55 Works

P10 - Optimizing the Design of a Multi-Sensor System for On-Line Driver State and Drowsiness Detection

L. Li, K. Thongpull & A. König
Driver assistance systems have become largely established in automotive applications, both for comfort and for safety functions. The monitoring of the driver state and intention, in particular, the detection of fatigue or drowsiness, is a relevant but not completely satisfying solved task both in consumer as well as commercial vehicles to improve both vehicle and road safety. Thus, in our research, a multi-sensor driver assistance system for this aim has been conceived in our DeCaDrive...

P9 - Automatisierte Vermessung der Sichtliniencharakteristik von Bolometerkameras für die Fusionsforschung

H. Meister, T. Sehmer, F. Penzel & A. W. Koch
Um in einem Fusionsexperiment die Strahlungsleistungsdichte - ein Teil der Energiebilanz - zu bestimmen, wird seit langer Zeit ein Messverfahren auf Grundlage der Metallwiderstands-Bolometer verwendet. Sie messen die emittierte Strahlung des Plasmas breitbandig in einer zeitlichen und lokalen Auflösung und ermöglichen auch die tomografische Rekonstruktion der räumlichen Struktur der Plasmastrahlung. Für das sich im Aufbau befindliche internationale Fusionsexperiment ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) werden an diese Bolometerkameras besonders hohe Anforderungen gestellt, insbesondere bezüglich der sehr...

P7 - Messplattform zur Verifikation der elektromagnetischen Sicherheit in Elektrofahrzeugen

Ch. Wehrmann & M. Schilling
Durch die steigende Anzahl an Fahrzeugen mit Elektroantrieb in Deutschland und Europa wird zukünftig die Thematik der elektromagnetischen Sicherheit eine immer wichtigere Rolle einnehmen. Diese befasst sich vor allem mit dem Einfluss von elektromagnetischen Feldern im niederfrequenten Bereich auf biologische Zellen. Im Rahmen des EU Projektes „EM-Safety“ wurde dazu eine Messplattform zur Verifikation der elektromagnetischen Sicherheit in Fahrzeugen, speziell in Elektrofahrzeugen, entwickelt und in Betrieb genommen. Die Randbedingungen des Projekts, die Realisierung der Messplattform und...

P6 - Gasmischanlage zur automatischen Generierung von VOC-Spurengasen über einen weiten Konzentrationsbereich

M. Leidinger, N. Helwig, T. Sauerwald & A. Schütze
Es wird eine Laboranlage zur automatischen Generierung von Prüfgasgemischen vorgestellt. In der Anlage werden drei Methoden zur Erzeugung von Spurengasen mit Konzentrationen im ppb- und sub-ppb-Bereich eingesetzt. Die Prüfgase können dabei in einem sehr weiten Konzentrationsbereich zur Verfügung gestellt werden, je nach verwendetem Verfahren. Die Anlage kann darüber hinaus Sauerstoffpartialdruck und relative Gasfeuchte in einem weiten Bereich einstellen. Die Anlage ist vollständig softwaregesteuert und ermöglicht die einfache Durchführung komplexer Gastests. Die Konzentration an organischen Verunreinigungen...

P5 - Increasing the Resolution of an Integrated Adaptive Spike Coded Sensor to Digital Conversion Neuro-Circuit by an Enhanced Place Coding Layer

A. C. Kammara & A. König
With the rapid advance of modern micro- and nanoelectronics, devices become more vulnerable to failure as well as to noise. The need for fault tolerant devices and circuits, that can compensate degradation and failure by adaptation, are inherently immune to noise, and compute at low-power gives new incentive to the motivation and goals of neuromorphic computing again. In particular, the realization of sensor signal conditioning and conversion by neural circuits coexisting with potentially large digital...

P4 - Selbstkompensierende Kapazitätsmessung mittels eines einfachen OPVs für eine universelle Sensorschnittstelle

R. Freier & A. König
Das vorgestellte Messprinzip für Kapazitäten wurde im Rahmen einer generischen Sensorschnittstelle entwickelt und basiert auf einem selbstkalibrierenden Schaltungskonzept mittels eines einfachen Operationsverstärkers. Es weist offsetarme sowie temperaturunempfindliche Eigenschaften auf und beinhaltet zwei Phasen: die erste Phase dient der Kalibrierung des Verstärkers, wobei das Messelement selbst verwendet wird, um die Offsetspannung auszulesen und zu speichern. In der zweiten Phase erfolgt die eigentliche Messung, in der gleichzeitig der Messverstärker durch das zu messende Sensorelement kompensiert wird. Auf...

P3 - Netzwerktheorie für mikro-akustische Systeme am Beispiel eines neuartigen überlastfesten Differenzdrucksensors

L. Tang, T. Kober & R. Werthschützky
Am Institut für Elektromechanische Konstruktionen wurde ein neuartiger überlastfester Differenzdrucksensor entwickelt [1]. Der Nennmessbereich des Messelements beträgt Δp = 10 mbar bei einem Überlastdruck von pstat = 160 bar. Das Messelement weist eine Silizium-Messplatte und zwei strukturierte Gegenlager aus Glas auf (Bild 1). Bei Überschreiten des Nenndrucks legt sich die Messplatte an das Gegenlager an und der statische Überlastfall wird gesichert. Durch Anwendung der Netzwerktheorie mit verteilten Parametern werden die dynamischen Eigenschaften des Messelements untersucht.

P2 - Permittivitätsmessung mit open-ended koaxialen und koplanaren Tastköpfen zur schnellen Quantifizierung von Ödemen im Hirngewebe

T. Reinecke, S. Ahrens, S. Zimmermann, L. Hagemeier & M. Klintschar
In einer Autopsie kann die Quantifizierung der Ödeme im Hirngenwebe Hinweise auf die Todesursache liefern. Dies ist insbesondere im Falle multipler Erkrankungen von großer Wichtigkeit, oder wenn keine offensichtlichen Anzeichen für die Todesursache vorzufinden sind, wie zum Beispiel bei der Unterscheidung zwischen plötzlichem Kindstod und dem Tod durch ein Schütteltrauma. Bislang existiert kein standardisiertes Verfahren zur Quantifizierung von Ödemen im menschlichen Gehirn. Die gängige Praxis ist die Bestimmung des Gehirngewichts sowie die subjektive Beurteilung der...

P1 - Intelligentes Condition Monitoring von hydraulischen Anlagen

N. Helwig & A. Schütze
In diesem Beitrag wird eine Zustandsüberwachung für Hydraulikaggregate vorgestellt, welche aus einer Vielzahl von Sensordatenströmen automatisiert Merkmale extrahiert und diese mittels Korrelationsanalyse auf die Eignung zur Detektion unterschiedlicher Schadenszustände überprüft. Die jeweils signifikantesten Merkmale werden zum Training einer linearen Diskriminanzanalyse genutzt und anhand der Diskriminanzfunktionen klassifiziert. Das Verfahren wurde auf eine hydraulische Anlage angewendet und erfolgreich validiert. Des Weiteren wurde untersucht, inwieweit der Ausfall einzelner Sensoren von den übrigen funktionsfähigen Sensoren kompensiert werden kann.

4.3 - Application-Specific Partially Automated Design of Multi-Sensor Intelligent Lab-on-Spoon System

K. Thongpull & A. König
In this work, we pick up the ISE research on automation of intelligent integrated systems design and apply and adapt the concept, methodology, and tool implementation. In particular, a new platform, based on the proven machinelearning tool ORANGE will make the work multi-platform and open-access. We demonstrate the current status by the application to our Lab-on-Spoon (LoS) multi-sensory system and corresponding data. The creation of a an efficient Support-Vector-Machine (SVM)-based hierarchical classification architecture and options...

4.2 - Neuartige Messmethode zur Kabeldiagnose mit Impedanzspektroskopie

Q. Shi & O. Kanoun
In dieser Arbeit wurde eine neue Methode zur Kabeldiagnose theoretisch entwickelt, realisiert und getestet. Die Kabeldiagnose wird als inverses Identifikationsproblem betrachtet: Im Frequenzbereich wird die Eingangsimpedanz des Kabelsystems, welche die Übertragungsfunktion darstellt, genutzt, um die Kabelfehler zu lokalisieren. Mit dem neuen Messverfahren sollen nicht nur der Einzel- und Mehrfachfehler detektiert werden, sondern auch die Arten des Kabelfehlers sollen identifiziert werden. Impedanzspektroskopie (IS) Methode wird erstmalig zur Detektion des Kabelfehlers verwendet. Das inverse Problem für die...

4.1 - Sensitivitätssteigerung im Rahmen eines inversen Ansatzes zur Materialparameterbestimmung für Piezokeramiken durch Elektrodenmodifikationen

C. Unverzagt & B. Henning
Simulationen mittels der Finiten Element Methode (FEM) sind heute ein fester Bestandteil im Entwicklungsprozess von Ultraschallsystemen. Durch die simulative Ermittlung der transienten Schwingungsvorgänge können Optimierungen bezüglich gewünschter Zielkriterien vorgenommen werden. Hierdurch lassen sich die aufwendige Prototypenfertigung reduzieren und günstige Entwurfspunkte schneller ermitteln. In vielen Ultraschallwandlern bildet eine Piezokeramik das aktive Element. Für eine realitätsnahe Simulation ist es notwendig, dass die Materialparameter dieser Piezokeramik zur Beschreibung des Materialverhaltens präzise bekannt sind. Zu deren Bestimmung werden verschiedene...

3.3 - Spurengasdetektion mittels Ionenmobilitätsspektrometrie – Aufklärung unbekannter Peaks im Spektrum

A. Heptner & St. Zimmermann
Die Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) ist ein hochempfindliches Analyseverfahren, welches häufig in sicherheitstechnischen Anwendungen wie beispielsweise dem Nachweis von Gefahrstoffen, Drogen oder Kampfmitteln angewendet wird. Bei der Ionenmobilitätsspektrometrie werden Stoffe bei Atmosphärendruck ionisiert und anhand ihrer Bewegung durch ein Driftgas unter Einfluss eines elektrischen Feldes getrennt [1]. Der an der Detektoreinheit gemessene Ionenstrom ist das IMS-Spektrum. Somit generiert jede Ionenspezies einen Peak in einem solchen IMS-Spektrum. Ein zu untersuchender Stoff kann allerdings mehrere Ionenspezies bzw. Peaks in...

3.2 - Optische Anregung von Gassensoren: Raumtemperatur Ozonsensoren auf Basis von mesoporösem Indiumoxid

Th. Wagner
Im folgenden Artikel werden Ergebnisse zur Raumtemperatursensorik mit optisch aktiviertem nanostrukturiertem Indiumoxid (In2O3) präsentiert. Optische Aktivierung von Metalloxiden zur Steigerung bzw. Aktivierung der Reaktivität auf Gase ist auf dem Gebiet der heterogenen Katalyse Gegenstand der aktuellen Forschung. Die beobachteten Effekte wie z.B. erhöhte Katalysatoraktivität sind auch auf dem Gebiet der halbleiterbasierten resistiven Gassensoren von hohem Interesse. Allerdings existieren im Bereich der Sensorik bisher wenig systematische Studien zu diesem Thema. Wir präsentieren hier am Beispiel von...

3.1 - Strategien zur Optimierung des temperaturzyklischen Betriebs von Halbleitergassensoren

T. Sauerwald, T. Baur & A. Schütze
Wir stellen ein Verfahren vor, mit dem der temperaturzyklische Betrieb von Sensoren im Hinblick auf Sensorresponse, Sensitivität und Selektivität optimiert werden kann. Das Verfahren wird für zwei verschiedene auf SnO2 basierende Sensoren angewendet (GGS 1330 der Firma Umweltsensortechnik und AS MLV der Firma Applied Sensors). Es zeigt sich, dass sich mit diesem Verfahren sehr hohe Sensorresponse realisieren lassen, so wurde z.B. mit dem AS MLV für ein Gasangebot von 1 ppm Ethanol in synthetischer Luft...

2.3 - High-Speed Mikroskopie für Zellkulturanalysen

R. Schmitt & F. Schenk
Mit der vorgestellten Entwicklung ist es möglich, größere zusammenhängende Bereiche, z.B. Zellen in einem Zellkulturgefäß, aus der Bewegung heraus ohne Anhalten in kürzester Zeit zu mikroskopieren. Bewegungsunschärfe wird dabei durch ein innovatives Blitz-Beleuchtungskonzept vermieden. Für die Bildschärfe beim kontinuierlichen Mikroskopieren sorgt eine Piezo-basierte Fokuskorrektur. Alle Komponenten zur Bildakquise werden über einen Hardware-Controller synchronisiert und können an jedem handelsüblichen Mikroskop genutzt werden. Das neuartige Verfahren ermöglicht aufgrund des hohen Durchsatzes mikroskopische 100%-Prüfungen.

2.2 - Mikroskop-basierter interferometrischer Zeilensensor zum schnellen Scannen optischer Funktionsflächen

P. Kühnhold, H. Knell, P. Lehmann, S. Laubach & G. Ehret
Die Form optischer Funktionsflächen, z. B. asphärischer Linsen, mit der erforderlichen Genauigkeit zu messen stellt die moderne Messtechnik vor große Herausforderungen. Die Hauptaufgabe dabei besteht darin, große Flexibilität, hohe Messgenauigkeit und hohe Messgeschwindigkeiten mit vertretbaren Gerätekosten zu vereinen. In diesem Beitrag soll ein neues Messsystem vorgestellt werden, welches in der Lage ist, mit hoher Datenrate, kontaktlos und mit interferometrischer Genauigkeit die Formabweichung optischer Funktionsflächen zu erfassen. Verwendet wird dazu ein Michelson-Interferometermodul, welches mit einem Mikroskop...

2.1 - Optimale Interferenzfilter für die chromatisch konfokale 3D Messtechnik im Sinne von Bayes

M. Taphanel & J. Beyerer
Mittels statistischer Versuchsplanung können Sensoren für ihren Anwendungszweck optimiert werden. Methodisch werden dabei die frei einstellbaren Sensorparameter auf optimale Weise gewählt, mit dem Ziel die resultierende Messunsicherheit zu reduzieren. In dieser Arbeit werden Filtertransmissionen von Interferenzfilter durch Bayesian Experimental Design auf optimale Weise gewählt. Eingesetzt werden diese optischen Filter zur Schätzung der 3D Oberflächentopographie in einem chromatisch konfokalen 3D Messverfahren.

1.3 - Entwicklung eines Geometrienormals zur Kalibrierung von pneumatischen Abstandssensoren

M. Eifler, P. Schäfer & J. Seewig
Die pneumatische Messtechnik ist robust gegen Schmutz und Kühlmittel und daher gut für die Inline-Messtechnik geeignet. Viele physikalische Grundlagen des Verfahrens sind unzureichend beschrieben, können aber dank moderner Rechnersysteme mit neuen Möglichkeiten untersucht werden. Dazu gehören auch Kalibrierstrategien, deren Untersuchungen vorgestellt werden. Im Speziellen werden die Entwicklung von zwei Geometrienormalen, Messergebnisse und zwei Ansätze zur virtuellen Abtastung der Normale gezeigt. Zwei Kalibrierstrategien werden präsentiert und die Ergebnisse verschiedener Abtastungen miteinander verglichen.

1.2 - Analytische Beschreibung von Hot Disk-Sensoren zur Bestimmung von Methanolkonzentration und Ströungsgeschwindigkeit für Direktmethanolbrennstoffzellen

B. Schmitt & A. Schütze
Die analytische Beschreibung eines neu entwickelten Sensor zur Messung binärer Mischungsverhältnisse basierend auf dem sog. Hot Disk-Verfahren wird vorgestellt. Basierend auf der Betrachtung des Heizers als punktförmige Quelle oder als Quelle mit einer bzgl. ihres Mittelpunkts Gauß-förmigen Verteilung der Flächenheizleistungsdichte kann die gemessene Temperaturerhöhung adäquat beschrieben werden. Zusätzlich wird gezeigt, warum im vorliegenden Fall bei einer auftretenden Strömung durch Platzierung eines Temperatursensors hinter dem Heizer und Nutzung der Pulsdrahtanemometrie zwischen Heizer und Sensor die Strömungsgeschwindigkeit...

1.1 - Verbesserung der Entmischung hyperspektraler Bilder durch den Einbezug räumlicher Information

S. Bauer, J. Stefan, M. Michelsburg & F. Puente León
Im Gegensatz zu Grauwert- oder RGB-Bildern enthalten hyperspektrale Bilder statt ein bzw. drei Farbkanälen bis zu mehrere hundert Farbkanäle. Damit existiert bei allen betrachteten Wellenlängen eine vollständige Abbildung einer Szene. Aus diesem Grund ist hyperspektrale Bildverarbeitung auch als bildgebende Spektroskopie bekannt; interpretiert man das hyperspektrale Bild auf eine andere Art, liegt pro Pixel ein vollständiges Spektrum vor. Da viele Materialien eine charakteristische spektrale Signatur besitzen, ermöglicht die Ausnutzung der spektralen Information auch die Bestimmung der...

P8 - Bayes-Filter für dynamische Koordinatenmessungen

E. Garcia & T. Hausotte
Das Theorem von Thomas Bayes ist einer der meistgenutzten Ansätze zur Lösung probabilistischer Inferenzprobleme beliebiger, dynamischer Systeme und bildet außerdem die Grundlage der Messunsicherheitsermittung nach GUM. Für die Schätzung stochastischer Größen wurden in der langjährigen Forschung auf dem Gebiet der bayesschen Estimationsverfahren zahlreiche Algorithmen entwickelt und erfolgreich umgesetzt. Zu den bekanntesten Algorithmen zählen hierbei die Famile der Kalman-Filter (KF), die gitterbasierten Filterverfahren und jüngst zunehmend die Klasse der Partikel-Filter (PF). Über die letzten 15 Jahre,...

10.3 - Miniaturized On Board Data Acquisition Unit

G. Solak, T. Çelebi & O. Yaşar
In today’ s world as smart munitions become increasingly complex, it became mandatory to monitor the activity of munitions during launch and flight by means of gathering critical operational data. This critical data is also very important to reduce the development cost, development time and failure investigation effort. The most challenging part of this study is that the instrument developed for monitoring munitions’ activity must withstand very harsh environments that munitions experience. Since existing data...

10.1 - Magnetoelastic Sensors - Status, Commercial Readiness, and Outlook

J. Müller
Torque / load sensors will play an increasingly important role in many applications, provided that functional requirements and cost targets for serial production are met. They enable critical benefits such as efficiency improvements, weight savings, operational safety, enhanced productivity, and cost savings. Magneto-elastic sensors, being truly non-contact based, have inherent advantages over traditional solutions based on strain gauges regarding robustness and cost structures. Recently, they have emerged as a viable, commercially proven alternative in a...

9.4 - A Compact Broadband Antenna for Wireless Terminals in Telemetry and Communication Systems

G. Kang, F. Wang, Y. Tian & Y. Ji
A compact broadband antenna with a parasitic radiating strip, which could meet the demand for high data rate and high capacity, is proposed. By adding parasitic strip into an antenna, an additional electromagnetic resonant mode is introduced and further the bandwidth of the antenna is broadened. The parasitic strip adopts meandered-line structure to reduce occupying area. The measured -10 dB impedance bandwidth is 1080MHz (1920-3000MHz), covering the UMTS, WLAN and WiMAX bands in modern wireless...

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  • 2014
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