3.Simulation

Simulation von Materialien und Sensoren

Wie genau sich ein Sensor im Magnetfeld verhält, ist vor allem bei der Kombination verschiedener Materialen schwer vorauszusagen. Anstatt alle möglichen Kombinationen herzustellen und zu testen, werden im SFB Simulationen eingesetzt, um das Verhalten bestimmter Materialkombinationen und Sensorformen abzuschätzen. So können vielversprechende Ansätze schon lange vor der eigentlichen Herstellung im Reinraum ausgemacht werden.

Um Sensoren möglichst genau simulieren zu können, müssen sowohl magnetische, elektrische und mechanische Materialeigenschaften als auch Geometrieparameter einbezogen werden. Solche Multiphysik-Simulationen werden mit analytischen Methoden oder der Finite-Elemente-Methode durchgeführt. So wird zum Beispiel ein Biegebalken-Sensor mit einem Gitternetz in Einzelelemente unterteilt, für die dann die elektrischen, magnetischen und mechanischen Differentialgleichungen gelöst werden.

Viele verschiedene Parameter beeinflussen die Messeigenschaften eines Sensors: Seine Form und Größe, die Steifigkeit des verwendeten Materials und die Anordnung der Messelektroden auf dem Sensor beeinflussen die Messung ebenso wie die Halterung oder der Luftdruck. All solche Parameter werden in einem Modell zusammengefügt, um die wechselseitigen Einflüsse der einzelnen Parameter analysieren zu können. Die theoretischen Modelle werden anhand der Messdaten echter Sensoren überprüft.