Seniorenkolleg: Seniorenkolleg

Frau Prof. Kanoun erwarb als eine der besten Schülerinnen Tunesiens ein Stipendium für das Studium in München im für deutsche Frauen so exotischen Fach Elektro- und Informationstechnik.
Sie war in München und Kassel tätig und folgte 2007 dem Ruf der TU-Chemnitz für die Professur "Mess- und Sensortechnik".

Auf sympatische und verständliche Weise machte Frau Prof. Kanoun uns mit ihrem Arbeitsgebiet und der Bedeutung von Mess- und Sensortechnik bekannt.
Sie warb für den Ingenieursberuf, der auch für Frauen gut geeignet ist und diese
in Deutschland im Gegensatz zu anderen Staaten stark unterrepräsentiert sind.

Schwerpunkte der Messtechnik an der TU-Chemnitz:

1. Intelligente Sensoren
2. Verbesserung der Sensorinformation
3. Energie Harvesting (Energieerzeugung aus der Umgebung des Sensors)
4. Sensoren mit Nanotechnologie (Kohlenstoff-Nanoröhren)

Sensorelemente und Messsysteme spielen eine Schlüsselrolle in Überwachungs- und Automatisierungssystemen (Roboter, automatische Fertigungseinrichtungen, Luft- und Raumfahrt, Kraftfahrzeuge, Umwelttechnik...).
Sie sind die Sinnesorgane von technischen Einrichtungen.
Viele unterschiedliche Disziplinen der Natur- und Ingenieurwissenschaften wirken in der Sensorik zusammen und eine interdisziplinäre Arbeitsweise ist unabdingbar notwendig.
Bei der Konzeption von Sensorsystemen werden Kenntnisse aus Physik, Chemie, Werkstoffwissenschaften,Herstellungstechnologien, Elektronik, Informationstechnik, System-und Kommunikationstechnik, benötigt.
Jeder Sensor oder jedes Sensorsystem spiegelt gewissermaßen die Problematik großer technischer Systeme im Kleinen wieder.

1. Intelligente Sensortechnik:

Intelligenz ist immer relativ in Relation zum Normalen.
Intelligente Systeme unterscheiden sich durch bessere Eigenschaften von normalen.
Die Definition ändert sich laufend.

Eigenschaften:

- Selbstüberwachung
- Selbstkalibrierung
- Kompensation von Umwelteinflüssen
- durch Auswertung mehrerer Meßgrößen Erzeugung von Informationen neuer Qualität
- Lernfähigkeit
- Fähigkeit zur Kommunikation
- künstliche Intelligenz im Sensor statt in der Zentrale
 
Ein intelligentes Sensorsystem besteht aus:
- Sensor  
- analoger Signalverarbeitung  
- digitaler Signalverarbeitung

2.Verbesserung der Sensortechnik:

- optimierte Informationsextraktion
- flexible Systemintegration durch digitale Kommunikationsschnittstelle und drahtlose Kommunikation
- Einbeziehung neuer Technologien (Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik, Nanotechnologie)

Beispiel:
Impedanzspektroskopie (Messung und Auswertung von Impedanz (Innenwiderstand, Real- und Imaginärteil - d.h. Berücksichtigung von kapazitivem und induktivem Anteil).
Durch Verschiebung des Arbeitspunktes des Sensors mit variabler Frequenz (Anregung) entstehen 3-dimensionale Kennfelder, die bessere Erkenntnisse über das Messobjekt ermöglichen.

Anwendung z.B.
- Lade- und Alterungszustandsbestimmung von Lithium-Akkus
- Erkennung von Gammelfleisch
- Bodenfeuchte- und PH-Wert-Bestimmung
- medizinische Diagnostik - Messung von Körperfunktionen
- Kabelfehlerdiagnose


3. Energieeffiziente Systeme mit Energieharvesting für energieautarken Betrieb (keine externe Energieversorgung nötig):

- Es muß Energie vorhanden sein (Bewegungsenergie ; Wärmeenergie ; Licht ;... )
- Energiewandler
- verbrauchsarme Elektronik
- Energiespeicher
- Energiemanagement

Anwendung z.B.:
- Energieerzeugung für Hörgeräte durch Kaubewegungen mit im Gerät engesetzten Generator zur Verlängerung
  der Batterielebensdauer
- drahtlose mit Solarzellen versorgte Sensoren z.B. Tür- oder Fensterkontakte
- drahtloser Lichtschalter, der Energie aus der Schalterbewegung bezieht und über Funk das Signal übermittelt
  (3 Datenpakete zur Übertragungssicherheit)
- Messeinrichtung für Hochspannungsleitungen, die die Kapazität zwischen Hochspannungsleitung (50 Hertz) und der Erde zur Stromversorgung nutzt
- Untersuchungen zur Energieerzeugung durch Gehbewegungen

4.Neue Technologien - Nanotechnologie:

Arbeit mit Kohlenstoff-Nanoröhren mit einem Durchmesser von ca.1,5 Nanometer und folgenden Eigenschaften:

- Wärmeleitung 15 x höher als Kupfer
- Zugfestigkeit 5 x höher als Stahl
- max Stromdichte 10000 x höher als Kupfer (ballistischer Stromtransport)
- lassen sich je nach Struktur und Wickelrichtung mit verschiedenen Eigenschaften herstellen

Bedeutung für:
- mechanische Sensoren (Druck, Dehnung)
- Durchflussmengenmesser
- chemische Sensoren (Gas, PH-Wert)
- optische Sensoren
- biologische und chemische Sensoren (DNA-Analyse, Glukosebestimmung)

Vorteile:
- hoch empfindlich,
- kurze Reaktionszeiten,
- chemische, mechanische und thermische Widerstandefähigkeit

Anwendung z.B. Dehnmessstreifen als Lack - ohne Kleber verwendbar

Bernd Reichelt