immer weiter. Seit kurzem werden auch tomographische elektrische Widerstandsverfahren eingesetzt. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen der Messung des komplexen elektrischen Widerstands an stehenden Bäumen aufzuzeigen und weiterzuentwickeln. Die zusätzliche Erfassung der Phasenverschiebung bietet dabei neue Möglichkeiten zur Detektion von Materialarten und -zustand. Nach vorbereitenden, systematischen Untersuchungen an einem künstlichen, zylindrischen Probekörper wurden spektrale Labormessungen durchgeführt. An Eichenholzproben wurde gezeigt, dass sich die Anisotropie des Holzes stark auf die elektrischen Messungen auswirkt, ebenso wie die Holzfeuchte. Auch Pilzbefall, der in zwei Langzeitversuchen an Eichenkernholz untersucht wurde, zeigte gravierende Auswirkungen auf das elektrische Verhalten, insbesondere auf die Phasenverschiebung. Dadurch war es im Labor möglich, Pilzbefall durch Messungen des komplexen elektrischen Widerstands an Holz nachzuweisen. Bei der tomographischen Anwendung des Verfahrens an stehenden Eichen konnte zunächst gezeigt werden, wie sich der Aufbau gesunder Eichen in den Tomogrammen des spezifischen Widerstands und der Phasenverschiebung widerspiegelt. Dabei wurde eine Abhängigkeit von der Messfrequenz, der Jahreszeit und des Baumalters festgestellt. Bei den anschliessenden Messungen an pilzbefallenen Eichen konnte dann nachgewiesen werden, dass die Detektion von Fäuleschäden an Bäumen mit dem komplexen elektrischen Widerstandsverfahren möglich ist. Allerdings ist die zusätzliche Information der Phasenverschiebung nur bei sehr niedrigen Frequenzen < 1 Hz nutzbar, da dort die im Labor nachgewiesenen Phasenkontraste am größten sind. Die Messungen bei niedrigen Frequenzen haben jedoch eine Erhöhung der Messdauer zur Folge. Das Nutzen-Zeit-Verhältnis für diese zusätzliche spektrale Erfassung der Phase ist gegenüber dem spezifischen Widerstand derzeit jedoch noch gering. Um das Verfahren als alleinstehende Untersuchungsmethode zur Baumdiagnostik zu nutzen, sind weitgehende Untersuchungen für andere Baumarten nötig. In Kombination mit weiteren Verfahren, wie die in dieser Arbeit ebenfalls genutzten Schalltomographie, kann es jedoch bereits jetzt sinnvoll eingesetzt werden.
One of the main problems in the assessment of the operability, stability and contamination potential of tailings facilities is the lack of data on subsurface materials, properties and structures. One key task in the use of geophysics is the selection of the proper methods for a given site/problem combination. Interpretation of the acquired and processed physical data (e.g. electrical resistivity distribution) into something useful for site assessment (e.g. contamination distribution) is another. In the TAILSAFE project (funded by the European Commission) we have worked with partners on the use of geophysics for tailings facilities inspection. DC and complex resistivity, ground penetrating radar, and spectral analysis of surface waves and multichannel analysis of surface waves have been used on dams and beaches. In most cases, our methods provided useful information on the subsurface structure, but the translation of geophysical values into geotechnical or other parameters is still challenging.
In this paper complex electrical resistivity measurements
on oak samples are described. They were performed
to study the effect of anisotropy, moisture content
and fungi-infection. The laboratory results indicate that anisotropy
of wood affects not only the electrical resistivity
but also the phase shift. The results can be explained by the
macro- and microstructure of wood. The moisture experiment
showed that resistivity and phase behave differently.
As expected, resistivity decreases with increasing moisture.
In contrast, phase and the imaginary part of conductivity
first increase with rising moisture content but then start to
decrease again at higher moisture level.
The experiment involving fungi-infected wood proved
particularly important. Its results suggest that phase can be
used as an indicator for the structural damage of wood cells.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------In diesem Artikel werden die Ergebnisse
von Messungen des komplexen elektrischen Widerstands
an Eichenholz gezeigt. Mit dem Verfahren der Spektral
Induzierten Polarisation (SIP) wurden Untersuchungen
zur Anisotropie, zum Wassersättigungsverhalten und zum
Pilzbefall an Eichenkernholzproben durchgeführt. Diese Laborergebnisse
zeigen, dass die Anisotropie des Holzes nicht
nur Einfluss auf den elektrischen spezifischen Widerstand
hat, sondern auch auf die Phasenverschiebung zwischen
Strom- und Spannungssignal. Beim hier gezeigten Sättigungsversuch
zeigte sich auch, dass sich Phase und spezifischer
Widerstand verschieden verhalten. Während der Widerstand mit zunehmender Holzfeuchte kontinuierlich
abnimmt, steigt die Phase bis zu einem bestimmten Holzfeuchtegehalt
an und nimmt danach erst ab. Weitreichende
Konsequenzen hatten die Experimente, bei denen gesundes
Eichenkernholz mit dem braunfäuleerregenden Pilz Daedalea
Quercina infiziert wurde. Aus diesen Ergebnissen lässt
sich schließen, dass sich der komplexe elektrische Widerstand
als Diagnosemethode für Pilzbefall eignen kann.