德国科学基金会（DFG）与弗劳恩霍夫协会再次资助五个三方合作项目，旨在将从 DFG 资助的基础研究成果应用于工业领域。大学、弗劳恩霍夫研究所和公司之间的合作现已得到为期三年、总计约 450 万欧元的支持。在项目“基于 MEMS 的用于无线传感器网络范围优化的参数放大器”中，汉堡工业大学与弗劳恩霍夫光电微系统研究所 IPMS 和工业合作伙伴 Actemium BEA 致力于提供节能和长距离的传感器节点。

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MEMS 参数项目示意图：使用远程节能传感器节点（蓝色图标）

许多人口稀少的地区移动通信基础设施薄弱。在这种情况下，用于防洪或监测水/地下水、森林火灾、建筑、基础设施或地形以及数字农业的测量站的数字化工作是一项重大挑战。特别是在这种高度分散环境下，带有云应用或中心测量站的传感器网络的无线通信常常受到范围限制。

 

难点问题包括如何覆盖更偏远的距离以及如何在缺乏中央电源的偏远地区高效使用电池容量。在许多情况下，分散式能源生产，例如借助光伏电池，可确保长期自给自足地运行。但是在工业的许多应用中，太阳能或其他来源的数量不足，抑或尺寸和重量限制了其能量收集。因此，非常需要能够保证较长运行时间的纯电池供电的无线传感器节点。同时，单个测量点往往分布广泛，对传输和接收的能量要求高。

 

为解决这些挑战，一个以基础研究为导向的项目已取得初步成果。在新的联合项目“基于 MEMS 的无线传感器网络范围优化参数放大器”中，汉堡工业大学、德累斯顿/科特布斯的弗劳恩霍夫 IPMS 和斯普雷姆贝格的 Actemium BEA 联手将这一想法付诸实践。该项目由 DFG 和弗劳恩霍夫协会资助，其核心是低能耗传感器节点，并致力于解决由无线接口所导致的对于组件极高能量的需求。“这就是为什么我们弗劳恩霍夫 IPMS 正在开发一种效率优化的放大元件。这个用硅制造的微系统将被集成到汉堡工业大学开发的接收器中。这将解决两个最大的挑战——能耗和范围，”来自弗劳恩霍夫 IPMS 的工程学博士 Christine Ruffert解释说。“我们的行业合作伙伴 Actemium BEA 将展示该系统在其机器和自动化系统上的适用性，例如用于露天采矿或分散测量点的输送技术。这使公司有机会尽早参与创新研究阶段。”Ruffert继续说道。

 

基于优化后的系统方法，汉堡工业大学高频技术研究所专门为无线电接口设计了一种节能放大器技术。这将以节能的方式增加在 DFG 前身项目 (FOR 1508) 中设计的唤醒接收器 (WuRX) 的范围。其基本工作原理是通过高频机电激励为放大器产生能量。因此，弗劳恩霍夫 IPMS 正在开发一种机械 MEMS 振荡器。这种新技术旨在扩展技术可用性，从而为系统的商业化铺平道路。

 

可能的商业开发部门包括数字农业、矿产资源开采、环境监测以及为白色家电（如冰箱、洗碗机、洗衣机）配备这种新型高效无线电和信号处理平台。该平台几乎可以被集成到任何需要生成和传输大量数据的应用中，甚至可以根据需要接管下游传感器技术的序列控制。

 

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一、关于DFG和弗劳恩霍夫协会资助的三方项目

DFG 和弗劳恩霍夫协会于 2019 年首次批准为七个三方科技成果转化项目提供资金。2020 年又增加了六个项目。在第三轮电话会议中，DFG 的联合委员会和弗劳恩霍夫执行委员会从 16 个项目中选出了五个项目提交的提案。大学、弗劳恩霍夫研究所和公司相互合作的新项目将由 DFG 和弗劳恩霍夫协会资助，为期三年，总额约为 450 万欧元。由于需求持续旺盛，原计划进行的三轮征集后又延长了两个额外资助期。

二、关于弗劳恩霍夫 IPMS

弗劳恩霍夫光子微系统研究所IPMS 致力于智能工业解决方案、医疗技术和提高生活质量领域的应用研究和开发。我们的研究重点是微型传感器和执行器、集成电路、无线与有线数据通信以及定制的 MEMS 系统。

联系人

闫贝贝

 

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