Projektbetreuung (Personen, Institut): Martin Pitterman, Jiexi Yin, Akanksha Bhutani, IHE

Projektbeschreibung: Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Systems zur berührungslosen Füllstandsmessung von Flüssigkeiten in Tanks mithilfe passiver Metasurfaces. Eine Metasurface wird an einer Innenwand des Tanks angebracht, während gegenüberliegend eine Sende- und Empfangsantenne installiert ist. Das von der Sendeantenne ausgestrahlte elektromagnetische Signal wird an der Metasurface reflektiert und von der Empfangsantenne empfangen. Die empfangene Leistung hängt vom Flüssigkeitsstand ab, da sich die effektive reflektierende Fläche der Metasurface mit dem Pegel verändert.

Voraussetzungen: Antennengrundlagen, Erfahrung mit CST Microwave Studio

Aufgaben:

• Einarbeitung in die Grundlagen und Funktionsweise von Metasurfaces
• Entwurf und elektromagnetische Simulation einer Metasurface sowie von Sende- und Empfangsantennen
• Herstellung der Komponenten (Substrate, Strukturierung, Ätzen)
• Charakterisierung der Antennen im anechoischen Messraum
• Aufbau und Test des vollständigen Messsystems zur Füllstandserkennung

 Schwerpunkte:

x    Theorie

☐    Literatur

x    Simulation

☐   Programmierung

x    Konstruktion

x    Hardware

x    Versuche

Anmerkungen:

Maximale Teilnehmerzahl (4 oder 5): 5

Projektbetreuung (Personen, Institut): Jiayi Chen, Aron Szabo, Theresa Antes, IHE

Projektbeschreibung: (ggf. zusätzlicher Link): Mithilfe von Radarevaluationsboards soll die Trajektorie eines Objektes bestimmt werden. Mögliche Anwendungen finden sich in der Industrieautomatisierung, der Lagerlogistik, dem Verkehr und vielem mehr. Als Beispielexperiment soll die Flugbahn eines Balls verfolgt werden, der in Richtung eines Bechers geworfen wird, ähnlich wie beim Spiel Bierpong. Hierzu sollen mehrere Radarboards räumlich verteilt und in Richtung Flugbahn des Balls ausgerichtet werden. Die Messungen der verteilten Boards sollen zeitgleich während des Wurfs durchgeführt und danach fusioniert werden. Durch die bekannte Position der Radarsensoren kann bei der Datenfusion mithilfe von Triangulation die Position des Balls im dreidimensionalen Raum bestimmt und somit die Flugbahn nachverfolgt werden. Je nach Vorwissen der Teilnehmer kann die Datenfusion und Triangulation entweder offline mit vorher aufgezeichneten Messdaten oder in Echtzeit während des Flugs durchgeführt werden. Die Auswertung der Messdaten und die Datenfusion kann beispielsweise in Matlab erfolgen.
Der Ball steht hierbei symbolisch für ein Objekt, das in einer dreidimensionalen Umgebung lokalisiert werden soll. Je nach Fortschritt können auch andere Objekte eingesetzt werden bis hin zu mehreren gleichzeitig.

Aufgaben:

• Inbetriebnahme der Radarevaluationsboards
• Ansteuerung und Aufnahme von Messdaten mithilfe der Radarboards aus Matlab heraus
• Implementierung eines Detektionsalgorithmus für den Ball
• Zeitliche Synchronisation der Messdaten der verteilten Radarsensoren
• Realisierung eines Messaufbaus mit bekannten Positionen der Einzelsensoren
• Triangulation auf Basis der verteilten Entfernungsmessungen

Schwerpunkte:

x    Theorie

☐    Literatur

x    Simulation

x    Programmierung

☐    Konstruktion

x    Hardware

x    Versuche

Anmerkungen:

Maximale Teilnehmerzahl (4 oder 5): 5