Highlights aus dem Bereich Impedanzspektroskopie
Die Arbeitsgruppe "Impedanzpektroskopie für Mess- und Sensorsysteme" befasst sich mit dem Systementwurf für die eingebttete Impedanzspektroskopie für Feldsensoren in diversen Anwendungsfeldern. Insbesondere werden folgende Themen behandelt:
- Systementwurf von Systemen zur Messung von Impedanzspektren:
- Reduzierte Messzeit
- Eingebettet und Kompakt
- Energiesparsam
- Entwurf von Anregungssignalen
- Eingebettete Systeme zur Impedanzmessung an:
- Batterieimpedanz
- Bioimpedanz
- Sensoren
- Sensormatrizen
- Multi-Modale resistive, kapazitive, induktive und impedimetrische Sensoren
- kontaktlose Wirbelstromsensoren für die Überwahung von Schweissprozessen
- Sensoren für die Ölqualitätsüberwachung
- Diagnose von elektrochemischen Speichern
- Verfahren zur schnellen Aufnahme eines Impedanzspektrums
- Simulationsmodelle für Speicher und Batterien
- Schnelle und robuste Signalverarbeitung und Modellfittings
- Ultraempfindliche Sensoren für die Echtzeit-Temperaturverteilung in Batteriepacks
- Methoden zur Kabelfehlerlokalisierung und -Detektion
- Diagnose von Signalkabeln bei laufender Kommunikation
- Diagnose von Kabelnetzwerken
- Bioimpedanz-Messsysteme
- Systementwurf
- Stabile Spannungsgesteuerten Spannungsquellen
- Spannungsgesteuerten Spannungsquellen mit hoher Bandbreite
- Verfahren zur Materialcharakterisierung
- Prozessfähige, auf Impedanzrektroskopie basierende Methoden zur Bewertung der Homogenität von Nanokompositen
- kontaktlose Wirbelstromsensoren für die Messung von Materialspannung im Metall während deren Verarbeitung
Highlights aus dem Bereich drahtlose energieautarke Sensoren
Die Arbeitsgruppe drahtlose energieautarke Sensoren fokussiert auf die energiesparsamen Sensoren, die Energie direkt aus ihrere Umgebung beziehen können und dadurch flexibel und wartungsarm eingesetzt werden können. Dabei werden insbesondere werden folgende Themen behandelt:
- Entwurf neuartiger energy harvester
- Elektrodynamische breitbandige Vibrationswandler
- Magnetoelektrische Vibrationswandler
- Piezoelektrische Nanogeneratoren
- Hybride Energiewandler
- System Design energieautarker drahtloser Sensoren
- Energiesparsames Systementwurf
- Intelligente Methoden des Energiemanagements
- Einstellung und Kontrollstrategien von Betriebszuständen
- Modellierung und Vorhersage von Energie
- Prognoseverfahren für Solarenergie
- Batterielose Systeme
- Drahtlose Energieübertragung durch elektromagnetische Felder
- RF und induktive Energieübertragung
- Mehrspulensysteme und Magnetfeldsteuerung
- Spulenoptimierung und Spulenpositionserkennung
- Systemdesign für große Entfernungen und Versetzungen
- Drahtlose Sensornetzwerke
- Energieeffizientes Clustering und Routing
- Verteilte Lokalisierung mit lückenloser Abdeckung und Vernetzung
- Dynamisches und flexibles Netzwerkmanagement
- Ressourcenverteilung und Aufgabenverlagerung
Highlights aus dem Bereich flexible Sensoren
Die Arbeitsgruppe flexible Sensoren untersucht neue Sensorkonzepte basierend auf Polymere und Kohlenstoffbasierte Nanomaterialien, um neuartige flexible Sensoren für die Messung von physikalischen Messgrößen, wie z. B. Temperatur, Feuchte, Dehnung und Druck zu realisieren. Insbesondere werden folgende Sensoren bzw. Themen* entwickelt und intensiv untersucht:- Synthese und Herstellung von Polymer-Nanokompositen und Biokompositfilmen
- Fortgeschrittene Methoden zur Charakterisierung von Nanokompositen
- Hochempfindliche, stabile und langlebige Drucksensoren auf Nanokompositbasis
- Großer Messbereich
- Hohe Stabilität
- Anpassbare Sensorstrukturen
- Temperaturekompensierte Sensoren
- Flexible und dehnbare Dehnungssensoren auf Nanokompositbasis
- Breiter Dehnungsbereich
- Dehnungssensoren auf Filamentbasis
- Temperaturkompensierte Sensoren
- RFID-basierte Dehnungssensoren
- Verschiedene Arten von Sensorstrukturen, MPA, CPW und Dipolantennen
- Chip-basierte oder chiplose Datenübertragung
- Große Bandbreite und hoher Messbereich (UHF oder höher)
- Flexible piezoelektrischen Nanokomposit-Schichten
- Synthese von keramischen Nanopartikeln mit hohen piezoelektrischen Koeffizienten
- Dotierte keramische Nanopartikeln
- Fortgeschrittene Methoden zur Charakterisierung von keramischen Nanopartikeln
- Piezoelektrischen Nanokomposit-Schichten (Sol-Gel und Hydrothermalverfahren)
- Hochempfindliche Temperatursensoren
- Feuchtigkeitssensoren mit einer schnellen Erholungsphase
*Flexible elektrochemische Sensoren werden in der MST-Arbeitsgruppe "Elektrochemische Sensoren" bearbeitet
Highlights aus dem Bereich elektrochemische Sensoren
Die Arbeitsgruppe "Elektrochemische Sensoren" beschäftigt sich mit Sensoren und Sensorsysteme für die selektive Detektion von chemischen Analyten, Bakterien und Biomarkern. Die angetrebten Sensorkonzepte basieren auf neuartige Elektrodentechnologien und die optimierung der Funktionalisierung mit Nanopartikeln und Biorezeptoren. Dabei werden insbesondere werden folgende Themen behandelt:
- Laserbasierte Elektrodenherstellung
- Elektrodenfunktionalizierung mit 2D Nanomaterialien und Kompositen
- Hochempfindliche und selektive elektrochemische Sensoren für die Umweltüberwachung
- Wasserqualitätssensoren
- Sensoren für Nitrat, Phosphat und Kalium
- Sensoren für Metallische Ionen
- Biologische Sensoren
- Sensoren für Krebsbiomarkern
- Sensoren für die Detektion von Bakterien
- Lebensmittelsensoren
- Gassensoren für Volatile Organic Compounds (VOCs)
- Sensorarrays (e-tongue, e-nose) für die Überwachung multipler Schadstoffe
- Signalverarbeitung und maschinelles Lernen
- Eingebettete elektrochemische Sensorsysteme als Feldsensoren
Highlights aus dem Bereich Smart Wearables
Diese Gruppe befasst sich mit dem Systementwurf von am Körper getragenen Sensornetzen (BASN) und der erforderlichen Signalverarbeitung für die Überwachung des Zustands und der Aktivität des Menschen. Dabei werden insbesondere die folgenden Themen behandelt:
Gestenerkennung
- Elektromyographische biosignale
- Kraftmiographie (Force myography)
- Oberflächenimpedanzmygraphie
- Elektrische Impedanz Tomographie
Diese Methoden werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, wie z.B. in der Teleoperation, Prothesensteuerung, etc.
Lungenüberwachung basierend auf die elektrische Impedanztomographie
- 2D und 3D Modellierung nach der Finite-Elemente-Methode (FEM)
- KI-Gestützte 2D und 3D Bildrekonstruktionsverfahren
Diese Methoden werden zur Überwachung von Lungenkrankheiten wie dem akuten Atemnotsyndrom (ARDS) und bei Behandlungen nach COVID19 eingesetzt.
Diagnose bei epileptischen Anfällen
- Elektroenzephalographie (EEG)
- Elektromyographische Bio-Signale (EMG)
- Untersuchung und KI-gestützte Klassifizierung von Epilepsieanfällen
Kompakte drahtlose Multi-Sensor-Knoten und Sensorsystemen
- Multisensoren (Temperatur, Trägheitseinheit (ACC, GYR, MAG), Pulssensor)
- Signalverarbeitung für die Anzeige der empfangenen Signalstärke (RSSI)
- Datenaggregation für die Überwachung der menschlichen Bewegung
- Eingebettetes Edge Computing für intelligente, tragbare Systeme