Sensorik und Messdatenerfassung 8 spannende Sensorsysteme der Fraunhofer-Institute

Auf der diesjährigen Sensor+Test haben verschiedene Fraunhofer-Institute ihre Entwicklungen auf dem Gebiet der Sensorik vorgestellt. Wir stellen Ihnen acht spannende Sensor-Systeme vor.

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ET System electronic GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

ISH Ingenieursozietät GmbH

1. MEMS-Gitterspektrometer kleiner als ein Stück Würfelzucker

Mit einem Spektrometer lassen sich verschiedene Substanzen sowohl qualitativ als auch quantitativ analysieren. Im Gegensatz zu vielen konkurrierenden Verfahren erfolgt die Messung mit elektromagnetischer Strahlung berührungsfrei. Und das unabhängig ob das Objekt gasförmig, flüssig oder fest vorliegt. Das Fraunhofer IPMS hat einen miniaturisierten Gitterspektrometer entwickelt, das als Bestandteil zukünftiger mobiler Endgeräte und stationärer Anlagen Messwerte vor Ort ohne zusätzliche Probenentnahme und Analyse im Labor zu bewerten.

Solche miniaturisierten Gitterspektrometer sollen es in Zukunft als Bestandteil mobiler Endgeräte und stationärer Anlagen Messwerte vor Ort direkt am Untersuchungsobjekt ohne zusätzliche Probenentnahme und Analyse im Labor zu bewerten. Das von Fraunhofer entwickelte Gitterspektrometer hat ein Volumen von 2,1 cm³ bei einem Gewicht von 17 g und ist etwa 30% kleiner als ein gewöhnliches Stück Würfelzucker. Dank des kleinen Bauraums von 16 mm x 17 mm x 12 mm und eine Leistungsaufnahme von nur wenigen Milliwatt eignet es sich für mobile Anwendungen und für die in situ Messung. Der nah infrarote Messbereich zwischen 950 bis 1900 nm adressiert Applikationen in der Lebensmittelchemie, Pharmazie, Medizin-, Umwelt-, Sicherheits- und Haustechnik.

Die verwendete Technologie

Zentrales Element des miniaturisierten Gitterspektrometers ist ein am Fraunhofer IPMS entwickeltes Mikro-Elektromechanisches System (MEMS). Dieses in einkristallinem Siliziumsubstrat gefertigte monolithische Bauelement enthält ein rotatorisch aufgehängtes Beugungsgittermit zugehörigen elektrostatischen Gitterantrieb, die Positionsdetektion für die Auslenkung und zwei optische Spalte.

Doch was wäre eine mögliche Anwendung? Mit einem Strahl breitbandigen Lichts auf ein Stück Fleisch, lässt sich dessen Qualität überprüfen. Denn je nach seiner Zusammensetzung reflektiert das Fleisch das Licht aus verschiedenen Wellenlängen im Nahinfrarot-Bereich unterschiedlich stark. Das Spektrum verrät den Forschern, wie viel von welchem Stoff in dem Lebensmitteln enthalten ist. Soetwas lässt sich dann in ein Smartphone integrieren.

Dann reicht es, dieses an das Produkt zu halten, die entsprechende App und die Menüwahl – zum Beispiel „Fleisch“ zu starten und das Gerät gibt eine Empfehlung. Das System schaut dabei einige Zentimeter tief in das Lebensmittel hinein. Auch dünne Verpackungsfolien sind kein Problem.

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