Elektrotechnik

Mikrowellenthermograph - Intelligente Indikatormaterialien ermöglichen präzise Aufnahmen der elektromagnetischen Feldverteilungen

Ref.-Nr. 6237

Keywords: Mikrowellenthermographie, Darstellung von Feldverteilungen, Moden-Illustration, Messung der Modenreinheit

In vielen Anwendungen in der Hochfrequenztechnik – z.B. bei der Kalibration von Messgeräten oder der Überprüfung von EMV-Anforderungen – ist die exakte  Intensitätsverteilung von elektromatischen Feldern von großem Interesse. Häufig werden diese Felder lediglich simuliert oder indirekt vermessen. Mit Hilfe der Mikrowellenthermographie dagegen können elektromagnetische Felder in realen Umgebungen, also auch ausserhalb von Messlaboren, präzise und ortsaufgelöst dargestellt werden.  Das neue Verfahren zur Mikrowellenthermographie aus der Ruhr-Universität Bochum verwendet dazu eine handelsübliche optische HD-Kamera und ein Indikatorplättchen zur Wandlung der Mikrowellen in eine hochauflösende, digitale Feldverteilung. Das Indikatorplättchen besteht aus einem Mehrschichtensystem, welches sowohl eine Wellenwiderstandanpassung, als auch eine Umwandlung der Mikrowellenfelder in eine Wärmesignatur durchführt. Die Oberfläche des Indikatorplättchens ist thermo-chromatisch ausgeführt, sodass Mikrowellenfelder unterschiedlicher Stärke mit unterschiedlichen Farben dargestellt werden – eine normale optische Kamera kann somit ein Bild aufnehmen, das die Feldverteilung entsprechend auswertbar macht. Mithilfe eines zugrunde liegenden Models und einer entsprechenden Kalibrierung können Mikrowellenfeldverteilungen somit hochaufgelöst und mit großer Präzision dargestellt und vermessen werden. Das entwickelte Indikatorplättchen erlaubt die Mikrowellenthermografie zwischen 1 GHz und 300 GHz. Dabei reichen weniger als 200mW aus, um die Verteilung von elektromagentischen Feldern zu bestimmen.

Vorteile

  • ermöglicht Messungen im realen Einsatzgebiet
  • einfaches und kosten-günstiges Verfahren
  • geringe Leistungsaufnahme
  • großer Messbereich von 1-300 GHz

Kommerzielle Anwendung

Die Erfindung kann insbesondere für Messungen ausserhalb von Laboratorien oder Messkammern eingesetzt werden – etwa bei der Qualitätskontrolle von Mikrowellen-komponenten in der Fertigung oder um die HF-Dichtigkeit von Hochfrequenzgeräten, wie z.B. Radarsystemen, in und an  Behältern und Tanks,  sowie Pipelines zu überprüfen. Das Verfahren ist kostengünstig und mobil einsetzbar.

Aktueller Stand

Eine Anmeldung beim Deutschen Patent- und Markenamt ist erfolgt, wobei weitere Auslands-nachanmeldungen im Prioritätsjahr möglich sind. Labormessungen belegen die Funktionstaug-lichkeit der Technologie. Im Namen der Ruhr-Universität Bochum bieten wir interessierten Unternehmen die Möglichkeit der Lizenzierung und Weiterentwicklung der Technologie an.

Relevante Veröffentlichungen

Baer, Christoph, Kerstin Orend, Birk Hattenhorst, and Thomas Musch. 2021. "Field Representation Microwave Thermography Utilizing Lossy Microwave Design Materials" Sensors 21, no. 14: 4830. doi.org/10.3390/s21144830

Eine Erfindung der Ruhr-Universität Bochum.

Dipl.-Ing. Martin van Ackeren

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