Detektorarray

Als Detektorarray oder Sensorarray wird eine Gruppe von Sensoren (Detektoren) bezeichnet, die in der Regel in einem bestimmten geometrischen Muster angeordnet sind und zur Erfassung und Verarbeitung elektromagnetischer oder akustischer Signale verwendet werden. Es werden mehrere, teils verschiedenartige Sensoren miteinander verknüpft, um ein Signal effektiver und/oder auf mehreren Kanälen empfangen zu können.

Aufbau

Detektorarrays gibt es in verschiedenen geometrischen Aufbauarten, einschließlich linearer, kreisförmiger, ebener, zylindrischer und sphärischer Arrays. Es gibt auch Detektorarrays mit beliebiger Konfiguration, die komplexere Signalverarbeitungstechniken für die Parameterschätzung erfordern.

Anwendung

Der Vorteil der Verwendung eines Detektorarrays mit gleichartigen Sensoren gegenüber einem einzelnen Sensor liegt darin, dass die Signalstärke und -qualität verbessert wird. Bei Verwendung von verschiedenartigen Sensoren liegt der Vorteil darin, dass ein Array neue Dimensionen zur Beobachtung hinzufügt, was die Schätzung (genauestmögliche Bestimmung) von mehr Parametern ermöglicht und die Schätzgenauigkeit verbessert wird. Zudem kann ein Detektorarray häufig schneller reagieren als ein einzelner Sensor. Beispielsweise kann ein Array aus Radioantennenelementen, das für Beamforming eingesetzt wird, den Antennengewinn in Richtung des Signals erhöhen und gleichzeitig den Gewinn in anderen Richtungen verringern, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) verbessert wird, indem das Signal kohärent verstärkt wird. Ein weiteres Anwendungsgebiet für Detektorarrays ist die Schätzung der Einfallsrichtung elektromagnetischer Wellen. Das zugehörige Verarbeitungsverfahren wird als Arraysignalverarbeitung bezeichnet. Detektorarrays werden außerdem auch in der Fingerabdruckerkennung eingesetzt, bei der chemische Detektorarrays mehrere chemische Sensoren in komplexen Gemischen oder Umgebungen nutzen. Mithilfe der Arraysignalverarbeitung können die zeitlichen und räumlichen Eigenschaften und Parameter der einfallenden Signale, die durch Rauschen gestört und in den vom Detektorarray erfassten Daten verborgen sind, geschätzt und sichtbar gemacht werden. Dies wird als Parameterschätzung bezeichnet. Anwendungsbeispiele für die Arraysignalverarbeitung umfassen Radar/Sonar, drahtlose Kommunikation, Seismologie, Zustandsüberwachung von Maschinen, astronomische Beobachtungen, Fehlerdiagnose und mehr.

Beispiele für Detektorarrays

Antennenarrays

Akustische Arrays

Weitere Arrays

Einzelnachweise

  1. 1 2 3 4 5 detector array. Photonics Media, abgerufen am 15. Februar 2025.
  2. ↑ Cross-Reactive Chemical Sensor Arrays. American Chemical Society, abgerufen am 15. Februar 2025.