VierElektrodenTechnik

VierElektrodenTechnik, auch als Vierpunktmessung oder Vierdrahttechnik bekannt, ist ein Messverfahren zur Bestimmung elektrischer Impedanzen, bei dem zwei äußere Elektroden einen Wechselstrom in ein Messobjekt injizieren und zwei innere Elektroden die resultierende Spannungsabfallmessung durchführen. Durch die Trennung von Stromzufuhr und Spannungssensing wird der Einfluss der Kontaktimpedanz der Elektroden auf das Messergebnis reduziert.

Funktionsprinzip: Ein Wechselstrom wird durch die äußeren Elektroden in das Messobjekt eingespeist. Die zwischen den inneren Elektroden gemessene Spannung wird genutzt, um die Impedanz Z = V/I abzuleiten. Die Methode ist besonders zuverlässig, wenn die Geometrie des Messaufbaus bekannt ist, da die räumliche Verteilung der Messreaktion die Messgröße beeinflusst. In der Biomedizin und Bioimpedanzforschung kommt oft eine Wechselstromanregung im kHz- bis MHz-Bereich zum Einsatz.

Aufbau und Geometrie: Die Anordnung erfolgt typischerweise flächig an der Probenoberfläche oder um ein Objekt herum. Die äußeren Elektroden liefern den Strom, die inneren messen die Spannungsabfall. Elektrodenformen reichen von flachen Tafel- bis zu runden Ringkontakten; der genaue Abstand bestimmt die Eindringtiefe und die Empfindlichkeit.

Anwendungen: Die VierElektrodenTechnik wird breit eingesetzt in der Bioimpedanzmessung und Gewebediagnostik, Materialprüfung, Batterietestung sowie in der Geophysik zur Bestimmung von Boden- oder Gewebedurchlässigkeit. Sie ist ein Standardverfahren, um Polarisationseffekte an den Spannungsdetektoren zu minimieren.

Vorteile und Limitationen: Vorteile sind geringere Störanfälligkeit durch Kontaktimpedanzen und bessere Messstabilität. Limitationen ergeben sich aus der Abhängigkeit der Messergebnisse von Geometrie, Elektrodenabstand, Kontaktqualität und Frequenz. Für komplexe, heterogene Gewebe oder Materialien sind oft detaillierte Modelle und Kalibrierungen erforderlich.