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Fakultät für Ingenieurwissenschaften

Lehrstuhl für Mess- und Regeltechnik

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System- und Prozessmesstechnik

Der Lehrstuhl beschäftigt sich seit vielen Jahren mit verschiedenen Techniken um System- und Prozesszustände im Feld zu überwachen. Dabei liegt der Fokus sowohl auf der Verbesserung bekannter Algorithmen, als auch auf deren Neuentwicklung. Als messtechnischer Lehrstuhl beschäftigen wir uns aber auch mit der Entwicklung kostengünstiger und feldtauglicher Messsysteme.

  • Elektrische Kapazitätstomographie (ECT)

Die elektrische Kapazitätstomographie befasst sich mit der Rekonstruktion von Materialparameterverteilungen in 2D-Ebenen bzw. im 3D-Raum. Dabei werden Elektroden rund um den Messbereich (in der Regel das Innere von Rohren) angebracht und die Kapazitäten der verschiedenen Elektrodenkombinationen gemessen. Damit lassen sich Stoffzusammensetzungen, Füllstände und Fremdkörpereinschlüsse ermitteln. Die zu messenden Kapazitäten sind allerdings sehr klein (Größenordnung pF) und müssen trotzdem schnell und präzise gemessen werden. Am Lehrstuhl wurden für diese Aufgabe verschiedene hochentwickelte Prototypen entworfen, realisiert und getestet. Außerdem beschäftigt sich der Lehrstuhl mit der Verbesserung der Algorithmen zur Rückrechnung von den gemessenen Kapazitäten auf die Materialparameterverteilung.

  • Impedanzspektroskopie

Die Impedanzspektroskopie ist zum Teil verwandt mit der ECT. Auch hier werden Elektroden zur Messung verwendet, allerdings i.d.R nur zwei. Gemessen wird nicht die Kapazität sondern die Impedanz bei verschiedenen Frequenzen (kHz bis wenige MHz). Die Messergebnisse eignen sich zur Klassifizierung von Stoffgemischen. Dazu werden Supportvektormaschinen eingesetzt. Auch hierfür wurden kostengünstige und dennoch hochentwickelte Prototypen entworfen, realisiert und getestet.
Graph mit Impedanzen verschiedener Sandmessungen
  • Hochfrequenzverfahren

Bei den Hochfrequenzverfahren handelt es sich meistens um hohlraumresonatorbasierte Verfahren zur Bestimmung inhomogener Materialparameterverteilungen. Durch ein oder mehrere Koppelelemente werden elektromagnetische Wellen verschiedener Frequenzen im Hohlraumresonator angeregt. Je nach Materialparameterverteilung resoniert der Hohlraum bei anderen Frequenzen. Mit spektraler Reflexionsmessung (oder Transmissionsmessung) wird die Form und Lage der Resonanzen ermittelt. Durch komplexe (nichtlineare) Algorithmen wird auf die Materialparameterverteilung rückgerechnet. Auch bei dieser Technik wurden bereits hochentwickelte und trotzdem kostengünstige Messsysteme entwickelt und erfolgreich getestet.
Demonstrator eines Messsystems zur hochfrequenten in-situ-Materialparameterbestimmung


Verantwortlich für die Redaktion: Ronny Peter

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