Mess- und Sensortechnik

Mess- und Sensortechnik / Sensorik und Analytik

Mit dem Schwerpunkt Mess- und Sensortechnik ist die Hochschule Coburg auf der HRK-Forschungslandkarte vertreten. Dieser Schwerpunkt soll inhaltlich erweitert werden und künftig unter dem Titel "Sensorik und Analytik" die folgenden Kompetenzen bündeln: Mess- und Sensortechnik, instrumentelle und datengetriebene Analytik, virtuelle und erweiterte Realität, Modellierung, Akustik, Optik, Mikrofluidik, Bioanalytik und Baukonstruktionen.

Messinstrumente und Sensoren bestimmen die moderne Technik. Sie sind in unseren Kraftfahrzeugen ebenso zu finden wie in der Bioanalytik und der Hochspannungstechnik. Entsprechend weit gefächert sind auch die Themen des Forschungsschwerpunktes. Die Forscherinnen und Forscher beschäftigen sich mit der Erfassung physikalischer Größen ebenso wie mit biologischen und chemischen Prozessen sowie den Bewegungsabläufe oder der Aufenthaltsdauer von Gegenständen oder Menschen in einem Messbereich.

Dabei geht es sowohl um grundlegende physikalische, biologische oder chemische Fragestellungen, als auch um die Entwicklung konkreter Anwendungen. Dies geschieht im Rahmen von öffentlichen Förderprojekten und in Form von Projekten mit industriellen Kooperationspartnern.

Forschungsfelder (Auswahl)

Biologische Sensoren

Sensoren spielen auch in der Bioanalytik eine wichtige Rolle. Die am Institut für Bioanalytik der Hochschule Coburg arbeitenden Forscherinnen und Forscher nutzen biologische Sensoren, um biologische Komponenten nachzuweisen und zu messen.
Das Team um Prof. Dr. Susanne Aileen Funke und Prof. Dr. Matthias Noll setzt Biosensoren ein, um Biomarker, wie zum Beispiel Proteine oder Sequenzabfolgen von Nukleinsäure nachzuweisen. Sie werden als Indikatoren für Krankheiten und Krankheitsrisiken verwendet oder zur Überprüfung der Wirksamkeit einer Therapie eingesetzt. Die Forscherinnen und Forscher charakterisieren und entwickeln mit Hilfe neuer
Technologien Biomarker, zum Beispiel auf Basis spezifischer Peptide, die als Fängermoleküle fungieren und bestimmte körpereigene Stoffe binden.
Weiterhin sind in dem Labor von Prof. Noll ein sequenzbasierter und ortsaufgelöster Nachweis von Mikroorganismen und der mikrobielle Aktivitätsnachweis in einer Vielzahl von Systemen hilfreich, um gewünschte Mikroorganismen zu quantifizieren bzw. die Entfernungsstrategien von Mikroorganismen zu evaluieren. Im Labor von Prof. Funke können aber auch Standard-Biomarker wie das Stresshormon Cortisol in Speichelproben von Patienten nachgewiesen werden.

Schwerpunkte Prof. Funke:

  • Protein-Protein-Interaktionen
  • Therapie und Diagnose neurodegenerativer Demenzen
  • Verhinderung bakterieller Infektionserkrankungen,wie z.B. Listeriose
  • Biomarker-Nachweis und -Entwicklung

Schwerpunkte Prof. Noll:

  • Risikobewertung und Reinigungsstrategien von mikrobiellen Gefahrstoffen
  • Lebensmittelmikrobiologie
  • Umweltmikrobiologie und Molekulare Ökologie

Drahtlose Sensorik

Prof. Dr. Thomas Wieland und sein Team forschen und entwickeln auf dem Gebiet der drahtlosen Sensoren. Ausgehend von einer Messaufgabe wählen sie geeignete Sensoren aus, sie entwickeln Lösungen für den Datentransfer und berücksichtigen dabei IT-Sicherheitsaspekte.
Prof. Wieland leitet das Labor für Mobile Computing und Identitätsmanagement der Hochschule Coburg und das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Drahtlose Sensorik. Hier bearbeitet er mit seinem Team Themengebiete wie die zuverlässige, drahtlose Datenübertragung, selbstorganisierende Sensornetze sowie die Lokalisierung in drahtlosen Netzen.

Schwerpunkte:

  • Mobile und Pervasive Computing
  • Telematik
  • Identitätsmanagement
  • Smartcards
  • Internet der Dinge
  • IT-Sicherheit

Mikrosensorik: Optik, Akustik und Fluidik

Ausgangspunkt der Forschung von Prof. Dr. Maria Kufner und Prof. Dr.  Klaus Stefan Drese am Institut für Sensor- und Aktortechnik war die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der mikroakustischen Oberflächenwellen. Mittlerweile hat sich die Forschung auch auf die Mikrooptik und die Mikrofluidik ausgeweitet. Ein interdisziplinäres Team beschäftigt sich u.a. mit Fragen der Materialcharakterisierung, der Informationsverarbeitung und der Biotechnologie.

Anwendungsbeispiele für den Einsatz mikroakustischer Oberflächenwellen sind:

  • Realisierung von Touch-Effekten auf nahezu allen Materialien
  • Detektion biogener Ablagerungen in flüssigkeitsgefüllten Rohren und Schläuchen
  • nicht-invasive Füllstands- und Durchflussmessung sowie zerstörungsfreie Materialcharakterisierung

Darüber hinaus wird das Prinzip der akustischen Oberflächenwellen als Aktor eingesetzt für:

  • die definierte Durchmischung von Flüssigkeiten,
  • die Erforschung der Auswirkungen von Ultraschall und akustischen Oberflächenwellen auf elektrochemische Reaktionen (akustische Batterieladezeit-Verkürzung) und den Transport von Flüssigkeiten „Acoustic Streaming“
  • die Zustandsüberwachung von Infrastruktur, wie z.B. Brücken

Schwerpunkte Prof. Kufner:

  • Sensor- und Aktortechnik
  • Faseroptik und integrierte Optik
  • Photonik
  • Mikrosystemtechnik

Schwerpunkte Prof. Drese:

  • Mikrofluidik, Sensorik und Messtechnik
  • Simulation und Modellierung
  • Mikrosystemtechnik
  • Physik

Aktuell arbeiten folgende Professor*innnen im Schwerpunkt Sensorik und Analytik:

Sprecherin des Forschungsschwerpunkts
T. +49 (0)9561 317-543
F. +49 (0)9561 317-498
Raum D3-213
maria.kufner[at]hs-coburg.de
T. +49 (0)9561 317-535
F. +49 (0)9561 317-498
Raum D3-213
klaus.drese[at]hs-coburg.de
T. +49 (0)9561 317-279/509
F. +49 (0)9561 317-171/8034
Raum 2-015 / T2-302
jens.grubert[at]hs-coburg.de
Prof. Dr. Olaf Huth
Prof. Dr. Olaf Huth
T. +49 (0)9561 317-209
Raum D1-139
olaf.huth[at]hs-coburg.de
T. +49 (0)9561 317-210
F. +49 (0)9561 317-311
Raum 2-205
stefan.kalkhof[at]hs-coburg.de
T. +49 (0)9561 317-645
F. +49 (0)9561 317-346
Raum 2-215
matthias.noll[at]hs-coburg.de
Prof. Dr. Alexandra Troi
Prof. Dr. Alexandra Troi
T. +49 (0)9561 317-127
Raum D1-139
alexandra.troi[at]hs-coburg.de
T. +49 (0)9561 317-154
F. +49 (0)9561 317-311
Raum 2-112
michael.wick[at]hs-coburg.de
T. +49 (0)9561 317-392/695
F. +49 (0)9561 317-8006
Raum 2-127
thomas.wieland[at]hs-coburg.de
T. +49 (0)9561 317-405
F. +49 (0)9561 317-311
Raum 2-112
conrad.wolf[at]hs-coburg.de

Weitere Forschung im Bereich Sensorik

Optische Sensoren

Am Technologietransferzentrum Automotive der Hochschule Coburg (TAC) werden Sensoren zur  Qualitätserkennung und Überwachung von Fluiden entwickelt. Dabei stehen Kraftstoffe für den Automobilbereich und Hydrauliköle im Mittelpunkt der Forschung.
Die Kraftstoffsensoren können sowohl die Art des Kraftstoffes als auch eine Alterung des Kraftstoffs erfassen. Bisher wurden in diesem Zusammenhang zwei Messverfahren entwickelt und patentiert. Zum einen geht es um die Kraftstofferkennung mittels zeitaufgelöster laserinduzierter Fluoreszenz. Zum anderen wird die Kraftstoffart und -alterung über die dielektrische Spektroskopie ermittelt. So soll beispielsweise bei Plug-In-Hybridfahrzeugen, die kürzere Strecken rein batterieelektrisch fahren können, gewährleistet werden, dass kein Kraftstoff genutzt wird, der aufgrund seines Alters den Motor schädigen würde.
Eine Weiterentwicklung der sensorischen Verfahren findet unter anderem durch ihre Adaption auf Hydrauliköle statt. Hierzu wird ein multisensorisches System in einen Hydraulikprüfstand eingebunden, der eine beschleunigte Hydraulikölalterung ermöglicht. Die im Prüfstand implementierte Onlineüberwachung soll dem „predictive maintenance“-Gedanken der Industrie 4.0 Rechnung tragen und die Industrie in ihrem Bestreben hin zu einer ressourcenschonenden digitalisierten Zukunft unterstützen.

Schwerpunkte:

  • Biokraftstoffe
  • Kraftstoffdesign
  • Abgasanalytik

Sensorik zur Diagnose von Mittelspannungsleitungen

Die Forschungsgruppe um Prof. Dr. Christian Weindl entwickelt und untersucht sensorische Systeme und Verfahren, die zur Diagnose des Zustands von dielektrischen Isoliersystemen eingesetzt werden können. Basierend auf mehreren neu entwickelten und zum Teil patentierten Verfahren ist es beispielsweise möglich, physikalisch basierte sowie ortsaufgelöste Informationen zum Isolationszustand von Energieversorgungskabeln zu ermitteln.
Das Team um Prof. Weindl entwickelte zudem ein neuartiges mobiles Mess- und Prüfsystem, das in ein Fahrzeug integriert ist. So werden - bei Frequenzen von 0,1 und 50 Hertz – die Verlustfaktoren und weitere dielektrische Kenngrößen automatisiert erfasst und in ein Datenbanksystem übertragen. Durch breit angelegte Feldstudien sollen zudem die Zuverlässigkeit der sensorisch gewonnenen Erkenntnisse und die Aussagen zur Restlebens-dauer verbessert werden. Weitere Forschungsthemen liegen im Bereich des Online-Monitorings von Energieversorgungskabeln und der Entwicklung neuer Methoden und Verfahren zur Steuerung unserer zukünftigen Energieversorgungsnetze.

Schwerpunkte Prof. Weindl:

  • Messtechnische Systeme und Hochspannungsprüftechnik
  • Asset Management und Instandhaltungsstrategien für Betriebsmittel der elektrischen Energieversorgung
  • Simulation und analytische Berechnung elektrischer Energieversorgungssysteme
  • Netzrückwirkungen und Berechnung von Stromrichtern
  • Hochdynamische Drehstromübertragungssysteme (HGÜ & FACTS)
  • Netzintegration von Energiespeichern

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