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Die moderne Sensorik ist die Speerspitze der Innovation

07.04.2008
Die Potenziale der modernen Sensorik und Messtechnik standen im Fokus einer Tagung, zu der die VDI/VDE-Gesellschaft GMA namhafte Experten nach Ludwigsburg eingeladen hatte. Das Spektrum der Beiträge reichte von Umwelttechnik bis hin zur Terahertz-Sensorik.

Zu den Highlights der Tagung gehörte unter anderem ein vom Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik gemeinsam mit der Hochschule Furtwangen und der Universität Freiburg entwickeltes Sensorarray zur Luftqualitätsmessung.

Dieses vereint erstmals zwei Metalloxid-Gassensoren, einen Feuchtesensor aus porösem Silizium und einen Platin-Temperatursensor auf einem Chip. Die thermische Entkopplung der bei sehr unterschiedlichen Temperaturen arbeitenden Gas- und Feuchtesensoren erfolgt durch die Anordnung der Sensoren auf getrennten „Hotplates“. Auf diese Weise konnten die verschiedenen Sensortypen auf einem 6 mal 8 mm2 großen Chip monolithisch integriert werden. Auf diese Weise ist das Sensorarray in der Lage, zugleich die für eine Luftgütebestimmung relevanten Gase in Verbindung mit der relativen Feuchte der Luft zu messen.

Eine neue Dimension der Werkstoffprüfung

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Eine Speerspitze der Innovation stellen zweifelsohne Sensorsysteme dar, die sich der Terahertz-Technik bedienen. Die Terahertzstrahlung, auch Submillimeterwellen genannt, liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen der Infrarot- und der Mikrowellenstrahlung. Mit ihrer Hilfe wird der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eine neue Dimension erschlossen. „Abbildende Verfahren mit Hilfe von Terahertz-Wellen besitzen ein großes Potenzial für berührungslose Messverfahren und die Qualitätskontrolle von industriellen Objekten“, erläutert Professor Dr. René Beigang vom Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik in Kaiserslautern. Die Terahertz-Bildgebung ermögliche es bereits heute, Bildpunkte mit Wiederholraten im Hz-Bereich abzutasten und so Eigenschaften wie Geometrie, Schichtenfolge oder Dichte zu erfassen.

Körperwärme als Energiequelle

Zu den größten Herausforderungen der Technik gehört die Bereitstellung energieautarker Sensoren. Zwar ist es kontinuierlich gelungen, den Energieverbrauch von elektronischen Schaltungen immer weiter zu reduzieren, von einem wirklich energieautarken System war man immer noch ein Stückchen entfernt. In einer Kooperation haben das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM, das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM und das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS jetzt gemeinsam diese Lücke schließen können.

Anlässlich der Tagung wurde ein energieautarkes Sensormodul vorgestellt, das ausschließlich mit Körperwärme durch einen Thermogenerator elektrisch versorgt wird. Angaben der Fraunhofer-Gesellschaft zufolge sei die Vermeidung einer zu großen Wärmeleitung der Module ein Hauptproblem für die Entwicklung von Thermogeneratoren im Niedrigtemperaturbereich zum Betreiben von energieautarken Sensoren. Neben einer ausreichenden thermischen Isolation der kalten und heißen Seite am Bauelement müsse vor allem die Wärmeleitung des thermoelektrischen Materials reduziert werden.

Rolf Froböse | Rolf Froböse
Weitere Informationen:
http://www.vde.com

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