Veel gedigitaliseerde processen zijn afhankelijk van gegevens die worden verzameld door steeds krachtigere sensoren en andere test- en meettechnologie. Wanneer deze gegevens worden verwerkt, het biedt nauwkeurige en betrouwbare informatie over de bedrijfsomgeving. Negen Fraunhofer-instituten presenteren de resultaten van hun onderzoek naar sensortechnologie en haar toepassingen op het gebied van testen en meten op Sensor+Test 2019 in Nürnberg van 25 tot 27 juni (stand 248 in hal 5).

Veel innovaties in het huidige digitale tijdperk zijn gebaseerd op het vermogen om informatie van de echte wereld naar het digitale universum over te brengen. Voorbeelden hiervan zijn de vooruitgang in gebarenherkenning, contactloze materiaaltesten en kunstmatige beademing. Bij toepassingen als deze, sensoren en andere test- en meetsystemen kunnen worden gelijkgesteld aan 'enabling technologies' omdat er veel nieuwe ontwikkelingen op gebaseerd zijn. Tijdens de editie van Sensor+Test van dit jaar, wereldwijd het leidende forum op dit gebied, Fraunhofer zal opnieuw voorbeelden presenteren van haar onderzoek op de vele gebieden die deel uitmaken van haar brede technologieportfolio.

Contactloze materiaaltesten met een breder spectrum

Terahertz-beeldvorming is een van de nieuwe technologieën die steeds vaker wordt gebruikt om industriële processen te monitoren en nieuwe materialen te testen. Deze contactloze methode kan worden gebruikt om de laagdikte te meten, analyseer de structuur van polymeercomposieten, of defecten op te sporen in niet-geleidende materialen. Het Fraunhofer Instituut voor Telecommunicatie, Heinrich Hertz Instituut, HHI, presenteert de volgende generatie glasvezelgekoppelde terahertz-transceivers. De geïntegreerde sensorsonde maakt reflectiemetingen loodrecht op het oppervlak van het testmonster mogelijk en kan zonder wijziging worden gebruikt in combinatie met in de handel verkrijgbare terahertz-meetsystemen.

Machinestilstand verminderen, fabricagefouten en uitvalpercentages

Het Fraunhofer Institute for Digital Media Technology IDMT zal demonstreren hoe de kwaliteit van werkstukken en componenten kan worden gegarandeerd met een contactloze, niet-destructieve testmethode op basis van audiodetectie van product- en procesparameters in combinatie met machine learning. Bezoekers kunnen meer te weten komen over deze methode, die zowel kan worden gebruikt om productieprocessen te bewaken als om producttesten aan het einde van de lijn uit te voeren, in een reeks interactieve tentoonstellingen.

Sensoren voorzien van energie gecreëerd door kleine trillingen

Een van de uitdagingen in het Internet of Things (IoT) is hoe draadloze sensoren van stroom moeten worden voorzien - een vraag die het Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS aanpakt door oplossingen voor het oogsten van energie te ontwikkelen. Zelfs de kleinste trillingen die een druk van 100 mg met een frequentie van 60 hertz genereren, zijn voldoende om een ​​trillingstransformator de elektrische energie te laten produceren die nodig is om meerdere sensoren te bedienen en eenmaal per seconde gegevens te verzenden. De Maximum Power Point Tracker is een effectieve manier om de laadomvormer aan te sturen om een ​​maximale vermogensopbrengst te garanderen. De oplossing voor het oogsten van energie laadt de batterij op terwijl het apparaat in werking is en maakt het ontwerp van IoT-sensoren met een onbeperkte levensduur mogelijk, zonder stroomkabel of het verwisselen van batterijen.

Optisch CMOS-filter voor goedkope spectrometers op chipformaat

Gezien de toch al hoge kosten van zesbands multispectrale sensoren, sensoren met meer dan zes spectrale banden zijn te duur voor toepassingen in veel prijsgevoelige markten. De door Fraunhofer IIS ontwikkelde nanoSPECTRAL-technologie is gebaseerd op optische nanostructuren en maakt een zeer kosteneffectieve monolithische productie van de vereiste optische filters direct in CMOS-halfgeleiderprocessen mogelijk, samen met de optische sensorelementen. De op de beurs getoonde chip-size spectrometer heeft al meer dan 30 spectrale banden en is dus b.v. geschikt voor agrarische toepassingen, analyse, voedselanalyse en medische toepassingen.

Zachtere kunstmatige beademing

Om het ongemak voor de patiënt tot een minimum te beperken, het apparaat waarmee kunstmatige beademing wordt toegepast, moet snel en nauwkeurig kunnen worden aangepast aan een veelheid aan parameters, afhankelijk van de patiënt in kwestie. Dit is met name van cruciaal belang in het geval van pasgeborenen of zuigelingen, wiens longen zo klein zijn dat ze bij elke ademhaling maar een paar milliliter lucht kunnen opnemen, en zo kwetsbaar dat elke overdruk kan leiden tot blijvende schade. Daarom moeten beademingsapparaten binnen een fractie van een seconde kunnen reageren op de eerste tekenen van spontane ademhaling. Het Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA heeft een nieuwe techniek ontwikkeld waarmee spontane ademhalingsbewegingen vrijwel direct en zonder fysiek contact kunnen worden gedetecteerd. Dit opent de weg naar zeer flexibele ademhalingshulpmiddelen, vooral voor zeer jonge patiënten met kwetsbare longen.

Op ultrageluid gebaseerde gebarenherkenning

Een team van onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems IPMS gebruikt een nieuwe klasse micromechanische ultrasone transducers om op betrouwbare wijze driedimensionale afstandsveranderingen te detecteren, bewegingspatronen en gebaren binnen een bereik van maximaal 500 centimeter. De geminiaturiseerde componenten zijn goedkoop te produceren en genereren een hoge geluidsdruk, met een frequentierespons waarmee ze kunnen worden afgestemd op de optimale balans tussen afstand en gevoeligheid. Toepassingen voor de contactloze bewegingssensoren zijn onder meer automatiserings- en veiligheidssystemen, medische apparatuur, de auto-industrie, entertainment elektronica en huishoudelijke apparaten. Fraunhofer IPMS zal een van zijn eerste functiedemonstrators tonen op Sensor+Test.

Laboratorium in zakformaat voor het bewaken van de waterkwaliteit

Een zeer selectieve en gevoelige, autonoom testsysteem is in staat sporen van vooraf gedefinieerde chemische stoffen (in het micromolbereik) in afvalwater te detecteren. Dit laboratorium op zakformaat wordt onder meer gebruikt voor het evalueren van de kwaliteit van waterlichamen. Het hoofdbestanddeel is een chemische sensor op basis van microfluïdische technologie, vandaar het zeer compacte ontwerp. Door de omvang van het systeem tot zulke kleine afmetingen te reduceren, het kan in situ werken zonder menselijke tussenkomst. Het consortium van elf partners dat aan dit door de EU gefinancierde project werkt, omvat het Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM en het Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS.

Hoogwaardige waterstofsensor

Het Fraunhofer Instituut voor Chemische Technologie ICT heeft in samenwerking met industriële partner LAMTEC een uiterst gevoelige waterstofsensor ontwikkeld als onderdeel van een publiek gefinancierd onderzoeksproject. De Low Hydrogen Concentration-meetsensor (LHyCon) kan standaard op helium gebaseerde lekdetectoren vervangen, biedt een hoge meetgevoeligheid, en bovendien beduidend minder kost dan andere methoden met vergelijkbare prestaties.