Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Sensor verspricht bessere Handy-Navigation

19.10.2012
Beschleunigungsmesser auf optischer Basis für höchste Präzision

Forscher am California Institute of Technology (Caltech) haben einen Beschleunigungsmesser entwickelt, der im Gegensatz zu den unter anderem in Smartphones gängigen Modellen auf optischer Basis arbeitet.


Unter dem Mikroskop: Beschleunigungsmesser mit Testmasse (Foto: Martin Winger)

Der Prototyp ist extrem kompakt, hochpräzise und kann Beschleunigungen tausendmal schneller erfassen als die besten derzeitigen Sensoren. Die Wissenschaftler sind überzeugt, dass derart empfindliche Mikrosensoren gewaltiges Anwendungspotenzial haben - von besserer Handy-Navigation in Innenräumen bis hin zur Suche nach Öl- und Gasvorkommen tief unter der Erde.

Optisch genau, aber kompakt

Beschleunigungsmesser sind heute allgegenwärtig, sie kommen unter anderem in Airbag-Systemen und für die Bewegungserkennung in Smartphones zum Einsatz. Die Sensoren funktionieren durch die Messung von Verschiebungen einer flexibel befestigten Testmasse. Bislang ist der dazu genutzte Detektor normalerweise elektronisch, doch das Caltech-Team setzt auf eine optische Messung.

Denn das verspricht höchste Präzision: Der Sensor bemerkt schon Verschiebungen von wenigen Femtometern - etwa der Radius eines Protons - innerhalb einer Sekunde.

"Was unsere Arbeit wirklich zeigt, ist, dass wir einen Silizium-Mikrochip hernehmen und das Konzept eines großskaligen optischen Interferometers bis auf die Nanoskala reduzieren können", betont Oskar Painter, Professor für Experimentalphysik am Caltech. Denn das Funktionsprinzip ähnelt den mehrere Kilometer großen Sensoren des Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory http://www.ligo.caltech.edu , welche die in der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Gravitationswellen nachweisen sollen. Der neue Sensor kommt aber mit einem optischen Resonator einiger Mikrometer Größe aus.

Präzises Potenzial garantiert

Wie das Team in Nature Photonics berichtet, bietet ihr System mit Lichtsensor und einer entsprechend winzigen Testmasse einen weiteren interessanten Vorteil. "In unserem Gerät wirkt das Licht mit einer Kraft, die die thermische Bewegung reduziert und das System kühlt", erklärt Painter. Durch die Kühlung auf effektiv etwa drei Kelvin (minus 270 Grad) gibt es praktisch kein thermisches Rauschen und somit höchste Präzision. Der Sensor kann dadurch sowohl extrem große wie auch sehr kleine Beschleunigungen sehr genau messen.

Den Wissenschaftler schwebt nun vor, den optischen Beschleunigungsmesser mit Laser und Detektor in einen Silizium-Mikrochip zu integrieren. Da Mikroelektronik-Unternehmen seit über einem Jahrzehnt an der Integration optischer Elemente in Chips arbeiten, hält Painter das für prinzipiell machbar, doch werde es noch einiges an Arbeit erfordern. Langfristig könnte das aber entsprechende Verbesserungen in Elektronikprodukten bedeuten. Ein Beispiel ist eben eine wirklich präzise Innenraum-Navigation mittels Smartphones - hier ist die relative Ungenauigkeit heutiger Beschleunigungsmesser ein Hindernis.

Thomas Pichler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.caltech.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht IT-Sicherheit beim autonomen Fahren
22.06.2018 | Fachhochschule St. Pölten

nachricht Schneller und sicherer Fliegen
21.06.2018 | Fachhochschule St. Pölten

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

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