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Mobiler berührungsloser Feldstärkesensor
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Mobiler berührungsloser Feldstärkesensor

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Ein neuartiger opto-mechanischer Mikro-Chip macht rückwirkungsfrei die elektrische Feldstärke der Messtechnik z.B. im Arbeitnehmerschutz zugänglich.


Das Department für Integrierte Sensorsysteme der Donau Universität Krems forscht an einem neuartigen miniaturisierten und mobil einsetzbaren Sensor für das potential- und verzerrungsfreie Messen der lokalen (quasi an einem Punkt vorherrschenden) elektrischen Feldstärke. Damit können quasi-statische und sich ändernde elektrische Felder (Frequenzbereich <10 kHz) gemessen werden. Künftig kann so ein Sensor zur Erkennung von elektrischen Freileitungen in Flugobjekten (z.B.: Drohnen) Verwendung finden um frühzeitig vor Kontakt mit spannungsführenden Bauteilen zu warnen. Darüber hinaus besteht im Arbeitnehmerschutz großer Bedarf mittels Echtzeitmessung die Einhaltung gesetzlich vorgeschriebener Feldstärken zu gewährleisten, was derzeit mit keinem anderen System möglich ist. Außerdem kann der Sensor im Bereich Meteorologie und Blitzforschung als Mess- und Warnsystem verwendet werden.
Der untersuchte mikromechanische Wandler besteht aus einem Silizium-Chip. Dieser Chip beinhaltet eine bewegliche Masse und einen schmalen Spalt, der die Masse vom ruhenden Siliziumrahmen trennt (siehe Abbildung 1). Wird diese Struktur in ein elektrisches Feld gebracht, werden die freien Ladungsträger im Silizium so verschoben, dass es zu einer Anhäufung von Ladungsträgern an bestimmten Oberflächen kommt (Influenz). Speziell am Spalt entstehen dabei entgegengesetzt geladene Flächen, die sich anziehen und zu einer mechanischen Auslenkung der beweglichen Masse führen. Diese Bewegung wird mit einem innovativen optischen Ausleseverfahren gemessen.
Die derzeit demonstrierten Auflösungen des Sensors liegen bei 200 (V/m)/vHz und sind in der Erstausgabe der Fachzeitschrift Nature Electronics veröffentlicht (A. Kainz, et al., Nature Electronics 1, 68-73, 2018. 10.1038s41928-017-0009-5).

Donau Universität Krems / Departement für Integrierte Sensorsysteme
Viktor Kaplan Straße 2E
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02622/23420
office.diss@donau-uni.ac.at
https://www.donau-uni.ac.at/de/department/integrierte-sensorsysteme/kontakt/index.php
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Unternehmensprofil:
Das Department für Integrierte Sensorsysteme an den Standorten Wiener Neustadt und Krems entwickelt Konzepte und Methoden für smarte Sensoren und Sensorsysteme. Das Department forscht dabei an innovativen Sensorlösungen und deren Vernetzung in so verschiedenen Anwendungsgebieten wie Gebäudemanagement, industrieller Automation (Industrie 4.0), Medizintechnik, Verkehr, Umwelt, Wasser, sowie in Multimedia- und Haushaltsprodukten.
Markterfolge:
Neben dem laufenden FWF-Projekt (Projektvolumen: 300k€) wird ein entsprechender Laboraufbau, bzw. die zum Patent angemeldete Technologie, in einem AWS Projekt (Volumen: 100k€) zu einem mobilen Prototypen weiterentwickelt. Zusätzlich ist ein Bridge-projekt (FFG, Volumen: 500k€) eingereicht, bei dem die Technologie weiter miniaturisiert und eine Machbarkeit zur Umsetzung als zuverlässiges Warnsystem im Bereich des Arbeitnehmerschutzes gezeigt werden soll. Das Forscherteam plant den Sensor und die Technologie in einem eigenen Spin-off zu kommerzialisieren.
Gründungsjahr: 1994
Mitarbeiter 2017: 630
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