Impedanzprofil

Imedanzprofil bezeichnet in der Elektrotechnik und verwandten Feldern eine Darstellung der Impedanz eines Systems in Abhängigkeit von einem Parameter, üblicherweise der Frequenz. Die Impedanz ist eine komplexe Größe Z(ω) = Z′(ω) + j Z″(ω) mit Realteil Z′ und Imaginärteil Z″; oft werden auch der Betrag |Z(ω)| und der Phasenwinkel φ(ω) angegeben. In der Praxis erfolgt die Bestimmung durch Impedanzspektroskopie oder mehrstufige Wechselstrommessungen über einen Frequenzbereich, wodurch sich Impedanzspektren ergeben. Typische Darstellungen sind der Bode-Plot (|Z| oder φ gegen logarithmische Frequenz) und das Nyquist-Diagramm (Z″ gegen Z′).

Anwendungsgebiete: Impedanzprofile dienen der Charakterisierung elektrischer Bauelemente, Schaltungen und Materialien. In der Elektrochemie und Batterietechnik helfen sie beim Verständnis von Elektrodenprozessen, Diffusionsmechanismen und Dielektrikumsparametern. In der Materialscharakterisierung liefern sie Informationen über Leitfähigkeit, Polarisation und Relaxationsprozesse. Auch in der Biomedizin, Sensorik und zerstörungsfreien Werkstoffprüfung finden Impedanzprofile Verwendung. In der Geophysik oder Geotechnik kann ein Impedanzprofil die Variation der akustischen oder mechanischen Impedanz mit der Tiefe darstellen, um Schichtgrenzen sichtbar zu machen.

Vorteile und Einschränkungen: Das Profil ist nicht invasiv und erlaubt Einsichten in Wechselwirkungsprozesse, Kontaktqualitäten und Materialeigenschaften. Die Interpretation erfordert jedoch geeignete Modelle, da mehrere Prozesse frequenzabhängig dieselbe Impedanz beeinflussen können; Messbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und Geometrie beeinflussen die Ergebnisse.

Siehe auch: Impedanzspektroskopie, Bode-Plot, Nyquist-Diagramm, akustische Impedanz.