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R. Steindl:
"Impedanzgesteuerte Oberflächenwellen-Transponder für die Sensorik";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): F. Seifert; Institut für Industrielle Elektronik und Materialwissenschaften, 2001.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein neues Konzept zur Funkabfrage von passiven Sensoren untersucht. Dazu kommt eine Oberflächenwellen (OFW) -Laufzeitleitung als Transponder für konventionelle Sensoren mit variabler Impedanz zum Einsatz. Die Eigenschaften der OFW-Transponder und Sensoren wurden mit mathematischen Modellen angenähert. Mit diesen Modellen wurde eine optimale Abstimmung errechnet und der gesamte Sensor numerisch simuliert. Die Ergebnisse der Simulation konnten durch Messungen verifiziert werden. Die zum Entwurf eines Funksensors notwendigen Randbedingungen werden erörtert. Es werden die verschiedenen Prinzipien der Funkabfrage diskutiert und Möglichkeiten zur Vereinfachung der Abfragegeräte angegeben. Die Eigenschaften des Funkkanals werden speziell in Hinblick auf die OFW-Sensoranwendung dargestellt. Die Auswirkungen von realen Abfragegeräten auf die Genauigkeit der Messung werden berechnet, insbesondere additives Rauschen der Funkübertragung und der Verstärker. Mit einem Meßsystem wurden in unterschiedlichsten Konfigurationen Messungen an Sensoren durchgeführt. Die Messungen konnten sowohl im Labor wie auch in rauher Einsatzumgebung durchgeführt werden. Es wurden Sensoren in einem Autoreifen montiert und während der Fahrt bis 140 km/h die Temperatur und der Reifenluftdruck gemessen. Über die Verbiegung einzelner Profilelemente konnte der Reibwert bei trockener und nasser Fahrbahn ermittelt werden. Weitere Anwendungen der Funksensorik mit OFW-Transpondern und konventionellen Sensoren sowie ein Ausblick auf weitere Arbeitsschwerpunkte in diesem Bereich schließen die Arbeit ab.

In the thesis a new concept concerning the radio request of remote passive sensors not accessible by wires is investigated. To this end, a surface acoustic wave (SAW) delay line is used as a transponder for conventional sensors with variable electrical impedance. The characteristics of the SAW transponders and sensors are approximated with mathematical models. With the help of these models an optimal tuning is calculated and the entire sensor is numerically simulated. The results of the simulation could be verified by measurements. The ancillary conditions necessary for the design of a radio sensor are discussed. The various principles of radio request are discussed and possibilities for the simplification of the request devices are shown. The characteristics of the radio link are investigated with particular regard to the SAW sensor technology. The effects of real request devices on the accuracy of the measurement are calculated, in particular additive noise of the radio link and the amplifier. A measuring system with a number of different configurations was used for carrying out measurements of sensors. The measurements were executed both in the laboratory and in practical fields of application (rough conditions): Sensors were installed in a car tire, and both temperature and pressure of the tire were measured at speeds of up to 140 km/h. The friction values with dry and wet roadway were determined by measuring the tread elements' deformation. Further applications of the radio sensor technology with SAW transponders and conventional sensors as well as a view to future main points of work within this area form the last part of this paper.