Teaching
Fachstudium

Dynamische Messtechnik und Fehlerrechnung

Daten der Veranstaltung

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung
Frequenz: jährlich im Wintersemester
Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Michael Koch
Prüfer: Prof. Dr.-Ing. Michael Koch
  Die Ansprechpartner für das jeweilige Semester sind  Stud.IP zu entnehmen.

Inhaltsübersicht

Lernziele

Die Studierenden sollen einen Überblick über die Grundlagen der Messung stationärer und dynamischer Größen erhalten. Einen Schwerpunkt bildet die Fehlerrechnung und Fehlerkorrektur.

Stoffplan

  1. Statische und dynamische Eigenschaften von Messeinrichtungen: Dynamisches und statisches Verhalten von Messgliedern, Fehlerdefinition, Zustandsraumdarstellung von Differenzialgleichungen
  2. Statische Eigenschaften und statische Fehler: Statische Kennlinie und statische Empfindlichkeit, Messunsicherheiten und Fehlerschranken, Fehlerfortpflanzung, statistische Fehler, Vertrauensbereich für den Schätzwert, Regression
  3. Dynamische Eigenschaften und dynamische Fehler: Eingrößensysteme im Zeit- und Frequenzbereich, Messfehler dynamischer Systeme, Rauschen, dynamische Optimierung und Fehlerkorrektur.

Vorkenntnisse

Kenntnis der wesentlichen Verfahren der Systemtheorie in Zeit- und Frequenzbereich. eine. Ein gutes Verständnis des Stoffes der Vorlesungen „Grundlagen der Elektrotechnik“ aus dem Grundstudium ist hilfreich.

Literaturempfehlungen

Zum Erlernen des Klausurstoffes ist das Skript (wird zu Beginn der Vorlesung als .pdf auf StudIP gestellt, auf neueste Version achten!) ausreichend. Eine vertiefende Literaturliste kann zu Beginn der Vorlesung zur Verfügung gestellt werde.

Elektromagnetik in Medizintechnik und EMV

Daten der Veranstaltung

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung
Frequenz:jährlich im Sommersemester
Dozenten:Prof. Dr.-Ing. Michael Koch
Prüfer: Prof. Dr.-Ing. Michael Koch
 Die Ansprechpartner für das jeweilige Semester sind  Stud.IP zu entnehmen.

Inhaltsübersicht

Zusammenfassung

Elektromagnetische Felder finden vielfältige Anwendungen in fast allen Bereichen des täglichen Lebens. Sie werden zur Kommunikation eingesetzt, zur Ortung, zur Materialbearbeitung in Industriebetrieben und zur Diagnostik in der Medizin.
Sie sind längst unverzichtbarer Bestandteil unserer Umwelt geworden und erfüllen wichtige Funktionen, auf die die moderne Gesellschaft nicht mehr verzichten will.

Felder bewirken aber nicht nur die beabsichtigten Effekte. Sie treten auch als Störungen in Erscheinung, hauptsächlich gegenüber elektronischen Geräten, aber bei sehr hohen Feldstärken auch gegenüber biologischen Systemen, deren Funktionen sie in unzulässiger Weise beeinflussen können.

Vor diesem Hintergrund stellt die Europäische Normung hohe Anforderungen im Hinblick auf die Elektromagnetische Verträglichkeit. Sie sollen in erster Linie Menschen schützen, aber auch vermeiden, dass es zu Schäden an Geräten und Anlagen kommt.
Grundlage für die Anwendung elektromagnetischer Felder ist ein Verständnis dafür, wie diese Felder mit Materie wechselwirken. Welche Effekte treten auf, welche Eigenschaften zeigt Materie, wenn sie von elektromagnetischen Feldern beeinflusst wird.

Inhalt

• Maxwellsche Gleichungen, Grenzbedingungen
• Wechselwirkung elektromagnetischer Felder mit Materie
• Konstitutionsgleichungen leitfähiger, dielektrischer und magnetischer  Werkstoffe
• Effekte in biologischen Materialien
• Anwendungen: Absorber, Ferritkacheln, Schirmung, Sicherheit in elektromagnetischen Feldern, Personenschutz

Vorkenntnisse

Interesse an elektromagnetischen Feldern und keine Angst vor ein wenig Theorie

Funknavigation in der Luftfahrt

Daten der Veranstaltung

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung, 1 SWS Hausübungen
Frequenz:jährlich im Sommersemester
Dozenten:Hon.-Prof. Dr.-Ing. Jochen Bredemeyer
Prüfer: Hon.-Prof. Dr.-Ing. Jochen Bredemeyer
 Die Ansprechpartner für das jeweilige Semester sind  Stud.IP zu entnehmen.

Inhaltsübersicht

Vorlesung

  • Überblick: Wie funktioniert Flugsicherung (ICAO, Eurocontrol, DFS)? Wie gelangt ein Flugzeug von Gate zu Gate? Wie navigiert es?
  • Navigationsverfahren mit Wegpunkten und Flächennavigation (RNAV)
  • Funktionsweise terrestrischer Funknavigationsanlagen des Streckenfluges (DME, VOR, TACAN, NDB) und des Präzisionsanfluges (ILS, MLS)
  • Signale, Sende- und Empfangstechnik dieser Anlagen
  • Flugvermessung
  • Messtechnik realer Funkfelder ("Signal-in-Space") im Zeit- und Frequenzbereich sowie Analyse mit modernen Methoden der Signalverarbeitung
  • Vermessung terrestrischer Funknavigationsanlagen mit Drohnen

Übung

  • Messung, Darstellung und Interpretation realer Funkfelder von Funknavigationsanlagen (DME, ILS)
  • Störung von Funkfeldern durch Mehrwegeausbreitung
  • 5. LP: Übung zur Bildung der Fernfelddiagramme von ILS-Antennen ("Phased Array")

Analyse und Abwehr elektromagnetischer Bedrohungen

Daten der Veranstaltung

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung
Frequenz:jährlich im Wintersemester
Dozenten:PD Dr.-Ing. habil. Frank Sabath
Prüfer: PD Dr.-Ing. habil. Frank Sabath
 Die Ansprechpartner für das jeweilige Semester sind  Stud.IP zu entnehmen.

 

Inhaltsübersicht

  • Wie hoch ist die Gefährdung für elektrische Systeme?
  • Grundlagen, Ziele und Nutzen der Risikoanalyse
  • Methoden der Risikoanalyse
    • Threat Scenario, Effect and Criticality Analysis
    • Probabilistische Riskoanalyse
  • Beeinflussungsszenarien
  • Technologie und Eigenschaften elektromagnetischer Störer
  • Wirkungen und Effekte auf elektronische Systeme
  • Stochastische Modellierung
  • Risikobewertung
  • Risikomigration und Schutz
Vorlesungsankündigung als PDF
PDF, 98 KB

Der Vorlesungsinhalt in Kürze

Messverfahren für Signale und Systeme

Daten der Veranstaltung

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung,  1 SWS Labor
Frequenz: jährlich im Sommersemester
Dozenten: PD Dr.-Ing. habil. Frank Sabath
Prüfer: PD Dr.-Ing. habil. Frank Sabath
  Die Ansprechpartner für das jeweilige Semester sind  Stud.IP zu entnehmen.

Inhaltsübersicht

Lernziele

  •  Einführung
  • Signaleigenschaften (Zeiteigenschaften, Frequenzeigenschaften, Digitale Signalübertragung)
  • Systemeigenschaften (Testsignale, Messverfahren zur Systemanalyse)

Radaranwendungen in der Luftfahrt

Daten der Veranstaltung

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung, 1 SWS Hausübungen
Frequenz:jährlich im Wintersemester
Dozenten:Hon.-Prof. Dr.-Ing. Jochen Bredemeyer
Prüfer: Hon.-Prof. Dr.-Ing. Jochen Bredemeyer
 Die Ansprechpartner für das jeweilige Semester sind Stud.IP zu entnehmen.

Inhaltsübersicht

Stoffplan

Grundlagen des Radars in der Flugsicherung: Primär- und Sekundärradar. Moderne Systeme der Flugsicherung und ihre Anwendungen:

  • Radarsende- und Empfangstechnik, Radarsignalverarbeitung (Pulskompression)
  • Sekundärradar konventionell und Mode S
  • Multilateration: Rollfeldüberwachung und Wide-Area-Surveillance
  • Luftraumüberwachung durch ADS-B
  • Kollisionsschutz (ACAS)
  • (Flug)Vermessung von Radaranlagen
  • HF-Messtechnik zur Vermessung von Radarfunkfeldern

Optionen

Vermittlung von Praktika bei der DFS Deutsche Flugsicherung GmbH

Sensorik und Nanosensoren - Messen nicht-elektrischer Größen

Daten der Veranstaltung

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 2 SWS Übung
Frequenz:jährlich im Wintersemester
Dozenten:Prof. Dr.-Ing. Stefan Zimmermann
Prüfer:Prof. Dr.-Ing. Stefan Zimmermann
 Die Ansprechpartner für das jeweilige Semester sind  Stud.IP zu entnehmen.

Inhaltsübersicht

Lernziele

Die Studierenden sollen einen Überblick über die verschiedenen Sensorprinzipien und Messmethoden zur Erfassung nicht-elektrischer Größen erhalten. Es werden sowohl die gängigen physikalischen, optischen, chemischen und biochemischen Sensoren (unter anderem in Form von Halbleitersensoren) und Messmethoden als auch Nanosensoren vorgestellt, die aufgrund ihrer Eigenschaften völlig neue Möglichkeiten in der Sensorik bieten.

Stoffplan

Theoretische Grundlagen und Anwendungsbeispiele verschiedener Sensorprinzipien (physikalisch, halbleitend, optisch, chemisch und biochemisch) und Messmethoden zur Erfassung nicht-elektrischer Größen: Temperatur, geometrische Größen (Weg, Winkel, Lage, Position, Füllstand), mechanische Größen (Kraft, Druck, Masse, Drehmoment, Dichte, Viskosität, Oberflächenspannung), kinematische Größen (Drehzahl, Beschleunigung, Geschwindigkeit), strömungstechnische Größen (Volumenstrom, Massendurchfluss), Magnetfeld, optische und akustische Größen, chemische und biochemische Größen (Feuchte, pH-Wert, Stoffkonzentration), Nanosensoren.

Vorkenntnisse

Keine. Ein gutes Verständnis physikalisch-naturwissenschaftlicher Zusammenhänge ist hilfreich. Das Labor "Sensorik - Messen nicht-elektrischer Größen" und die Vorlesung "Sensoren in der Medizintechnik" sind empfehlenswerte Ergänzungen.

Literaturempfehlungen

Eine entsprechende Literaturliste wird zu beginn der Vorlesung zur Verfügung gestellt.

Sensoren in der Medizintechnik

Daten der Veranstaltung

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 2 SWS Übung
Frequenz:jährlich im Sommersemester
Dozenten:Prof. Dr.-Ing. Stefan Zimmermann
Prüfer:Prof. Dr.-Ing. Stefan Zimmermann
 Die Ansprechpartner für das jeweilige Semester sind  Stud.IP zu entnehmen.

Inhaltsübersicht

Lernziele

Die Studierenden sollen einen Überblick über die verschiedenen Sensorprinzipien und Messmethoden der Medizintechnik zur Erfassung physiologischer Größen erhalten. Einen Schwerpunkt bilden hier chemische und biochemische Sensoren, z.B. zur Blutzuckermessung, sowie analytische Messmethoden, wie sie u.a. in der Atemgasdiagnostik zum Einsatz kommen.

Stoffplan

Theoretische Grundlagen und Anwendungsbeispiele verschiedener Sensorprinzipien (physikalisch, halbleitend, optisch, chemisch und biochemisch) und Messmethoden der Medizintechnik: Körperkerntemperatur, Blutdruck, Blutfluss, Puls, Herzzeitvolumen, Blutgasanalyse, Pulsoxymetrie, Glukose, Lactat, Biomarker,  EKG, EEG, EMG, Kapnometrie, Atemgasdiagnostik, intelligente Implantate.

Vorkenntnisse

Keine. Ein gutes Verständnis physikalisch-naturwissenschaftlicher Zusammenhänge ist hilfreich. Die Vorlesung "Sensorik und Nanosensoren - Messen nicht-elektrischer Größen" und das Labor "Sensorik - Messen nicht elektrischer Größen" sind empfehlenswerte Ergänzungen.

Literaturempfehlungen

Eine entsprechende Literaturliste wird zu beginn der Vorlesung zur Verfügung gestellt.

Wissenschaftliche Methodik und Soft Skills im Ingenieurs- und Forschungsbereich

Daten der Veranstaltung

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung
Frequenz:jedes Semester
Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Julia Körner
Prüfer: Prof. Dr.-Ing. Julia Körner
 Die Ansprechpartner für das jeweilige Semester sind  Stud.IP zu entnehmen.

Inhaltsübersicht

Lernziele

Ziel der Veranstaltung ist die Vermittlung der Grundlagen für die verschiedenen Aspekte des wissenschaftlichen Arbeitens (u.a, Literaturrecherche, Schutzrecht, experimentelles Arbeiten, wissenschaftliches Schreiben und Präsentieren, Zeit- und Selbstmanagement). Dabei stehen insbesondere praktische Beispiele und Erfahrungen im Fokus.

Die Inhalte werden in Übungen in Form von selbstständig durchzuführenden Online-Tests, sowie beim Schreiben eines eigenen wissenschaftlichen Abstracts vertieft.

Stoffplan

  • Recherche von und Umgang mit wissenschaftlicher Literatur
  • Schutzrecht
  • Planung und Durchführung wissenschaftlicher Experimente
  • Auswertung wissenschaftlicher Experimente (Visualisierung von Daten, Statistik)
  • Wissenschaftliches Schreiben
  • Wissenschaftliches Präsentieren
  • Zeit- und Selbstmanagement
  • Kommunikation und Konfliktmanagement

Vorkenntnisse

Es ist wünschenswert, wenn der/die Teilnehmende bereits an einem Projekt mitgearbeitet oder einen Laborbericht / eine Abschlussarbeit verfasst hat. Dies ist aber keine zwingende Voraussetzung und die Veranstaltung steht für alle offen.

Literaturempfehlungen

Wird in der Veranstaltung an den entsprechenden Stellen zur Verfügung gestellt.

Mikro- und Nanosysteme: Modellierung, Charakterisierung, Herstellung und Anwendung

Daten der Veranstaltung

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung, 1 SWS Laborpraktikum
Frequenz: jährlich im Wintersemester
Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Julia Körner
Prüfer: Prof. Dr.-Ing. Julia Körner
 Die Ansprechpartner für das jeweilige Semester sind  Stud.IP zu entnehmen.

Inhaltsübersicht

Lernziele

Ziel der Veranstaltung ist es, einen Überblick über alle Aspekte bei Entwurf, Herstellung, Charakterisierung und ausgewählten Anwendungen von Mikro- und Nanosystemen erhalten, mit einem Fokus auf den Besonderheiten, die sich durch die Miniaturisierung der Systeme ergeben.

Stoffplan

  • Physikalische Effekte auf kleinen Größenskalen
  • Modellierung von Mikro- und Nanosystemen mittels Netzwerktheorie und finiten Elementen
  • Klassische Herstellungsverfahren (Siliziumtechnik, Fotolithographie) und deren Grenzen im Hinblick auf Mikro- und Nanosysteme
  • Spezielle Herstellungsverfahren (u.a. Direktschreibverfahren, Nano-Imprinting, Laserphotopolymerisation)
  • Charakterisierungsmethoden (u.a. Rastersonden-Methoden, SEM, FIB)
  • Verschiedene Anwendungsfelder, u.a. Cantilever, biodmedizinische Sensoren

Vorkenntnisse

Empfohlene Vorkenntnisse: Grundlagen der Physik und Grundkenntnisse über Werkstoffe und Systemtheorie (Grundstudium).

Literaturempfehlungen

  • Barat Bhushan (Ed.): Springer Handbook of Nanotechnology. Springer Berlin Heidelberg, 3. Auflage, 2010
  • Cornelius T. Leondes (Ed.): MEMS/NEMS Handbook - Techniques and Applications. Springer US, 1. Auflage, 2006
  • Horst-Günther Rubahn: Nanophysik und Nanotechnologie. Teubner Wiesbaden, 2. Auflage, 2004
  • Edward L. Wolf: Nanophysik und Nanotechnologie. Wiley-VCH Weinheim, 1. Auflage, 2015
  • Tai-Ran Hsu: MEMS and Microsystems: Design and Manufacture. McGraw-Hill Boston, 2. Auflage, 2002

Mikro- und Nanosysteme in der Biomedizin-Sensorik

Daten der Veranstaltung

Umfang:

2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung, 1 SWS Laborpraktikum
Frequenz: jährlich im Sommersemester
Dozenten: Prof. Dr.-Ing. Julia Körner
Prüfer: Prof. Dr.-Ing. Julia Körner
 Die Ansprechpartner für das jeweilige Semester sind  Stud.IP zu entnehmen.

Inhaltsübersicht

Lernziele

Ziel der Veranstaltung ist es, einen Überblick über die Anwendungsmöglichkeiten von Mikro- und Nanosensoren in der Biomedizintechnik zu geben. Dazu werden zunächst grundlegende Kenntnisse zu Werkstoffen, Herstellungs- und Charakterisierungsmethoden, Sensorkonzepten und Physiologie und Chemie vermittelt und anschließend verschiedene Anwendungen im Detail betrachtet. Diese beinhalten u.a. Mikroelektroden-Arrays für Stimulation und Recording von Neuronen und peripheren Nerven, Polymerbasierte Sensoren wie smarte Kontaktlinsen und neuartige implantierbare Glukosesensoren. Die in der Vorlesung vermittelten Kenntnisse sollen in praktischen Übungen vertieft werden

Stoffplan

  • Einführung Mikro- und Nanosysteme in der Biomedizin-Sensorik
  • Grundlagen der Sensorik und Messtechnik (allgemein und spezielle Anforderungen im Rahmen der Biomedizin-Anwendung)
  • Physiologische und chemische Grundlagen (z.B. Zellbiologie, Entzündungsreaktionen)
  • Sensorkonzepte in der Biomedizin-Sensorik (Strategien zur Modulation der Immunantwort, Besonderheiten für Sensoren im Gehirn, Testmethoden für Sensoren und Materialien)
  • Materialien für biomedizinische Sensoranwendungen (Anforderungen, anwendungsspezifische Besonderheiten)
  • Smarte Polymere als Sensorelemente (Grundlagen, Wirkprinzipien, Anwendungsbeispiele)

Vorkenntnisse

Grundlagen der Sensorik und Messtechnik. Grundlagen der Physik und Elektrotechnik, Grundkenntnisse Werkstoffe.

Literaturempfehlungen

  • Hans-Rolf Tränkler, Leo Reindl: Sensortechnik – Handbuch für Praxis und Wissenschaft. Springer Vieweg, 2. Auflage, 2018
  • Elmar Schrüfer: Elektrische Messtechnik: Messung elektrischer und nichtelektrischer Größen. Carl Hanser Verlag, 9. Auflage, 2007
  • Thomas Elbel: Mikrosensorik – Ein Einführung in Technologie und physikalische Wirkprinzipien vob Mikrosensoren, Vieweg + Teubner, 1. Auflage, 1996
  • David A. Puleo and Rena Bizios: Biological Interactions on Materials Surfaces – Understanding and Controlling Protein, Cell, and Tissue Responses, Springer, 2009
  • Jeremy C. Wright and Diane J. Burgess: Long Acting Injections and Implants, Advances in Delivery Science and Technology, Springer, 2012
  • Y. Chandorkar et al.: The Foreign Body Response Demystified, ACS Biomaterials Science & Engineering 5:19, 2019
  • J. M. Anderson et al.: Mechanisms of Inflammation and Infection with Implanted Devices, Cardiovascular Pathology 2(3) Suppl.:33S, 1993
  • N. Maheshwari et al: A Technology Overview and Applications of Bio-MEMS, Journal of ISSS 3(2):39, 2014
  • M. C. Koetting et al.: Stimulus-responsive hydrogels: Theory, modern advances, and applications, Materials Science and Engineering R: Reports 93:1, 2015