Was der DK-Wert über die Messbarkeit von Medien verrät
Die Dielektrizitätskonstante (DK-Wert, εr) ist ein zentraler Materialkennwert in der Füllstandsmessung. Sie beschreibt, wie stark ein Medium ein elektrisches Feld beeinflusst, und ist maßgeblich für kapazitive Messprinzipien sowie für die Signalreflexion bei Radarverfahren (FMCW oder TDR).
Ob Pulver, Granulate oder Flüssigkeiten: Der DK-Wert entscheidet darüber, wie klar und stabil ein Messsignal entsteht – und damit, wie zuverlässig Füllstände erfasst werden.
Was versteht man unter der Dielektrizitätskonstante?
Die Dielektrizitätskonstante beschreibt, wie gut ein Medium elektrische Felder speichern bzw. polarisiert werden kann. Sie ist dimensionslos und wird relativ zum Vakuum angegeben.
Formel zur Berechnung der relativen Dielektrizitätskonstante
(relative Permittivität)
- ε = Permittivität des Materials
- ε₀ = elektrische Feldkonstante (8,854 · 10⁻¹² F/m)
Je höher εr, desto stärker beeinflusst das Material elektrische Felder – ein Effekt, der in der Füllstandsmessung eine entscheidende Rolle spielt.
Wie der DK-Wert die Signalqualität in der Füllstandsmessung beeinflusst
Je höher der DK-Wert, desto deutlicher verändert sich das elektrische bzw. elektromagnetische Feld, das zur Füllstandsmessung genutzt wird.
Das wirkt sich positiv aus auf:
- Signalstärke
- Messstabilität
- Erkennung bei Staub, Dampf, Einbauten, Rohren oder großen Entfernungen
Signalqualität in Abhängigkeit des DK-Werts
Mit steigendem DK-Wert nimmt die Signalstärke deutlich zu – von schwachem Echo bis zu klaren Amplituden
Beispiele
DK 1,1 → geringe Signalwirkung, Messung möglich, aber prozessabhängig anspruchsvoll
DK 3 → deutlich stabilere Signalveränderung bzw. Reflexion
DK 10+ → sehr klare Signale und hohe Messsicherheit, auch unter schwierigen Bedingungen
Kapazitive Sensorik: Messsignal durch DK-abhängige Kapazitätsänderung
Kapazitive Grenzschalter wie unsere - und -Serien arbeiten nach dem Kondensatorprinzip:
Steigt der Füllstand, verdrängt das Medium die Luft am Sensor.
Der DK-Wert erhöht sich, die Kapazität ändert sich – und der Sensor erkennt den Füllstand oder Grenzstand.
Radar: Messsignal durch DK-abhängige Reflexion
Die Intensität des Radar-Echos wird ebenfalls durch den DK-Wert beeinflusst:
• niedrige DK-Werte → schwächere Echos
• hohe DK-Werte → deutliche Reflexionen
Moderne FMCW-Radarsensoren wie die arbeiten dennoch bereits ab DK-Werten ≥ 1,1 stabil.
Geführtes Radar (TDR) wie bei der Serie ist weniger empfindlich gegenüber Staub oder unruhigen Oberflächen – dennoch gilt auch hier: Ein höherer DK-Wert sorgt für klarere und stabilere Signale.
Freistrahlendes Radar – Vergleich realer Medien
Geführtes Radar (TDR) – bei Trennschichtmessung
Bei identischem Messbereich erzeugt Wasser aufgrund des hohen DK-Werts ein deutlich stärkeres Radar-Echo als EPS
Der Signalverlauf zeigt zwei eindeutige Echos – den Füllstand und die Trennschicht – aufgrund des unterschiedlichen DK-Werts von z.B. Öl und Wasser
Das Ergebnis: klare Messpunkte, stabile Prozesse und zuverlässige Detektion – unabhängig vom eingesetzten Messprinzip.
DK-Werte typischer Materialien aus der UWT-Praxis
Viele industrielle Medien unterscheiden sich deutlich in ihrer Permittivität, was sich unmittelbar auf das Messverhalten auswirkt.
| Medium | DK-Wert (ca.) |
| Luft | 1,0 |
| EPS / EPP | 1,1 – 1,3 |
| Kunststoffgranulate | 1,5 – 3 |
| Holzpellets | ~ 2 |
| Getreide, Mais, Soja | 2 – 5 |
| Zement, Kalk, Gips | 3 – 6 |
| Kaffee / Kakaopulver | 2 – 4 |
| Öle | 2 – 4 |
| Alkohol (Ethanol) | ~ 25 |
| Milch | 50 – 70 |
| Wasser | ~ 80 |
DK-Werte variieren je nach Feuchte, Temperatur und Dichte – unsere Sensoren sind genau für diese realen Bedingungen ausgelegt.
Noch mehr DK-Werte im Überblick
Für eine ausführliche Übersicht steht unser kompaktes PDF bereit:
Der DK-Wert bestimmt das Messverhalten: Unterschiedliche Materialien erzeugen je nach Permittivität unterschiedlich starke Messsignale
Perfekt abgestimmte Sensorik – für jedes Medium
Kapazitive Grenzschalter (Capanivo® und RFnivo®)
• Messen über die Veränderung der elektrischen Feldverteilung im Medium.
• Zuverlässig auch bei niedrigen bis mittleren DK-Werten (≥ 1,5).
• Flexible Bauformen für Pulver, Granulate, pastöse Produkte und Flüssigkeiten – vom kompakten Behälter bis zur industriellen Anlage.
Radar-Sensoren (NivoRadar®- und NivoGuide®-Serien)
• Arbeiten bereits ab sehr niedrigen DK-Werten (≥ 1,1) und profitieren gleichzeitig von höheren DK-Werten durch stärkere Reflexion und klarere Messsignale.
• Bei freistrahlenden FMCW-Sensoren nimmt die Echoqualität mit steigendem DK-Wert deutlich zu – ideal bei großen Reichweiten, Staub oder unruhigen Oberflächen.
• Geführte Radarverfahren (TDR) sind weniger empfindlich gegenüber Oberflächenverwirbelungen; auch hier verbessert ein höherer DK-Wert die Stabilität der Signalreflexion.
• Damit eignen sich beide Technologien – je nach Modell – für anspruchsvolle Anwendungen in Schüttgütern und Flüssigkeiten.
Echokurve & Diagnose mit der UWT LevelApp
Die UWT LevelApp ermöglicht die drahtlose Bedienung von Füllstandsensoren wie NivoRadar® und NivoGuide®. Über ein mobiles Endgerät stehen alle Sensorparameter für eine einfache und intuitive Inbetriebnahme zur Verfügung.
Im Rahmen der Sensor-Diagnose wird die Echokurve übersichtlich dargestellt. Sie zeigt die Signalstärke über die Messdistanz und macht klare Echo-Peaks sowie mögliche Störeinflüsse direkt sichtbar.
Füllstands- und Diagnosedaten lassen sich so transparent beurteilen und alle relevanten Informationen jederzeit bequem über das Smartphone oder Tablet abrufen – eine wertvolle Unterstützung für Inbetriebnahme, Service und Betrieb.
Beispiel einer Echokurve des NivoRadar® NR 7:
Der deutliche Echo-Peak (grün) markiert den aktuellen Füllstand und zeigt die Signalqualität über die Messdistanz
Füllstands- und Diagnosedaten lassen sich transparent beurteilen, und alle relevanten Informationen sind jederzeit bequem über das Smartphone abrufbar – eine wertvolle Unterstützung für Inbetriebnahme, Service und Betrieb.
Unser Anspruch: Technology. Performance. Partnership.
Unsere Sensoren wurden entwickelt, um industrielle Prozesse sicher, stabil und wirtschaftlich zu unterstützen – in sämtlichen Branchen und Einsatzbereichen.
