Sensorer og metrologi som drivkraften for digitalisering

Mange digitaliserede processer afhænger af data indsamlet af stadig stærkere sensorer og anden test- og måleteknologi. Når disse data behandles, det giver præcise og pålidelige oplysninger om driftsmiljøet. Ni Fraunhofer-institutter vil præsentere resultaterne af deres forskning i sensorteknologi og dens anvendelser inden for test og måling ved Sensor+Test 2019 i Nürnberg fra 25. til 27. juni (stand 248 i hal 5).

Rigtig mange innovationer i nutidens digitale æra er afhængige af evnen til at overføre information fra den virkelige verden til det digitale univers – eksempler omfatter fremskridt inden for gestusgenkendelse, berøringsfri materialetestning og kunstigt åndedræt. I applikationer som disse, sensorer og andre test- og målesystemer kan sidestilles med muliggørende teknologier, fordi mange nye udviklinger er baseret på dem. Ved dette års udgave af Sensor+Test, det førende forum på dette område på verdensplan, Fraunhofer vil igen præsentere eksempler på sin forskning inden for de mange områder, der udgør sin omfattende teknologiportefølje.

Test af materialer uden kontakt med bredere spektrum

Terahertz-billeddannelse er en af ​​de nye teknologier, der i stigende grad bliver brugt til at overvåge industrielle processer og teste nye materialer. Denne berøringsfri metode kan bruges til at måle belægningstykkelse, analysere strukturen af ​​polymerkompositter, eller opdage fejl i ikke-ledende materialer. Fraunhofer Institut for Telekommunikation, Heinrich Hertz Instituttet, HHI, vil præsentere den næste generation af fiberkoblede terahertz-transceivere. Den integrerede sensorsonde tillader reflektionsmålinger vinkelret på overfladen af ​​testprøven og kan bruges uden ændringer i kombination med kommercielt tilgængelige terahertz-målesystemer.

Reducerer maskinens nedetid, fabrikationsfejl og afvisningsprocenter

Fraunhofer Institut for Digital Medieteknologi IDMT vil demonstrere, hvordan kvaliteten af ​​emner og komponenter kan sikres ved hjælp af en berøringsfri, ikke-destruktiv testmetode baseret på lydregistrering af produkt- og procesparametre kombineret med maskinlæring. Besøgende kan lære mere om denne metode, som kan bruges både til at overvåge produktionsprocesser og til at udføre end-of-line produkttest, i en række interaktive udstillinger.

Forsyner sensorer med energi skabt af små vibrationer

En af udfordringerne i Internet of Things (IoT) er, hvordan man leverer strøm til trådløse sensorer – et spørgsmål, som Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS tackler ved at udvikle løsninger til energihøst. Selv de mindste vibrationer, der genererer et tryk på 100 mg ved en frekvens på 60 hertz, er tilstrækkelige til, at en vibrationstransformator kan producere den elektriske energi, der er nødvendig for at betjene flere sensorer og transmittere data en gang i sekundet. Maximum Power Point Tracker giver et effektivt middel til at styre ladningskonverteren for at garantere et maksimalt effektudbytte. Energihøstløsningen genoplader batteriet, mens enheden er i drift, og muliggør design af IoT-sensorer med en ubegrænset levetid, uden strømkabel eller udskiftning af batterier.

CMOS optisk filter til billige spektrometre i chipstørrelse

I betragtning af de allerede høje omkostninger ved seks-bånds multispektrale sensorer, sensorer med mere end seks spektralbånd er for dyre til anvendelser på mange prisfølsomme markeder. NanoSPECTRAL-teknologien udviklet af Fraunhofer IIS er baseret på optiske nanostrukturer og muliggør en meget omkostningseffektiv monolitisk produktion af de nødvendige optiske filtre direkte i CMOS-halvlederprocesser, sammen med de optiske sensorelementer. Det på messen viste spektrometer i chipstørrelse har allerede mere end 30 spektralbånd og er således f.eks. velegnet til landbrugsapplikationer, analyser, fødevareanalyse og medicinske anvendelser.

Blidere kunstigt åndedræt

For at minimere ubehag for patienten, det apparat, der bruges til at anvende kunstig ventilation, skal hurtigt og præcist kunne justeres til en lang række parametre afhængigt af den pågældende patient. Dette er især kritisk i tilfælde af nyfødte eller spædbørn, hvis lunger er så små, at de kun kan indtage et par milliliter luft med hvert åndedrag, og så skrøbelig, at et eventuelt overtryk kan føre til permanent skade. Dette er grunden til, at ventilatorer skal være i stand til at reagere på det første tegn på spontan vejrtrækning inden for en brøkdel af et sekund. Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA har udviklet en ny teknik, der gør det muligt at detektere spontane åndedrætsbevægelser næsten øjeblikkeligt og uden fysisk kontakt. Dette åbner vejen for meget fleksible åndedrætsassistenter, især for meget unge patienter med skrøbelige lunger.

Ultralydsbaseret gestusgenkendelse

Et team af forskere ved Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems IPMS bruger en ny klasse af mikromekaniske ultralydstransducere til pålideligt at detektere tredimensionelle afstandsændringer, bevægelsesmønstre og bevægelser inden for et område på op til 500 centimeter. De miniaturiserede komponenter er billige at producere og genererer høje lydtryk, med en frekvensgang, der gør det muligt at indstille dem til den optimale balance mellem afstand og følsomhed. Anvendelser til de berøringsfrie bevægelsessensorer omfatter automatiserings- og sikkerhedssystemer, hospitalsudstyr, bilindustrien, underholdningselektronik og husholdningsapparater. Fraunhofer IPMS vil vise en af ​​sine første funktionsdemonstratorer ved Sensor+Test.

Laboratorium i lommestørrelse til overvågning af vandkvalitet

En meget selektiv og følsom, autonomt testsystem er i stand til at detektere spormængder af foruddefinerede kemiske stoffer (i mikromolområdet) i spildevand. Anvendelser af dette laboratorium i lommestørrelse omfatter evaluering af kvaliteten af ​​vandområder. Dens hovedkomponent er en kemisk sensor baseret på mikrofluidisk teknologi, derfor dens meget kompakte design. Ved at reducere størrelsen af ​​systemet til så små dimensioner, den kan fungere in situ uden menneskelig indgriben. Konsortiet af elleve partnere, der arbejder på dette EU-finansierede projekt, omfatter Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM og Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS.

Højtydende brintsensor

Fraunhofer Institute for Chemical Technology ICT har udviklet en ekstremt følsom brintsensor i samarbejde med industripartneren LAMTEC som en del af et offentligt finansieret forskningsprojekt. Low Hydrogen Concentration-målesensoren (LHyCon) kan erstatte standard helium-baserede lækagedetektorer, tilbyder høj målefølsomhed, og desuden koster væsentligt mindre end andre metoder med en sammenlignelig ydeevne.