Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Pr\u00e4vention der Eiablage von Nachfaltern auf B\u00e4umen mittels der Induktion von K\u00f6rperschallwellen im Ultraschallbereich. Teilschritt 1: Untersuchung der Schallausbreitung in der Rinde von Eichen. Erfolgte am 20.06.2020 in Berlin.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden\u00dcber definierte Abst\u00e4nde vertikaler Messpunkte wird die zugeh\u00f6rige Laufzeit des Ultraschallsignales gemessen und eine mittlere Ausbreitungsgeschwindigkeit von n\u00e4herungsweise 1000 m\/s bestimmt. Dieser Wert wird f\u00fcr die allermeisten weiteren Messungen beibehalten. Wegen der in der horizontalen Rindenstruktur ausgepr\u00e4gten Anisotropie von Holz unterscheidet sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit in der Horizontalen von der in der Vertikalen. Zur besseren Vergleichbarkeit der Messergebnisse wird die gleiche Geschwindigkeit von 1000 m\/s f\u00fcr beide Richtungen verwendet. Die Verst\u00e4rkungseinstellung des Empfangsteils wurde bei der ersten Messung auf 80 dB eingestellt. F\u00fcr alle weiteren Messungen wurden 100 dB festgelegt.
\n1.\tBestimmung der Messpunkte
\nAuf der Rinde werden mehrere Positionen bestimmt und farblich (wei\u00df) gekennzeichnet. Der erste, zentrale Referenzpunkt (A) wird in Richtung S\u00fcden in H\u00f6he von 120 cm \u00fcber dem Boden eingezeichnet. Von dort ausgehend werden die Punkte D, E und F in der Vertikalen an der S\u00fcdseite und die Punkte C, G, H, I in der Horizontalen markiert. In der Vertikalen werden zudem noch an der Ostseite die Referenzpunkte J und K (via G) eingezeichnet. In der Horizontalen werden auf der Strecke A-I folgende Abst\u00e4nde festge-legt: Strecke AB 2,5 cm, Strecke BC 10 cm, Strecke CG 20 cm, Strecke GH 23 cm und Strecke HI 17 cm. In der Vertikalen werden auf der Strecke E-F (S\u00fcdseite) folgende Abst\u00e4nde festgelegt: AD 14 cm, AE 26 cm und AF 10 cm. Die Strecken auf der Ostseite betragen f\u00fcr JG 95 cm und f\u00fcr GK 100 cm.
\n2.\tDurchf\u00fchrung der Messungen
\nDie Untersuchungen erfolgen mit den obengenannten handels\u00fcblichen Scherwellenpr\u00fcfk\u00f6pfen, die zur zerst\u00f6rungsfreien Untersuchung von Materialien – wie Beton oder Verbundstoffe – verwendet werden. Diese werden manuell gegen die Rinde der Eiche angedr\u00fcckt. Eine Verankerung der Pr\u00fcfk\u00f6pfe in der Rinde ist nicht m\u00f6glich.
\nEs werden Messungen zwischen den oben beschriebenen Punkten in vertikaler und horizontaler Richtung durchgef\u00fchrt. Insgesamt werden 13 Messungen in vertikaler und 12 Messungen in horizontaler Richtung durchgef\u00fchrt.
\n3.\tMessprotokolle und Interpretation der Messungen
\nAm Ende der Messreihe stehen acht reproduzierbare und repr\u00e4sentative Ergebnisse zur Verf\u00fcgung und zwar je vier Messungen f\u00fcr die vertikale und die horizontale Ausbreitungsrichtung. Jeweils drei Messpunkte werden f\u00fcr eine graphische Darstellung verwendet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Mit den Messungen konnte die Ausbreitung von Ultraschallscherwellen in der Rinde einer Eiche nachgewiesen werden. In vertikaler Ausbreitungsrichtung sind die Signale bis zu einer Entfernung von ca. 95 cm zwischen Sender und Empf\u00e4nger registrierbar. In horizontaler Ebene ist eine Ausbreitung bis zu einer Entfernung von 65 cm messbar. <\/p>\n
Damit konnte erstmals die theoretische Annahme der \u00dcbertragung von Ultraschallscherwellen in Baumrinden experimentell nachgewiesen werden. <\/p>\n
Zudem best\u00e4tigte die Versuchsreihe, dass auch in Baumrinden eine f\u00fcr Transversalwellen typische lineare D\u00e4mpfung auftritt. Dies ist insofern von Bedeutung, als dass es durch diesen Effekt zu einer – gegen\u00fcber Longitudinalwellen – deutlich geringeren D\u00e4mpfung kommt, was sich entsprechend g\u00fcnstig auf die Energiebilanz auswirkt.
\nDer Versuch zeigte zudem, dass die f\u00fcr den geplanten Einsatz (Verhinderung der Eiablage von EPS) erforderlichen Schall\u00fcbertragungsstrecken mit einem auf der Rinde aufgesetzten konventionellen Ultraschallgeber, so wie er im Versuch benutzt wurde, nicht erreicht werden k\u00f6nnen. <\/p>\n
Eine wesentliche Verbesserung der Ergebnisse ist durch den Einsatz von Ger\u00e4ten zu erwarten, bei denen der Schallgeber in der Rinde verankert werden kann. Zudem ist davon auszugehen, dass eine h\u00f6here Verst\u00e4rkungsreserve zielf\u00fchrend w\u00e4re. <\/p>\n
Weitere Forschungsplanung
\nN\u00e4chstes Etappenziel ist es, in einer weiteren Versuchsreihe festzustellen, wie weit sich die Scherwellen unter optimierten Bedingungen – wie h\u00f6heren Verst\u00e4rkungsleistungen, einem erweiterten Filterverfahren und durch Verankerung des Signalgebers in der Rinde -ausbreiten. Damit w\u00e4re auch eine Absch\u00e4tzung der erforderlichen Best\u00fcckung eines Baumes m\u00f6glich.<\/p>\n
Zudem ist die Kl\u00e4rung der die Frage der H\u00f6rbarkeit der Signale durch das Insekt und die biologische Wirksamkeit des Ultraschallverfahrens von entscheidender Bedeutung.
\nMit den Messungen konnte die Ausbreitung von Ultraschallscherwellen in der Rinde einer Eiche nach-gewiesen werden. In vertikaler Ausbreitungsrichtung sind die Signale bis zu einer Entfernung von ca. 95 cm zwischen Sender und Empf\u00e4nger registrierbar. In horizontaler Ebene ist eine Ausbreitung bis zu einer Entfernung von 65 cm messbar. <\/p>\n
Damit konnte erstmals die theoretische Annahme der \u00dcbertragung von Ultraschallscherwellen in Baumrinden experimentell nachgewiesen werden. <\/p>\n
Zudem best\u00e4tigte die Versuchsreihe, dass auch in Baumrinden eine f\u00fcr Transversalwellen typische lineare D\u00e4mpfung auftritt. Dies ist insofern von Bedeutung, als dass es durch diesen Effekt zu einer – gegen\u00fcber Longitudinalwellen – deutlich geringeren D\u00e4mpfung kommt, was sich entsprechend g\u00fcnstig auf die Energiebilanz auswirkt.
\nDer Versuch zeigte zudem, dass die f\u00fcr den geplanten Einsatz (Verhinderung der Eiablage von EPS) erforderlichen Schall\u00fcbertragungsstrecken mit einem auf der Rinde aufgesetzten konventionellen Ultraschallgeber, so wie er im Versuch benutzt wurde, nicht erreicht werden k\u00f6nnen. <\/p>\n
Eine wesentliche Verbesserung der Ergebnisse ist durch den Einsatz von Ger\u00e4ten zu erwarten, bei denen der Schallgeber in der Rinde verankert werden kann. Zudem ist davon auszugehen, dass eine h\u00f6here Verst\u00e4rkungsreserve zielf\u00fchrend w\u00e4re. <\/p>\n
Weitere Forschungsplanung
\nN\u00e4chstes Etappenziel ist es, in einer weiteren Versuchsreihe festzustellen, wie weit sich die Scherwellen unter optimierten Bedingungen – wie h\u00f6heren Verst\u00e4rkungsleistungen, einem erweiterten Filterverfahren und durch Verankerung des Signalgebers in der Rinde -ausbreiten. Damit w\u00e4re auch eine Absch\u00e4tzung der erforderlichen Best\u00fcckung eines Baumes m\u00f6glich.<\/p>\n
Zudem ist die Kl\u00e4rung der die Frage der H\u00f6rbarkeit der Signale durch das Insekt und die biologische Wirksamkeit des Ultraschallverfahrens von entscheidender Bedeutung. <\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
keine<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Sollten Experimente hierzu erfolgreich abgeschlossen werden, steht eine Wiederaufnahme der Versuche mit technisch optimierten, in der Eichenrinde verankerten K\u00f6rperschallwellenerzeugern an.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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