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IMS CHIPS
Institut für Mikroelektronik Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Joachim Burghartz
Allmandring 30a
70569 Stuttgart

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ModFlex  Mechanisch flexibles Strömungsmesssystem für nicht freizugängige Messumgebungen

Strömungsmesssysteme, die man wie eine große Briefmarke auf eine gekrümmte Fläche aufbringen kann und die eine Strömung nicht beeinflussen, sind für den industriellen Einsatz wie auch der angewendeten Forschung von Interesse. Im Rahmen des AIF Projektes ModFlex wurde ein biegbares, dünnes Strömungsmesssystem aufgebaut, das z. B. in Rohren angebracht und über eine telemetrische Verbindung betrieben werden kann.

In einer Vielzahl von Anwendungen müssen kleinste Strömungen von Flüssigkeiten und Gasen, z. B. in Rohrleitungen oder auf nicht-planaren Oberflächen gemessen werden. Aus Kosten- und Sicherheitsgründen dürfen häufig keine Rohrdurchführungen für Kabel etc. verwendet werden, um das Sensorsystem mit Energie zu versorgen und die Messdaten nach außen bzw. vom Messort weg zu führen. Die Friedrich Wilhelm Bessel Institut Forschungsgesellschaft mbH (FWBI) und das Institut für Mikroelektronik Stuttgart (IMS CHIPS) entwickelten im Rahmen des Projektes ein Sensorsystem für Strömungsmessungen. Dieses besteht aus einem sehr dünnen, mechanisch flexiblen Strömungssensor (FWBI) und einem ebenfalls dünnen (20µm) und damit flexiblen ASIC (IMS, Chipfilm®). Das System schmiegt sich an die Oberfläche der Messumgebung an, ohne die Strömung des Mediums nennenswert zu beeinflussen. Das System wird über geringe Distanzen, wie sie z. B. bei Rohrwandungen vorkommen, mit Energie versorgt und überträgt in umgekehrter Richtung Messdaten. Die Abbildung zeigt das Prinzip. Das System basiert auf einem flexiblen Polyimid-Träger, auf dem Antennen- und Verbindungsstrukturen aufgebracht sind. Alle flexiblen Einzelkomponenten (Sensor, Elektronik) werden auf diesem Träger zu einem abgeschlossenen System integriert. Das Bild zeigt ein Modflex-Integrationsbeispiel im Anwendungsfall innerhalb eines Rohres.

Telemetrischer Systemaufbau z.B. in einem Rohr