Messsystemtechnik

Ansprechpartner

Bahr, Leo © Urheberrecht: Lehrstuhl fuer Technische Thermodynamik der RWTH Aachen

Name

Leo Bahr

Gruppenleiter Messsystemtechnik

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+49 241 80 98170

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“Wie können technische Prozesse effizient und präzise charakterisiert werden - ohne diese dabei zu beeinflussen?”

Mit dieser Fragestellung beschäftigen wir uns in der Arbeitsgruppe Messsystemtechnik. Unser Fokus liegt auf der Entwicklung berührungsloser optischer Messmethoden und -systeme. Optische Messungen erlauben die direkte Untersuchung thermodynamischer und anderer technischer Prozesse ohne durch das Einbringen von Messfühlern oder die Entnahme von Probenmaterial den Prozess zu stören. Die eingesetzten in-situ-Messtechniken können Prozesse örtlich und/oder zeitlich fein aufgelöst analysieren.

Zu den relevanten Parametern gehören sowohl Zustandsgrößen wie Temperatur, Druck und Zusammensetzung sowie dynamische Prozessgrößen wie Durchfluss und Reaktionsgeschwindigkeit. Des Weiteren können auch Edukt- und Produkteigenschaften wie Reinheit und Morphologie bestimmt werden.

 

Anwendung

Zuverlässige experimentelle Daten sind sowohl für die Grundlagenforschung (z.B. für den Aufbau und die Validierung von Prozessmodellen) als auch für eine optimale ressourcen-effiziente Prozessführung und Qualitätssicherung bestehender industrieller Prozesse unerlässlich.

Die Anwendungsfelder unserer Messtechniken reichen daher von der Untersuchung von grundlegenden stofflichen Eigenschaften, über die Analyse von Transportprozessen in Gemischen bis hin zum Monitoring von Reaktionen in verfahrenstechnischen Anlagen oder dem Einsatz in der Umweltanalytik.

 

Forschungsansatz

Forschungsansatz für spektroskopische Messtechniken Urheberrecht: © Lehrstuhl fuer Technische Thermodynamik der RWTH Aachen

Für die Entwicklung innovativer messtechnischer Lösungen verfolgen wir einen breiten Ansatz, der die gesamte Messkette von der Signalanregung über die Signaldetektion bis hin zur Signalauswertung mit einbezieht. Die Optimierung und Abstimmung der einzelnen Bausteine zueinander, angepasst an die jeweilige Messaufgabe, ermöglichen Messungen von höchster Qualität.

Neben dem Einsatz von kommerziellen Gesamtsystemen entwickeln wir deshalb auf bestimmte Anwendungen individuell zugeschnittene Messsysteme. Zusätzlich zur Hardware entscheidet, vor allem bei spektroskopischen Methoden, die Signalauswertung über die Güte der Messinformationen. Abhängig von der Ausgangsdatenlage setzen wir dabei auf eigens entwickelte Tools wie das physikalisch-basierte „Indirect Hard Modelling“ (IHM) oder auch datengetriebene machine learning Ansätze.

Speziell für die Stoffdatenbestimmung kombinieren wir unsere optischen Messtechniken mit mikro-fluidischen Aufbauten, was die schnelle und effiziente Vermessung z. B. von Phasengleichgewichten oder Transporteigenschaften unter minimalem Materialeinsatz ermöglicht. Zusätzlich zu unseren optischen Methoden nutzen wir ebenfalls Standard-Analytik wie GC und HPLC als Referenzmesstechniken.

 

Methodenüberblick

  • Raman-Spektroskopie
  • UV-VIS Absorptionsspektroskopie
  • Polarimetrie
  • Mikro-Fluidik
  • Gas-Chromatographie (GC)
  • Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC)
  • Modellgestützte Experimentelle Analyse (MEXA)
 

Lehre

Für Studierende: Besuchen Sie gerne unsere Vorlesungen Raman-Spektroskopie in der Energie- und Verfahrenstechnik und Grundlagen optischer Strömungsmessverfahren, um mehr über optische Messmethoden zu erfahren!

 

Aktuelle Projekte

CATO2 - Untersuchungen zur Kinetik der CO2 Wäsche
Flexible microfluidic platform for thermophysical property data of electrolytes
Messung und Modellierung von Diffusion in flüssigen Mehrkomponentensystemen
Methodenentwicklung zur präzisen Online-Auswertung von Ramanspektren
Modellgestützte optimale Versuchsplanung
Schnelle Vermessung von Mehrkomponentendiffusion mittels Mikrofluidik
Tailor-Made Fuels from Biomass - Dampf-Flüssig-Gleichgewichte
Tailor-Made Fuels from Biomass – Effiziente Bestimmung von Flüssig-flüssig-Gleichgewichten
 

Abgeschlossene Projekte

Messung von Diffusion in flüssigen Mehrkomponentensystemen mit 1D Ramanspektroskopie
Modellierung und Design von schaltbaren Mikrogelen – Volumenänderungskinetik
Tailor-Made Fuels from Biomass – NO und Temperaturmessungen im Zentrum eines gezündeten Dieseljets unter Verwendung von Biokraftstoffen