Vibrationssensoren

Business Unit »Intelligent Sensor and Actuator Systems«

MEMS-Vibrationssensoren sind aufgrund ihres hohen Miniaturisierungs- und Integrationsgrades sowie niedriger Fertigungskosten gegenüber feinwerktechnischen Sensoren deutlich im Vorteil. Gegenwärtig können jedoch die am Markt befindlichen MEMS-Sensoren die Anforderungen hinsichtlich hoher Empfindlichkeit und gleichzeitig großer Bandbreite (>> 5 kHz) sowie Detektion aller drei Raumrichtungen (3D) bei möglichst geringer Leistungsaufnahme noch nicht ausreichend gut erfüllen und liefern oft nur analoge Signale.

Fraunhofer ENAS ist an der Entwicklung von breitbandigen MEMS Vibrationssensoren für unterschiedlichste Einsatzzwecke beteiligt Die derzeitigen Sensorsysteme eignen sich zur Detektion von Vibrationen mit einer 5 %-Bandbreite von 8,8 kHz. In der Entwicklung befindliche Sensorsysteme sollen zukünftig Vibrationen bis 30 kHz Bandbreite (3 dB) messen können. Mit steigender Bandbreite verringert sich die Sensitivität der Sensoren immens. Um diesem Sachverhalt entgegen zu wirken, werden Technologien notwendig, mit denen sich immer kleinere Spaltmaße realisieren lassen. Außerdem muss die Elektronik sehr empfindlich und rauscharm ausgelegt werden. Für eine möglichst glatte Übertragungsfunktion dürfen die Sensoren keine Resonanzüberhöhung zeigen. Dadurch kann das durch den MEMS hervorgerufene Rauschen maßgeblich nur durch ein relativ hohes Eigengewicht und damit Strukturhöhe reduziert werden. Dies steht allerdings der Forderung nach sehr kleinen Spalten entgegen.

Ausgewählte Anwendungsszenarien

 

Digitale 3D Breitband-Vibrationssensoren zur verbesserten Maschinenüberwachung durch maschinelles Lernen