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Modellierung und messtechnische Charakterisierung von induktiven Leitfähigkeitssensoren

Modellierung und messtechnische Charakterisierung von induktiven Leitfähigkeitssensoren
Forschungsthema:Modellierung und messtechnische Charakterisierung von induktiven Leitfähigkeitssensoren
Typ:Diplomarbeit
Betreuer:Dipl.-Ing. Marco Völker
Bearbeiter:

Dipl.-Phys. Timo Kaufmann

Ziel der Diplomarbeit ist die systematische Untersuchung und Modellierung der Ursachen der Restkopplung induktiver Leitfähigkeitssensoren. Dafür sollen Messungen unter Verwendung angepasster Versuchsaufbauten durchgeführt werden. Weiterhin müssen weitere charakteristische Kenngrößen sowohl des vollständigen Sensors als auch einzelner Spulen durch Messung ermittelt werden (z.B. Kern- und Kupferverluste, Frequenzverhalten). Für die Durchführung der Messungen steht eine umfangreiche Ausstattung (u.a. Impedance Analyser und Lock-In-Verstärker) zur Verfügung. Die aus der Messung gewonnenen Erkenntnisse sollen in ein PSpice-basiertes elektrisches Ersatzschaltbild übertragen werden, welches dann das Sensorverhalten realitätsnah abbilden soll.

Weiterhin sollen während der Diplomarbeit bestehende FEM-Modelle induktiver Leitfähigkeitssensoren weiterentwickelt und verbessert werden. Die bestehenden Modelle liefern noch teilweise unbefriedigende Ergebnisse, insbesondere bei der Modellierung der Restkopplung. Die Modelle sollen soweit optimiert und modifiziert werden, dass ein induktiver Leitfähigkeitssensor realitätsnah nachgebildet wird. Weiterhin kann das FEM-Modell zur Extraktion verschiedener parasitärer elektrischer Parameter (z.B. Induktivitäten, Gegeninduktivitäten und Kapazitäten) dienen. Die so gewonnenen parasitären Elemente sollen ebenfalls in das PSpice-Ersatzschaltbild integriert und es somit weiter verbessert werden.
Für die Durchführung der Simulationen steht leistungsfähige Hardware zur Verfügung.

Aus den durchgeführten Messungen und Simulationen können Optimierungsansätze für bestehende induktive Leitfähigkeitssensoren abgeleitet werden. Basierend hierauf soll zum Abschluss ein optimierter Sensor aufgebaut und untersucht werden. Die Diplomarbeit umfasst somit die Bearbeitung eines physikalisch-technischen Problems aus dem Gebiet der elektromagnetischen Feldtheorie. Sie soll das Verständnis der physikalischen Vorgänge in induktiven Leitfähigkeitssensoren verbessern helfen sowie Optimierungsansätze zur Verbesserung bestehender Sensoren aufzeigen.

Die Diplomarbeit umfasst somit die Bearbeitung eines physikalisch-technischen Problems aus dem Gebiet der elektromagnetischen Feldtheorie. Sie soll das Verständnis der physikalischen Vorgänge in induktiven Leitfähigkeitssensoren verbessern helfen sowie Optimierungsansätze zur Verbesserung bestehender Sensoren aufzeigen.