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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
- Statische und dynamische Eigenschaften von Messeinrichtungen: Dynamisches und statisches Verhalten von Messgliedern, Fehlerdefinition, Zustandsraumdarstellung von Differenzialgleichungen
- Statische Eigenschaften und statische Fehler: Statische Kennlinie und statische Empfindlichkeit, Messunsicherheiten und Fehlerschranken, Fehlerfortpflanzung, statistische Fehler, Vertrauensbereich für den Schätzwert, Regression
- 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
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,
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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)
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
