Beste Abschlussarbeit in der digitalen Signalverarbeitung

Gesellschaft für angewandte Signalverarbeitung zeichnet Tjorben Lerg für seine Bachelorarbeit zu Magnetfeldsensoren aus

Geologische Verhältnisse im Untergrund ermitteln oder biomagnetische Signale vom Gehirn oder Herzen erfassen – die Messung von Magnetfeldern ist für verschiedene Forschungsfelder von großer Bedeutung. Doch Sensoren messen Magnetfelder unterschiedlich stark, je nachdem, aus welcher Richtung sie messen. Um diese Unterschiede auszugleichen, werden Sensoren zuvor in einem aufwendigen Verfahren charakterisiert. Eine schnellere Methode hat Tjorben Lerg in seiner Bachelorarbeit im Studiengang „Elektrotechnik und Informationstechnik“ an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) vorgestellt. Dafür hat ihn die Gesellschaft für angewandte Signalverarbeitung (GaS) als beste Abschlussarbeit 2022 in der digitalen Signalverarbeitung und Systemtheorie ausgezeichnet. Genutzt werden die Ergebnisse bereits im Sonderforschungsbereich (SFB) 1261 „Magnetoelectric Sensors: From Composite Materials to Biomagnetic Diagnostics“ an der CAU.

Die Charakterisierung von Sensoren sorgt dafür, dass Messdaten nicht verfälscht werden, wenn Sensoren Magnetfelder aus unterschiedlichen Richtungen messen. Die bisherigen Charakterisierungsverfahren waren allerdings relativ zeitaufwändig: Hierbei rotiert ein Magnetfeld um den Sensor und misst dabei pro Winkel eine gewisse Zeit lang, Frequenz für Frequenz. Um das zu beschleunigen, hat Tjorben Lerg in seiner Bachelorarbeit „Design und Implementierung einer adaptiven 3D-Charakterisierung für magnetische Sensoren“ eine Signalverarbeitungsstruktur zur richtungsabhängigen Charakterisierung magnetischer Sensoren entwickelt und implementiert. Die umfangreiche Struktur misst alle Frequenzen gleichzeitig und ermöglicht bereits während der Messung eine erste Überprüfung der Daten. 

Die von Tjorben Lerg entwickelte Struktur beinhaltet ein sogenanntes adaptives Filter zur Schätzung der Impulsantwort des Sensors und einen adaptiven Algorithmus zum Rotieren des Magnetfeldes um den Sensor. So wird sichergestellt, dass der Sensor aus jeder Richtung nicht länger als nötig charakterisiert wird. Eine beschleunigte und zeitoptimierte Charakterisierung des Sensors könnte zum Beispiel langfristig eine deutlich bessere Sensorentzerrung ermöglichen und damit den Anwendungsprojekten zur medizinischen Diagnostik im SFB 1261 zu merklich genaueren Patientenmessdaten verhelfen.

„Am Thema meiner Bachelorarbeit fand ich besonders interessant, dass das Konzept für die Charakterisierung der Magnetfeldsensoren, trotz des sehr speziellen Anwendungsbereichs, im Grunde auf einem allgemeinen und vielseitig einsetzbaren Ansatz beruht. So lassen sich Teile davon auch auf andere Bereiche der Signalverarbeitung und Elektrotechnik übertragen, wie Schall und Mikrofone oder Elektromagnetische Wellen und Antennen“, sagt Lerg. Nach seinem erfolgreichen Bachelorabschluss hat Tjorben Lerg zu diesem Wintersemester den Masterstudiengang „Electrical and Information Engineering“ an der CAU begonnen. Eine Publikation der Ergebnisse des aufgebauten Messprinzips ist in Vorbereitung.

Die Gesellschaft für angewandte Signalverarbeitung (GaS) e.V. wurde 2017 an der CAU gegründet und zeichnet jedes Jahr herausragende Abschlussarbeiten von Studierenden im Bereich der digitalen Signalverarbeitung und Systemtheorie aus. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem wissenschaftlichen und technischen Anspruch sowie dem Praxisbezug der Arbeit. Daneben fließen das Engagement der Studierenden und ihre Fähigkeit, interdisziplinär und im Team zu arbeiten, in die Bewertung ein.

Wissenschaftlicher Kontakt:

Professor Dr.-Ing. Gerhard Schmidt
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU)
Sonderforschungsbereich 1261 „Magnetoelectric Sensors: From Composite Materials to Biomagnetic Diagnostics“
Vorsitzender der Gesellschaft für angewandte Signalverarbeitung (GaS) e.V.
+49-431-880-6125
gus@tf.uni-kiel.de
www.dss.tf.uni-kiel.de

Junger Mann am PC
© Eric Elzenheimer

CAU-Elektrotechnikstudent Tjorben Lerg hat in seiner Bachelorarbeit ein Verfahren entwickelt, um Sensoren zur Magnetfeldmessung schneller als bisher zu charakterisieren.

 

Gruppenbild mit Urkundenübergabe
© Bastian Kaulen

Preisverleihung der Gesellschaft für angewandte Signalverarbeitung (GaS) e.V.: Der 2. Vorsitzende Dr.-Ing. Eric Elzenheimer (v.r.) übergibt dem Preisträger Tjorben Lerg die Urkunde für die beste Abschlussarbeit, im Beisein seiner Betreuerin Christin Bald und dem 1. Vorsitzenden Prof. Dr.-Ing. Gerhard Schmidt.

 

Weitere Informationen:

Sonderforschungsbereich 1261 „Magnetoelectric Sensors: From Composite Materials to Biomagnetic Diagnostics“, CAU
www.sfb1261.de

Über den CAU-Forschungsschwerpunkt KiNSIS:

Im Nanokosmos herrschen andere, quantenphysikalische, Gesetze als in der makroskopischen Welt. Strukturen und Prozesse in diesen Dimensionen zu verstehen und die Erkenntnisse anwendungsnah umzusetzen, ist das Ziel des Forschungsschwerpunkts »Nanowissenschaften und Oberflächenforschung« (Kiel Nano, Surface and Interface Science – KiNSIS) der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU). In einer intensiven interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Physik, Chemie, Ingenieurwissenschaften und Life Sciences könnten daraus neuartige Sensoren und Materialien, Quantencomputer, fortschrittliche medizinische Therapien und vieles mehr entstehen. www.kinsis.uni-kiel.de

Pressekontakt:
Julia Siekmann
Referentin für Wissenschaftskommunikation, Forschungsschwerpunkt Kiel Nano Surface and Interface Sciences (KiNSIS)