Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen des Vorhabens soll ein Mikrowellen-Messger\u00e4t entwickelt werden, das dichteunabh\u00e4ngige Messwerte aus einer ber\u00fchrungslosen Messung ermittelt. Das Messger\u00e4t soll in der Lage sein, auch bei bewegten Produkten zuverl\u00e4ssige Messwerte zu liefern. Mit diesen Eigenschaften stellt das geplante Ger\u00e4t eine erhebliche Innovation auf dem Gebiet der Feuchte-Messtechnik dar und hebt sich von den zur Zeit auf dem Markt erh\u00e4ltlichen Messger\u00e4ten deutlich ab.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden\u00b7 Entwicklung eines Antennensystems mit Hilfe von Simulationen und Messungen sowie Bau dieser Antennen.
\n\u00b7 Entwicklung einer vektoriellen Signalerfassung bestehend aus einer schnell einstellbaren Signalquelle und einem schnellen Signaldetektor.
\n\u00b7 Erstellung von Auswertungsalgorithmen zur Korrektur systematischer Messfehler sowie zur Kompensation von Dichteeinfl\u00fcssen auf das Messergebnis basierend auf Messungen und Simulationen.
\n\u00b7 Entwicklung einer schnellen Auswertungshardware (Mikroprozessorsystem) und Implementierung der Algorithmen auf dieser Hardware.
\n\u00b7 Fertigung eines System-Prototypen und Erprobung unter praxisnahen Bedingungen bei einem Referenzkunden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen dieses Projektes wurde der Prototyp eines Messger\u00e4tes auf Basis eines Mikrowellen-Messverfahrens zur ber\u00fchrungslosen Messung der Feuchte bei bewegten Produkten entwickelt. <\/p>\n
Die zentrale Komponente des Messger\u00e4tes ist ein homodyner, vektorieller Netzwerkanalysator. Da ein bewegtes Produkt vermessen werden soll, wurde bei der Entwicklung dieses Analysators auf eine hohe Messgeschwindigkeit Wert gelegt. Der Prototyp erm\u00f6glicht innerhalb einer Millisekunde etwa 100 Messungen in einem Frequenzbereich zwischen 6,8 GHz und 9,6 GHz. Der Analysator wird an zwei Antennen (Hornstrahler), zwischen denen sich das zu vermessende Produkt befindet, angeschlossen. Bei manchen Applikationen kann auch ein vereinfachtes Messverfahren eingesetzt werden, bei dem lediglich eine Antenne notwendig ist. <\/p>\n
Die gesamte Mikrowellenelektronik wird \u00fcber einen speziellen Mess-prozessor gesteuert. Er f\u00fchrt mit maximaler Geschwindigkeit die f\u00fcr die Datenauswertung erforderlichen Messungen durch, bereitet die Daten auf und \u00fcbertr\u00e4gt sie dann zum Auswertungsrechner (Industrie-PC). Der Auswertungsalgorithmus beruht auf der Analyse von Signalen im Zeitbereich. Die im Frequenzbereich aufgenommenen Messdaten werden mittels einer Fourier-Transformation in den Zeitbereich transformiert, durch unterschiedliche Methoden aufbereitet und bei Bedarf in den Frequenz-bereich zur\u00fccktransformiert. <\/p>\n
Aus den bereinigten Messdaten wird eine dichte- bzw. schichtdickenunabh\u00e4ngige Zwischengr\u00f6\u00dfe berechnet, die dann \u00fcber eine Kalibrationskurve in einen Feuchtewert umgesetzt wird. Die Auswertung erfolgt erheblich langsamer als die eigentliche Messwertaufnahme, so dass am laufenden Produkt lediglich Stichprobenmessungen vorgenommen werden. In Anbetracht der niedrigen Reaktionsgeschwindigkeiten von Trocknern, die von dem entwickelten Prototypen geregelt werden k\u00f6nnen, ist die Messgeschwindigkeit jedoch mehr als ausreichend hoch. Dagegen eignet sich der entwickelte Prototyp weniger zur Detektion von Feuchtenestern in schnell bewegten Produkten. <\/p>\n
Der Prototyp wurde in einigen Applikationen getestet. Die wichtige Anforderung der Dichte- bzw. Schichtdickenabh\u00e4ngigkeit konnte mit guter N\u00e4herung erf\u00fcllt werden. <\/p>\n
Die Kompensation des Einflusses der Produkttemperatur auf das Feuchtemessergebnis konnte nicht verwirklicht werden. Hierf\u00fcr reichte die Messaufl\u00f6sung bei der Frequenz-bandbreite von ca. 3 GHz nicht aus. Die Fortf\u00fchrung dieser Arbeiten besitzt nur geringe Priorit\u00e4t, da die Produkttemperatur bei bewegten Produkten auch ber\u00fchrungslos mit etablierten Infrarot-Me\u00dfsystem bestimmbar ist.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Arbeiten zur Entwicklung der Hardware konnten erfolgreich abgeschlossen werden. Lediglich die Arbeiten zur Entwicklung einer breitbandigen, planaren Antennenstruktur f\u00fchrten zu keinem befriedigenden Ergebnis. Da jedoch dieser Teil f\u00fcr den Prototypen nicht von Bedeutung ist, wurden die Arbeiten abgebrochen und konventionelle Hornstrahler als Antennen verwendet. Aus Kostengr\u00fcnden sollten diese Antennen jedoch bei einem Serienger\u00e4t nicht eingesetzt werden. Daher werden die Arbeiten zur Entwicklung einer geeigneten Antenne nach Abschluss des F\u00f6rderprojektes fortgef\u00fchrt.<\/p>\n
F\u00fcr ein marktreifes Ger\u00e4t sind weitere Entwicklungsarbeiten hinsichtlich Antennenausf\u00fchrung, Datenaufbereitung und Ergebnisdarstellung notwendig.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die mit der Bewilligung gesteckten Ziele wurden erreicht. Die notwendigen Entwicklungsarbeiten bis zur Marktreife des Messger\u00e4tes zur ber\u00fchrungslosen Feuchtemessung bei bewegten Produkten muss die Fa. ohne weitere F\u00f6rderung aus eigner Kraft leisten. Danach ist eine angemessene Multiplikatorwirkung und Umsetzung zu erwarten (wirtschaftliches Eigeninteresse des Unternehmens).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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