Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physikalische Prozesse leichter verständlich - Visualisierung elektromagnetischer Felder

24.03.2010
Unsichtbare physikalische Prozesse, wie etwa die Ausbreitung elektromagnetischer Felder, sind nur durch hochkomplexe Berechnungen zu beschreiben und bleiben trotzdem schwer vorstellbar.

Die Visualisierung der Feldausbreitung macht diese leichter verständlich und eröffnet zudem neue Anwendungsgebiete. Die schnelle und effiziente Berechnung von dreidimensionalen elektromagnetischen Feldern ist ein zentrales Forschungsthema am Institut für Theorie der Elektrotechnik der Universität Stuttgart (ITE).

Ein Schwerpunkt bildet dabei die Lösung sehr großer Gleichungssysteme. Dafür werden Höchstleistungsrechner eingesetzt, sie berechnen komplexe und realitätsnahe Aufgabenstellungen mit der nötigen Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Um die Ergebnisse besser nutzbar zu machen, entwickeln die Forscher des ITE gemeinsam mit den Wissenschaftlern des Höchstleistungsrechenzentrums der Uni Stuttgart (HLRS) ein Visualisierungsverfahren, das aussagekräftige Bilder liefert und leicht verständlich ist.

Bei elektromagnetischen Feldaufgabenstellungen müssen zwei Vektorfelder, das elektrische und das magnetische, zusammen betrachtet werden. Zudem ist die Aufbereitung der dreidimensionalen und häufig zeitabhängigen Daten notwendig. Durch eine geschickte Kombination der numerischen Verfahren zur Berechnung elektromagnetischer Felder und der Visualisierungstechniken, wie sie die Forscher am HLRS entwickeln, ist eine Technik entstanden, die im alltäglichen Umgang mit einer Feldberechnungssoftware leicht eingesetzt werden kann.

Sie findet ihre Anwendung sowohl in Forschungslaboren als auch im Hörsaal. Diese Art Visualisierung, die sogenannte erweiterte Realität, ermöglicht es, dass das reale Objekt, zum Beispiel eine Antenne, zusammen mit den numerisch berechneten, elektromagnetischen Feldern betrachtet werden kann. Hierfür nimmt eine Videokamera das Objekt auf. Ein Rechner ergänzt dann das Videosignal mit der virtuellen Darstellung des elektromagnetischen Feldes perspektivisch korrekt in Echtzeit. Das so entstandene gemischte Bild aus realem Objekt und virtuellen Feldern kann nun am Bildschirm oder in Projektion betrachtet werden.

Zur Zeit setzen die Mitarbeiter des ITE das neu entwickelte Verfahren zur Visualisierung elektromagnetischer Felder erfolgreich an der Uni Stuttgart in Lehrveranstaltungen des Grundstudiums der Elektrotechnik und Informationstechnik ein.

Ein weiterer Einsatz an anderen Universitäten und an Schulen beispielsweise in sogenannten Cyber-Classrooms ist in Zusammenarbeit mit dem von der Uni Stuttgart ausgegründeten Unternehmen Visenso geplant. Ein Fernziel der Forscher ist es, das System interaktiv einzusetzen. Das hieße, wenn man Geometrie- oder Materialparameter (zum Beispiel der Antenne) verändert, würde sich auch die virtuelle Darstellung des elektromagnetischen Feldes in Echtzeit ändern. Damit wäre die Technik interessant für die Industrie im Bereich Messtechnik oder Produktentwicklung.

Ansprechpartner: Dr. André Buchau, Institut für Theorie der Elektrotechnik, Tel. 0711/685-67260,

e-mail: andre.buchau@ite.uni-stuttgart.de

Ursula Zitzler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Vorstoß ins Innere der Atome
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Quanten-Wiederkehr: Alles wird wieder wie früher
23.02.2018 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics