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Piezoelektrische Sensoren

Mikro-Sensoren überwachen Flüssigkeitseigenschaften

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Resonanzeffekte für Präzisions-Messungen

Resonanzphänomene kennt man aus vielen technischen Bereichen – etwa das Rütteln der Waschmaschine, bei einer bestimmten Umdrehungszahl. Die Resonanzfrequenz der Waschmaschine hängt davon ab, mit wie viel Wäsche sie beladen ist, das Resonanzverhalten des Aluminiumnitrid-Balkens wird von der Temperatur, der Dichte und der Viskosität der umgebenden Flüssigkeit beeinflusst.

Ein großer Vorteil der neuen Messmethode ist, dass sie sich gut in bereits verwendete Systeme einbauen lässt. Aluminiumnitrid ist ein Standardmaterial, das heute in jeder Halbleiterfabrik sehr einfach eingesetzt werden kann. Die verwendete Elektronik lässt sich problemlos miniaturisieren, zum Anregen der Schwingung braucht es keine aufwändigen technischen Vorrichtungen. Man kann deshalb das Messsystem kompakt ohne Schwierigkeiten in einen Multifunktions-Chip einbauen, der auch noch andere wichtige Daten in der Maschine misst.

Eine bereits zum Patent angemeldete, spezielle Ausführungsform dieser Forschungsergebnisse kann besonders vorteilhaft bei großen und teuren Maschinen angewendet werden.

Originalpublikationen:

[1] Martin Kucera, Elisabeth Wistrela, Georg Pfusterschmied, Víctor Ruiz-Díez, Tomás Manzaneque, José Luis Sánchez-Rojas, Johannes Schalko, Achim Bittner and Ulrich Schmid: Characterization of a roof tile-shaped out-of-plane vibrational mode in aluminum-nitride-actuated self-sensing micro-resonators for liquid monitoring purposes. Appl. Phys. Lett. 104, 233501 (2014); http://dx.doi.org/10.1063/1.4882177

[2] Martin Kuceraa, Elisabeth Wistrelaa, Georg Pfusterschmieda, Víctor Ruiz-Díezc, Tomás Manzanequec, Jorge Hernando-Garcíac, José Luis Sánchez-Rojasc, Artur Jachimowicza, d, Johannes Schalkoa, Achim Bittnera, Ulrich Schmida: Design-dependent performance of self-actuated and self-sensing piezoelectric-AlN cantilevers in liquid media oscillating in the fundamental in-plane bending mode.Sensors and Actuators B: Chemical; Volume 200, September 2014, Pages 235–244; http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400514004493

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