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Vergleich verschiedener piezoelektrischer Dünnschichtsensoren für SONAR-Anwendung

* Presenting author
Day / Time: 21.03.2019, 09:20-09:40
Room: Saal 6
Typ: Vortrag (strukturierte Sitzung)
Abstract: Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für digitale Signalverarbeitung, dem Lehrstuhl für Anorganische Funktionsmaterialien und in Kooperation mit der Wehrtechnischen Dienststelle 71 der Bundeswehr wurden Wasserschallmessungen von piezoelektrischen Dünnschichtsensoren analysiert. Die verwendeten Sensoren unterschieden sich nach Art der verwendeten piezoelektrischen Materialien (AlN, AlScN und PZT). Die Flächengröße der aktiven Schicht war ebenfalls variabel. Als Referenz wurden Aufnahmen von Hydrophonen TC4050 von Reson verwendet. In einem definierten Messablauf wurden die Dünnschichtsensoren und Referenzhydrophone mit CW- bzw. LFM-Pulsen der Dauer 20 ms bzw. 500 ms im Vorbeifahren aus unterschiedlichen Entfernungen und Einfallswinkeln im Sognefjord, Norwegen, beschallt. Bei den gewonnenen Aufnahmen wurde eine SNR-Schätzung durchgeführt. Durch zusätzliche Abschätzung der interferierenden Signale und der Rauschanteile in nutzsignalfreien Zeitbereichen bei Referenzhydrophonen und Dünnschichtsensoren konnte die Robustheit der Frequenzgangschätzung der Sensoren verbessert werden. SNR-technisch unterlagen alle Dünnschichtsensoren den Referezhydrophonen. Eine gute Performance zeigten die AlN- und die AlScN- Sensoren dennoch. Die PZT-Sensoren wiesen geringstes SNR auf. Die betragsmäßige Frequenzgangschätzung anhand der Aufnahmen von LFM-Pulsen mit zusätzlicher Mittelung über alle Pings ergab für Sensoren gleicher Art ähnliche Verläufe.