Christian Doppler Labor
für Messsysteme für raue Betriebsbedingungen

©Lunghammer/TU Graz

Die elektrische Messtechnik spielt seit der zweiten Hälfte des vorigen Jahrhunderts eine wesentliche Rolle, um industrielle Prozesse effizient und umweltfreundlich zu gestalten. Trotz der kontinuierlichen technischen Fortschritte im Bereich der Sensorik, der Schaltungstechnik und der Signalverarbeitung gibt es aber immer noch Messaufgaben, die nur mit unzureichender Genauigkeit oder gar nicht gelöst werden können.

Ziel des CD-Labors für Messsysteme für raue Betriebsbedingungen an der TU Graz ist es, zukunftsweisende Messtechnologien speziell für Messaufgaben in rauen Betriebs- und Umweltbedingungen zu entwickeln. Die messtechnischen Aufgaben und Fragestellungen des CD-Labors sind vielfältig und decken Anwendungsbereiche aus der Elektrotechnik, dem Maschinenbau, der Umwelttechnik, der Chemie und vielen weiteren ab. Hauptgründe für die nicht zufriedenstellend gelösten Messaufgaben sind oft das Fehlen eines geeigneten Sensors oder die dominante Präsenz von Störeinflüssen.

©voestalpine Stahl Donawitz
©voestalpine Stahl
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Dies kann besonders in Situationen mit rauen Betriebsbedingungen der Fall sein, die z.B. stark ausgeprägte Querempfindlichkeiten und Alterungseffekte hervorrufen oder erhebliche elektromagnetische Störeinstrahlungen und starke Rauschüberlagerungen bewirken. In diesen Anwendungsbedingungen geht das informationstragende Messsignal gegenüber dem Rauschen und den Störeinflüssen unter, man spricht von einem „Weak Signal Measurement Problem“. Etablierte Methoden der Messtechnik sind für diese Klasse von Messproblemen nur unzureichend geeignet, was zu schlechten Ergebnissen führt.

Die Vision des CD-Labors ist es, ein tiefgreifendes Verständnis über die Ursachen, Interaktionen und Auswirkungen von „Weak Signal Measurement Problems“ zu erarbeiten und darauf aufbauend zuverlässige messtechnische Lösungsansätze abzuleiten. Hierfür wird wegweisende Messtechnik zur Messung schwacher Signale entwickelt, um dadurch anwendungsspezifische Herausforderungen, z.B. in der Schwerindustrie oder in der Prüfstandstechnik, zu lösen. Die Forschungsaktivität umfasst die Untersuchung von Sensoreffekten, die zuverlässige Gestaltung von Messschaltungen, digitale Signal- und Informationsverarbeitung und ganzheitliche metrologische Analysen, um die Gesamtheit der Messanwendung und des Messsystems zu berücksichtigen.

Ausgewählte Veröffentlichungen

  • Conference publication
    A Shunt Based Low Frequency Current Sensing Approach at an Earthing Switch for
    Power Grid Applications

    A. Elsässer, M. Neumayer, B. Schweighofer, T. Bretterklieber, F. Grubinger, P. Schachinger, H. Wegleiter (2025)
    EUROSENSORS XXXVII: Proceedings
     
  • Peer reviewed journal
    Vectorized finite element matrix assembly and fast Jacobian operations for
    ATCA systems

    C. Fox and M. Neumayer
    Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, vol. 47, pp. 271 
     
  • Conference publication
    Design and Testing of Robust High-Temperature Eddy Current Sensor for Stopper
    Position Measurement in Continuous Casting

    G. Gruber, M. Neumayer, B. Schweighofer, T. Leitner, M. Berger, P. Moritsch G. Klösch and
    H. Wegleiter
    IEEE Sensors Journal 2025
     
  • Conference paper
    Evaluating Three Eddy Current Sensor Coils for Reduced Temperature and Humidity Effects
    G. Gruber, M. Neumayer, B. Schweighofer, T. Leitner, M. Berger, G. Klösch and H. Wegleiter
    I2MTC Conference 2025
     
  • Conference paper
    Design Aspects for Eddy Current Displacement Sensors in High Temperature Environments
    G. Gruber, M. Neumayer, B. Schweighofer, and H. Wegleiter
    IEEE Sensors Journal 2024
     
  • Paper: peer reviewed, oral presentation
    Measurement Methodology to Characterize Permittivity-Mass Concentration Relations of Aerated Bulk Materials
    T. Suppan, M. Neumayer, T. Bretterklieber, H. Wegleiter and S. Puttinger
    IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), 2021, pp. 1-6, doi: 10.1109/I2MTC50364.2021.9460057.
    INSPEC Accession Number: 20895037
    Conference Location: Glasgow, United Kingdom
     
  • Paper: peer reviewed, poster presentation
    Performance Assessment Framework for Electrical Capacitance Tomography Based Mass Concentration Estimation in Pneumatic Conveying Systems
    T. Suppan, M. Neumayer, T. Bretterklieber, H. Wegleiter and S. Puttinger
    IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), 2021, pp. 1-6, doi: 10.1109/I2MTC50364.2021.9459986
    INSPEC Accession Number: 20894942
    Conference Location: Glasgow, United Kingdom
     
  • Article:
    A Model-Based Analysis of Capacitive Flow Metering for Pneumatic Conveying Systems: A Comparison between Calibration-Based and Tomographic Approaches
    T. Suppan, M. Neumayer, T. Bretterklieber, S. Puttinger and H. Wegleiter
    Sensors 2022, 22(3), 856; https://doi.org/10.3390/s22030856
     
  • Paper:
    Analysis of Sensor Effects for a Position Measurement System in Harsh Environments
    G. Gruber, M. Neumayer, B. Schweighofer, T. Leitner, M. Berger, G.Klösch and H. Wegleiter
    IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), 2022,
    doi:
    10.1109/I2MTC48687.2022.9806484
     
  • Paper:
    Investigation of Accuracy Requirements for Delta Differential Capacity and Voltage Measurements of Li-Ion Batteries
    D. Schürholz, B. Schweighofer, M. Neumayer, A. Klug, R. Teichmann and H. Wegleiter
    IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), 2022, doi: 10.1109/I2MTC48687.2022.9806508
     
  • Paper:
    Lab Investigation of Thermal Anemometers for Mass Flow Measurements in Harsh Operating Conditions
    G. Benincasa, C. Gabauer, M. Neumayer, B. Schweighofer, T.Leitner, M. Berger, G. Klösch and H. Wegleiter
    IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), 2022, doi: 10.1109/I2MTC48687.2022.9806491
     
  • Paper:
    Acoustic Condition Monitoring: Signal Analysis for Large Machinery Halls
    C. Pichler, M. Neumayer, B. Schweighofer, C. Feilmayr, S. Schuster, S. Puttinger and H. Wegleiter
    IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), 2022, doi : 10.1109/I2MTC48687.2022.9806680
     
  • Article:
    TC-09 Subcommittee: Capacitive Sensors
    M. Neumayer, T. Bretterklieber, and H. Wegleiter
    IEEE Instrumentation & Measurement Magazine, vol. 25, no. 8, pp. 10–15, 2022,
    doi: 10.1109/MIM.2022.9908273
     
  • Paper:
    Metrological Analysis of a Contactless Inductive Position Measurement System
    IEEE Sensors Applications Symposium (SAS), pp. 1-6, 2022,
    doi: 10.1109/SAS54819.2022.9881383
     
  • Paper:
    Determination of Cycle to Cycle Battery Degradation with High-Precision Measurements
    Appl. Sci. 2022, 12, 11876,
    doi: 10.3390/app122311876
     
  • Paper:
    Optimized Component Models for Photovoltaic and Energy Storage System Simulations
    Elsevier - Solar Energy, 249:559 - 568, 2023,
    doi: 10.1016/j.solener.2022.12.007
     
  • Paper:
    Fast Numerical Techniques for FE Simulations in Electrical Capacitance Tomography
    In 20th International IGTE Symposium on Computational Methods in Electromagnetics and Multiphysics, 2022
     
  • Master Thesis:
    Investigation of Energy Constrained Thermal Anemometry for Flow Measurement in Harsh Environments
    C. Gabauer
    Master Thesis, Graz University of Technology, completed April 2022
     
  • Master Thesis:
    Design and Metrological Validation of an Inductive 3-D-Position Sensor for Harsh Environments
    S. Tagger
    Graz University of Technology, completed September 2021
     
  • Master Thesis:
    Electro Magnetic Acoustic Resonance for Thickness Gauging
    D. Auer
    Graz University of Technology, finished 2024
     
  • Master Thesis:
    Moisture content measurement in industrial pneumatic conveying processes
    J. Dornhofer
    Graz University of Technology, finished 2025
     
  • Master Thesis:
    Conceptual Design and Construction of a Calorimeter for Aging Determination of Li-Ion
    Batteries

    A. Elsässer
    Graz University of Technology, finished 2024
     
  • Master Thesis:
    Non-Contact Thickness Gauging of Copper Moulds for Continuous Casting by Means
    of Electro Magnetic Acoustic Resonance

    A. Hochedlinger
    Graz University of Technology, finished 2025
     
  • Master Thesis:
    Wireless Sensor Node Network for Acoustic Condition Monitoring in Large Scale Production Facilities
    T. Schwar
    Graz University of Technology, finished 2024
     
  • PhD Thesis:
    Inverse capacitive flow metering in industrial pneumatic conveying processes
    T. Suppan
    Graz University of Technology, finished March 2024
     
  • PhD Thesis:
    Uncertainty Evaluation of an Optoelectronic Strain Measurement System for Flywheels
    M. Rath
    Graz University of Technology, finished October 2025

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