Impedanzverfahren

Impedanzverfahren bezeichnet ein Messverfahren, bei dem die elektrischen Eigenschaften eines Systems durch Bestimmung seiner Impedanz Z über einen relevanten Frequenzbereich beschrieben werden. Die Impedanz ist eine komplexe Größe Z = R + jX, die Realteil R (Widerstand) und Imaginärteil X (Reaktanz) umfasst. Durch das Anlegen einer Wechselspannung oder eines Wechselstroms und das Messen von Spannung und Strom lassen sich Rückschlüsse auf Leitfähigkeit, Dielektrizität und Elektrodenkontakte ziehen. Der frequenzabhängige Verlauf der Impedanz liefert Hinweise auf innere Strukturen, Diffusions- oder Grenzschichteffekte.

Messaufbau: Typische Konfigurationen sind Zwei- und Vier-Elektroden-Anordnungen. Bei Vier-Elektroden wird der Strom über äußere Elektroden geführt, die Messspannung aber separat gemessen, um Kontaktwiderstände zu reduzieren. Messungen erfolgen mit Impedanzanalysatoren oder LCR-Metern, die Frequenzen von Millihertz bis Megahertz abdecken. Die Ergebnisse können als Nyquist- oder Bode-Diagramme dargestellt werden und werden oft durch äquivalente Schaltungen modelliert, die Widerstände, Kapazitäten und diffusionsabhängige Elemente umfassen.

Anwendungsgebiete: In der Geophysik und Bodenforschung dient das Verfahren der Bestimmung von Bodenfeuchte, Resistivität und Porenstruktur. In der Materialwissenschaft wird Feuchtigkeit und Qualität von Werkstoffen untersucht. In Medizin und Biologie kommt Elektrische Impedanzspektroskopie (EIS) zum Einsatz, ebenso Impedanzplethysmographie zur Überwachung von Blutfluss.

Vorteile und Einschränkungen: Es ist nicht-destruktiv, relativ schnell und vielseitig einsetzbar, doch hängt die Auswertung stark vom Elektrodenkontakt, der Temperatur und der passenden Modellierung ab.