PiCUS TreeTronic

Vorhersage zukünftiger Fäulnisentwicklung

Der elektrische Widerstandstomograph PiCUS TreeTronic wird bei eingehenden Baumuntersuchungen im Rahmen von Verkehrssicherheitsprüfungen in Kombination mit dem PiCUS Schalltomographen angewendet, um neben der genaueren Bestimmung der Restwandstärke auch nähere Informationen über Art und Ausprägung eines Schadens zu ermitteln. Die elektrischen Widerstandstomogramme des TreeTronic zeigen insbesondere frühe Stadien von Fäulen und helfen dabei, Schalltomogramme zu interpretieren, wenn diese durch Risse im Baum unscharfe Abbildungen liefern. Das Messverfahren wird mit den Buchstaben ERT (von engl. „Electric Resistance Tomography) abgekürzt.


Messprinzip der elektrischen Widerstandstomographie (ERT)

Der PiCUS TreeTronic analysiert den Zustand des Holzes eines Baumes mit Hilfe von Messungen des elektrischen Widerstandes des Holzes. Der elektrische Widerstand des Holzes wird im Wesentlichen vom Wassergehalt und den im Wasser gelösten Ionen beeinflusst. Fäulen weisen oft eine hohe Feuchtigkeit und damit einen niedrigen Widerstand auf. Darüber hinaus beeinflussen die chemische Zusammensetzung des Holzes und die Zellstruktur den Widerstand.

Während einer Messung koppelt das TreeTronic-Gerät an den Messpunkten elektrische Spannungen von bis zu 100 Volt ein und misst das daraus entstehende elektrische Feld. Unter Einbeziehung der Geometrieinformationen der Messebene werden durch eine komplexe Software die scheinbaren elektrischen Widerstände im Bereich der Messebene berechnet. Diese Widerstände werden in einem farbigen Tomogramm dargestellt. Durch die Überlagerung von PiCUS Schalltomogrammen mit elektrischen Widerstandstomogrammen kann in vielen Fällen die Restwandstärke zur Bruchsicherheitsabschätzung genauer bestimmt werden. Anders als die Schalltomographie leidet die ERT weniger unter Rissen im Stamm, so dass die TreeTronic Tomogramme oft helfen, die Schalltomogramme richtig zu interpretieren.

Interpretation von ERT Tomogrammen

Der Hauptaspekt bei der Bewertung von Widerstandstomogrammen ist die Verteilung der Bereiche mit hohen und niedrigen Widerständen. Diese Information sollte mit der Widerstandsverteilung von gesunden Bäumen derselben Baumart verglichen werden. Dieser Vergleich ist meist aussagekräftiger als die angezeigten Absolutwerte [Ohm * Meter]. Die bisher mit dem ERT Verfahren untersuchten Baumarten lassen hinsichtlich der qualitativen Widerstandsverteilung die Unterteilung der Arten in Hauptgruppen zu: ERT Typ 1, 2 und 3 (in der Grafik von links nach rechts).


ERT Typ 1

Geringer Widerstand (hohe Leitfähigkleit – blaue Farben) an der Peripherie des Baumes und relativ hohe Widerstände (geringe Leitfähigkeit – rote Farben) in der Mitte des Stamms. Das ERT im obigen Beispiel ganz links, zeigt die typische Widerstandsverteilung einer gesunden Buche. Der besser leitende Splintholz/Rinde-Verbund wird als blauer Ring abgebildet.  Der elektrische Widerstand des Kernholzes ist um ein Mehrfaches größer.

Die meisten in Europa vorkommenden Gattungen gehören zu ERT Typ 1: Acer, Aesculus, Betula, Castanea, Fagus, Fraxinus, Larix, Pinus, Picea, Populus, Salix, Sorbus, Tilia, Ulmus und andere

ERT Typ 2

Hoher Widerstand (geringe Leitfähigkeit – rote Farben) an der Peripherie des Baumes und relativ geringer Widerstand (hohe Leitfähigkeit – blaue Farben) in der Mitte des Stamms. Das ERT in der Mitte im obigen Beispiel gehört zu einem gesunden Sequoiadendron giganteum (Mammutbaum) und zeigt eine hohe Leitfähigkeit im Kern.

Bekannte Vertreter des ERT Typ 2 sind: Sequoiadendron, Casuarina, Tectona

ERT Typ 3

Ringförmige Widerstandsänderungen, wie im rechten Beispiel in obiger Grafik, findet man z.B. bei der Stieleiche (Quercus robur).

Vertreter der ERT Typ 3: Quercus robur 

Technische Details

Der PiCUS TreeTronic Tomograph ist mit 24 Messkanälen ausgestattet. Je mehr dieser Kanäle verwendet werden, um so genauer ist das ERT. Für die Ankopplung an die elektrisch leitenden Schichten des Baumes werden dünne Metallstifte benötigt. Etwa Nägel, wie sie auch für die Schalluntersuchung verwendet werden oder Stecknadeln, wenn es um Beschädigungsarmut geht.  

Umfang des Baumes: bis etwa 6,5 m                                      
Anzahl Messkanäle (= Anzahl Messpunkte): geraden Anzahlen bis zu 24

Anwendung

Eine PiCUS TreeTronic Messung besteht im Wesentlichen aus folgenden Schritten.

1. Festlegung der Positionen der Messpunkte

Die Messpunkte werden sorgfältig in einer geraden Ebene um den Umfang des Baumes gesetzt. Die Position der Messebene wird bestimmt durch fachkundige Einschätzung des vermuteten Defekts. Es können bis zu 24 Messpunkte gesetzt werden, die Anzahl muss eine gerade Zahl sein. Der Messpunktabstand sollte etwa gleichmäßig sein und 1 cm nicht unterschreiten. Die elektrische Widerstandstomographie profitiert besonders von einer höheren Zahl an Messpunkten, auch die Auflösung der Ergebnisse wird so positiv beeinflusst.

Sind die Messpunkte gesetzt, werden die Messpunkte durchnummeriert.

2. Geometrie des Baumes in der Messebene ermitteln

Für die Geometrieerfassung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die genauste und schnellste Methode ist das Triangulationsverfahren mit Hilfe des PiCUS Callipers. Innerhalb weniger Minuten können selbst komplizierte Querschnitte vermessen werden.

Wird der Treetronic in Kombination mit dem PiCUS Schalltomographen angewendet, so kann die Geometrie der Messebene aus den Schalldaten übernommen werden.

3. Widerstandsmessung durchführen

Die Messung wird durch das TreeTronic Gerät selbstständig durchgeführt und dauert 15 bis etwa 45 Sekunden.

4. Berechnung des Tomogramms

Die Software generiert 2D Tomogramme, die den scheinbaren elektrischen Widerstand des Holzes zeigen. Rote Farben stehen für hohe elektrische Widerstände. Blaue Farben zeigen geringe Widerstände und korrelieren in der Regel mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt. Der blaue Bereich im Beispiel zeigt eine Ganoderma-Pilzinfektion.

5. 3D Darstellung von Messungen

Die Tomographieebenen eines Baumes können zu 3D Grafiken des Baumes verrechnet werden, die den vertikalen Verlauf des Schadens plastisch darstellen.