數(shù)字化的動力——傳感器、計量學(xué)

 許多數(shù)字化過程依賴于越來越強大的傳感器和其他測試和測量技術(shù)收集的數(shù)據(jù)。處理此數(shù)據(jù)時，它可提供有關(guān)操作環(huán)境的準確可靠信息。9個弗勞恩霍夫研究所將于6月25日至27日在紐倫堡的Sensor + Test 2019(5號展廳248號展位)上展示他們在傳感器技術(shù)及其在測試和測量領(lǐng)域的應(yīng)用研究成果。

當(dāng)今數(shù)字時代的許多創(chuàng)新都依賴于將信息從現(xiàn)實世界傳遞到數(shù)字世界的能力 - 例子包括手勢識別，非接觸式材料測試和人工呼吸的進步。在這些應(yīng)用中，傳感器和其他測試和測量系統(tǒng)可以等同于支持技術(shù)，因為許多新的開發(fā)都基于它們。在今年全球領(lǐng)先的傳感器+測試版本中，弗勞恩霍夫?qū)⒃俅握故酒湓跇?gòu)成其廣泛技術(shù)組合的眾多領(lǐng)域的研究實例。

更廣泛的無接觸材料測試

太赫茲成像是越來越多地用于監(jiān)控工業(yè)過程和測試新材料的新技術(shù)之一。這種非接觸方法可用于測量涂層厚度，分析聚合物復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，或檢測非導(dǎo)電材料中的缺陷。位于HHI的弗勞恩霍夫電信研究所Heinrich Hertz研究所將展示下一代光纖耦合太赫茲收發(fā)器。集成的傳感器探頭允許垂直于測試樣品表面的反射測量，并且可以與市售的太赫茲測量系統(tǒng)結(jié)合使用而無需修改。

減少機器停機時間，制造缺陷和廢品率

弗勞恩霍夫數(shù)字媒體技術(shù)研究所IDMT將展示如何使用基于產(chǎn)品和工藝參數(shù)的音頻感應(yīng)以及機器學(xué)習(xí)的非接觸式非破壞性測試方法來確保工件和組件的質(zhì)量。參觀者可以在一系列互動展覽中了解有關(guān)此方法的更多信息，該方法既可用于監(jiān)控生產(chǎn)流程，也可用于執(zhí)行生產(chǎn)線末端產(chǎn)品測試。

為傳感器提供微小振動產(chǎn)生的能量

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)面臨的挑戰(zhàn)之一是如何為無線傳感器供電 - 弗勞恩霍夫集成電路研究所IIS正在通過開發(fā)能量收集解決方案來解決這個問題。即使是在60赫茲頻率下產(chǎn)生100毫克壓力的最輕微振動也足以使振動變壓器產(chǎn)生操作多個傳感器所需的電能并每秒傳輸一次數(shù)據(jù)。最大功率點跟蹤器提供了一種控制電荷轉(zhuǎn)換器的有效方法，以確保最大功率輸出。能量收集解決方案在設(shè)備運行時為電池充電，使物聯(lián)網(wǎng)傳感器的設(shè)計具有無限的使用壽命，無需電源線或更換電池。

用于低成本芯片尺寸光譜儀的CMOS光學(xué)濾波器

鑒于六頻段多光譜傳感器的成本已經(jīng)很高，具有六個以上光譜帶的傳感器對于許多對價格敏感的市場的應(yīng)用來說太昂貴了。Fraunhofer IIS開發(fā)的nanoSPECTRAL技術(shù)基于光學(xué)納米結(jié)構(gòu)，可以直接在CMOS半導(dǎo)體工藝中與光學(xué)傳感器元件一起實現(xiàn)非常經(jīng)濟的單片生產(chǎn)所需的光學(xué)濾波器。展會上展示的芯片尺寸光譜儀已經(jīng)具有超過30個光譜帶，因此例如適用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用，分析，食品分析和醫(yī)療應(yīng)用。

溫和的人工呼吸

為了使患者的不適最小化，用于施加人工通氣的裝置必須根據(jù)所討論的患者快速且精確地調(diào)節(jié)到多個參數(shù)。對于新生兒或嬰兒來說，這一點尤其重要，因為他們的肺部非常小，每次呼吸只能攝入幾毫升空氣，并且非常脆弱，任何多余的壓力都可能導(dǎo)致永久性損傷。這就是為什么呼吸機必須能夠在幾分之一秒內(nèi)響應(yīng)自發(fā)呼吸的第一個跡象。弗勞恩霍夫制造工程和自動化研究所IPA開發(fā)了一種新技術(shù)，可以在幾乎立即檢測到自發(fā)呼吸運動而無需身體接觸。這為高度靈活的呼吸輔助裝置開辟了道路。

基于超聲波的手勢識別

弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng)研究所IPMS的一組研究人員正在使用一種新型的微機械超聲換能器來可靠地檢測高達500厘米范圍內(nèi)的三維距離變化，運動模式和手勢。微型元件生產(chǎn)成本低，產(chǎn)生高聲壓，頻率響應(yīng)可以調(diào)節(jié)到距離和靈敏度之間的最佳平衡。非接觸式運動傳感器的應(yīng)用包括自動化和安全系統(tǒng)，醫(yī)療設(shè)備，汽車工業(yè)，娛樂電子和家用電器。Fraunhofer IPMS將在Sensor + Test上展示其首批功能演示器之一。

用于監(jiān)測水質(zhì)的袖珍實驗室

高選擇性和靈敏的自主測試系統(tǒng)能夠檢測廢水中痕量的預(yù)定義化學(xué)物質(zhì)(微量范圍)。這個口袋大小的實驗室的用途包括評估水體的質(zhì)量。其主要組成部分是基于微流體技術(shù)的化學(xué)傳感器，因此其設(shè)計非常緊湊。通過將系統(tǒng)的尺寸減小到如此小的尺寸，它可以在沒有人為干預(yù)的情況下就地操作。由歐盟資助項目的11個合作伙伴組成的聯(lián)盟包括弗勞恩霍夫可靠性與微集成研究所IZM和弗勞恩霍夫集成電路研究所IIS。

高性能氫傳感器

弗勞恩霍夫化學(xué)技術(shù)研究所與工業(yè)合作伙伴LAMTEC合作開發(fā)了一種極其敏感的氫傳感器，作為公共資助研究項目的一部分。低氫濃度測量傳感器(LHyCon)可替代標準的基于氦的檢漏儀，提供高測量靈敏度，而且成本顯著低于具有相當(dāng)性能的其他方法。