sähköimpedanssianalyysillä

Sähköimpedanssianalyysi on laaja-alaisesti käytössä oleva spektriallystekniikka, joka mittaa materiaalien tai järjestelmien vastusta (impedanssia) eri taajuuksilla. Metodi perustuu kapasitanssin, induktiivisuuden ja konduktanssin taajuusriippuvuuden analysointiin, jolloin voidaan kartoittaa subtraktioja ja piirteitä, joita perinteisellä sähköresistanssin mittauksella ei havaita. Sähköimpedanssia ilmaistaan yleisesti kompleksiluvun Z = R + jX muodossa, jossa R on resistiivinen osa ja X paraspoissuva komponentti, joka koostuu kapasitanssin (Xc = 1/jωC) ja inductiivisuuden (XL = jωL) vaikutuksista.

Tekniikan syntymä juontaa juurensa 1950‑-kauden alussa hyödynnettynä elektroanalyyttisissä mittauksissa, mutta arkkitehtoninen määritelmä ja laaja sovellusalueet kehittyivät 1990‑luvuilla hallitsemattomien bioimpedanssien ja materiaalien sisäisten ominaisuuksien tutkimiseksi. Sähköimpedanssianalyysiä otetaan käyttöön muun muassa biometrologiassa, jossa sitä käytetään lihastilavuuden, kudosrakenteen ja beinomassan mittaamiseen; lääketieteellisissä diagnostisissa sovelluksissa, kuten syövän, mielenterveydellisten häiriöiden ja beinomassaohjelmien seurannassa. Teollisuudessa sitä hyödynnetään raaka-aineiden, kerrospuiden ja nesteiden ominaisuuksien mittaamiseen, laitteiden paineen ja kosteusasetusten valvonnassa sekä vanhojen rakennustekniikoiden seisomisen tarkastelussa.

Säätettävissä on laajoja taajuusalueita – meganapetaher TFRI versus nanohertitä misreflective measurements. Mitat järjestetään usein LCR‑tulokasemilla, spektroskopio mitissä, ja tuloksista muodostuvat Bode‑ tai Nyquist‑kaaviot, joiden kulmat ja arvot kertovat kestävyyden, kapasitanssin ja inductiivisuuden suhteet. Kyseellinen analyysi tarjoaa matalan kosketuksen, ei-toistuvan mittauksen, joka soveltuu erityisesti biologisesti herkille näytteille, koska se minimeriä fyysisiä vaurioita.

Sähköimpedanssianalyysi on kehittynyt merkittävästi viime vuosikymmeninä, ja sen soveltamisalue laajenee jatkuvasti, kun kehittyvät sensori- ja softausratkaisut ensisijaiseksi keinoksi laitteiden ja materiaalien non‑invasivissa tutkimuksissa.