Akustische Sensoren

Die Nutzung von akustischen Wellen als Informationsträger ist der Fokus dieses Forschungsgebietes. Dies kann einerseits passiv durch Analyse eines akustischen Spektrums, das der Prozess emittiert, erfolgen. Insbesondere die Überwachung (das Condition Monitoring) von schwingenden Teilen, Geräten oder Anlagen ist hierbei oftmals zentrale Fragestellung. Andererseits lassen sich aus der Interaktion von Wellen, die in den Prozess geschickt werden, Informationen über selbigen gewinnen. Dies können beispielsweise Informationen über Stoffströme, Füllstände oder Medienzusammensetzungen sein.

Von langjährigen Erfahrungen aus der Schallwandler-Entwicklung profitieren dabei Aktivitäten im Bereich der Festkörperschall-Analyse sowie die Simulation mit Finite-Elemente-Methoden (FEM) und Modellierung charakteristischer Schallausbreitungsphänomene.


Die Inline-Analyse in flüssigen Stoffsystemen stellt besondere Anforderungen an die Messtechnik in Bezug auf Medien-, Temperatur- und Druckbeständigkeit. Nur wenige Messprinzipien können hierfür in Gerätetechnik umgesetzt werden, die vielfältigen Einsatzbereichen genügen. Immer wieder sind applikationsspezifische Sonderlösungen erforderlich. Ein derartiges Beispiel liefert die Kombination einer parallelen akustischen und dielektrischen Messung in einem Sensor, dem SoniCap, der gegenwärtig Messungen im Labormaßstab in Stoffsystemen ermöglicht, in denen sich Schallgeschwindigkeit, Schallschwächung, Leitfähigkeit oder Permittivität ändern.


Applikationsspezifische Messeinrichtungen erfordern in aller Regel auch applikationsspezifische Elektronik zur Sensorsignalgenerierung, -erfassung und –auswertung. Dies impliziert beispielsweise die Erarbeitung von Lösungen zur Erzeugung besonderer Sequenzen von Anregungssignalen sowie zu speziellen Multiplexer- und Verstärkertechnologien.


Mikroresonante Sensoren lassen sich als primär masseempfindliche Elemente vielfältig als chemische oder biologische Sensoren für die Gas- oder Flüssigphase applizieren. Ändert sich die Masse des Sensors im Nanogrammbereich, so ändert sich seine Resonanzfrequenz. Die Spezifik des Sensors wird durch eine hauchdünn aufgetragene Schicht erzielt, die mit dem selektiv nachzuweisenden wechselwirkt. Als Sensoren werden Schwingquarze genutzt, in den Ausführungsformen QMB oder LFE. Spezielle Oszillatoren, verschiedene Messzellentypen und Equipment der Messwerterfassung stehen als Ergebnis langjähriger FuE-Tätigkeit auf diesem Gebiet zur Verfügung.