AT511171A1

AT511171A1 - SENSOR FOR THE CONTACTLESS MEASUREMENT OF TEMPERATURES THROUGH THE USE OF FIRST-ORDER PHASE TRANSITIONS

Info

Publication number: AT511171A1
Application number: AT3372011A
Authority: AT
Original assignee: Suess Dieter Dr
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2012-09-15

Abstract

Die Messung von Temperaturen insbesondere die Detektion der Überschreitung beziehungsweise Unterschreitung einer kritischen Temperatur ist für viele Bereiche von großer Bedeutung. Die Erfindung löst das Problem, der Detektion einer kritischen Temperatur dadurch, dass bei Überschreitung bzw. Unterschreitung eine Substanz von der festen in die flüssigen Phase übergeht bzw. von der flüssigen Phase in die feste Phase übergeht. Dadurch werden magnetische Teilchen in dem Sensor derartbeeinflusst, dass diese sich auf Grund der magnetischen Wechselwirkung mechanisch bewegen. Diese mechanische Bewegung führt zu einer Änderung des magnetischen Streufeldes, welches wiederum auf einen Resonator wirken kann. Dieses Streufeld verändert die Resonanz des Resonators. Die Resonanz des Schwingkreises kann drahtlose ausgelesen werden. Somit kann drahtlose detektiert werden, ob eine kritische Temperatur Überschritten bzw. Unterschritten wurde.The measurement of temperatures, in particular the detection of exceeding or falling below a critical temperature, is of great importance for many areas. The invention solves the problem of detecting a critical temperature in that when it exceeds or falls short of a substance from the solid into the liquid phase passes or passes from the liquid phase into the solid phase. As a result, magnetic particles in the sensor are influenced such that they move mechanically due to the magnetic interaction. This mechanical movement leads to a change of the magnetic stray field, which in turn can act on a resonator. This stray field changes the resonance of the resonator. The resonance of the resonant circuit can be read out wirelessly. Thus, wireless can be detected as to whether a critical temperature has been exceeded or undershot.

Description

Sensor zum kontaktlosen Messen von Temperaturen durch Verwendung von Phasenübergängen erster OrdnungSensor for contactless measurement of temperatures by using first-order phase transitions

Die Erfindung betrifft die Überwachung von Temperaturen und insbesondere eine dafür geeignete Vorrichtung entsprechend dem einleitenden Teil des Anspruches 1.The invention relates to the monitoring of temperatures and in particular a device suitable therefor according to the introductory part of claim 1.

Die Messung von Temperaturen insbesondere die Detektion der Überschreitung beziehungsweise Unterschreitung einer kritischen Temperatur ist für viele Bereiche von großer Bedeutung. Für Produkthaftungsfragen sowie Prozessüberwachung kann bei Wissen über kritische Temperaturen die überschritten bzw. unterschritten wurden, Aussagen getroffen werden ob Grenzwerte eingehalten wurden. So ist beispielsweise die Temperaturmessung in Autoreifen für die Verkehrssicherheit von großer Bedeutung um auf eine Fehlfunktion vorzeitig reagieren zu können.The measurement of temperatures, in particular the detection of exceeding or falling below a critical temperature, is of great importance for many areas. For product liability issues as well as process monitoring, it is possible to make statements as to whether limit values have been adhered to if critical temperatures are exceeded or exceeded. For example, the temperature measurement in car tires for traffic safety is of great importance in order to react prematurely to a malfunction.

Ein anderes Beispiel ist die gesetzlich vorgeschriebene Überwachung von Lebensmitteltransporten und Medikamentetransporten, wo die Einhaltung der vorgeschriebenen Toleranzen der Temperatur protokolliert werden muss. Bei der Überwachung von Kühlketten ist meist nicht die aktuelle Temperatur von Interesse, sondern die Frage, ob die Temperatur des Produkts während des gesamten Logistikprozesses einen zulässigen Maximalwert bzw. Minimalwert überschritten hat. Hierzu werden Indikator-Etiketten am Produkt angebracht. Diese Indikatoren verändern dauerhaft ihre Farbe, falls die zulässige Maximaltemperatur überschritten wurde.Another example is the legally required monitoring of food transports and drug transports, where compliance with the prescribed tolerances of the temperature must be recorded. When monitoring cold chains, it is usually not the current temperature that is of interest, but the question of whether the temperature of the product has exceeded a permissible maximum value or minimum value during the entire logistics process. Indicator labels are attached to the product for this purpose. These indicators change color permanently if the maximum allowable temperature has been exceeded.

All diese Indikatoren haben den Nachteil, dass sie schlecht automatisierbar auslesbar sind.All these indicators have the disadvantage that they are poorly automatable readable.

Ein zusätzliches Problem dieser Systeme ist die aufwändige Logistik, sodass die meisten Indikatoren schon im gekühlten ustand an den Lebensmittelverpacker geliefert werden müssen. Eine Ausnahme bilden Farbindikatoren, die mit UV-Licht erst nach dem Abpacken der Lebensmittel aktiviert werden können. Es muss aber dann im Anschluss noch ein UV-Filter am Indikator angebracht werden, um eine Reaktivierung durch das Tageslicht zu verhindern.An additional problem of these systems is the complex logistics, so that most of the indicators already have to be delivered to the food packer in the cooled state. An exception are color indicators that can only be activated with UV light after the food has been packaged. However, a UV filter must then be attached to the indicator in order to prevent reactivation by daylight.

Die Erfindung hat die Aufgabe, dieses Problem zu lösen und schlägt dazu vor, dass der Sensor ein Sensormaterial umfasst, das magnetische Teilchen bzw, Partikel und eine Flüssigkeit beinhaltet. Bei Über bzw. Unterschreitung der kritische Temperatur 1 ** + · · * 4 ·The invention has the object of solving this problem and proposes that the sensor comprises a sensor material which contains magnetic particles or particles and a liquid. When exceeding or falling below the critical temperature 1 ** + · · * 4 ·

wird tritt ein Phasenübergang der Flüssigkeit auf, der zu einer Änderung des magnetischen Zustands des Sensormaterials führt. In machen Ausführungen beinhaltet der Sensor mindestens ein weichmagnetisches Material, welches als Antwort auf ein externes zeitveränderliches magnetisches Feld eine periodisch veränderliche Magnetisierung aufweist, und dass der Detektor das vom Sensormaterial oder weichmagnetischen Material ausgesandte magnetische Feld detektiert, das zur Identifikation der Temperatur dient.a phase transition of the liquid occurs which leads to a change in the magnetic state of the sensor material. In some embodiments, the sensor includes at least one soft magnetic material having a periodically variable magnetization in response to an external time varying magnetic field, and the detector detecting the magnetic field emitted by the sensor material or soft magnetic material used to identify the temperature.

Die vorgeschlagenen Sensoren können drahtlos ausgelesen werden. Bei der Verwendung als Kühlkettenüberwachungssensoren haben sie den weiteren Vorteil, dass sie im Unterschied zu anderen gebräuchlichen Temperaturindikatoren nicht schon im gekühlten Zustand geliefert werden. Die Sensoren können vor Ort nach dem Tiefkühlen aktiviert werden (z.b durch mechanisches Anbringen oder Abbrechen von Teilen des Sensors, magnetische Felder und tiefen bzw. hohen Temperaturen). Dies spart Energie und Kosten. Der Sensor ist ein passives Element, das weder eine eigene Energieversorgung noch sonstige elektronische Elemente benötigt.The proposed sensors can be read wirelessly. When used as cold chain monitoring sensors, they have the further advantage that unlike other common temperature indicators they are not already delivered in the cooled state. The sensors can be activated on site after freezing (eg by mechanically attaching or breaking parts of the sensor, magnetic fields and low or high temperatures). This saves energy and costs. The sensor is a passive element that requires neither its own power supply nor other electronic elements.

Eine Ausgestaltung der Erfindung kann die folgenden wesentlichsten Bestandteile des Sensors enthalten: (i) Ein magnetostriktives Resonatorplättchen (30), dessen Resonanzfrequenz von dem angelegten Magnetfeld abhängt; (ii) Eine Flüssigkeit die beim Gefrieren oder Auftauen Magnete oderAn embodiment of the invention may include the following essential components of the sensor: (i) a magnetostrictive resonator plate (30) whose resonant frequency depends on the applied magnetic field; (ii) A liquid used in freezing or thawing magnets or

Magnetpartikeln beeinflusst, sodass das resultierende Magnetfeld verändert wird, welches auf das magnetostriktive Plättchen wirkt.Magnetic particles influenced, so that the resulting magnetic field is changed, which acts on the magnetostrictive plate.

Das Resonatorplättchen besteht aus einem magnetostriktiven Material, das in einer Schutzhülle so eingebracht ist, dass das Plättchen mechanisch frei schwingen kann. Magnetostriktive schwingende Plättchen an sich werden in der Diebstahls-Sicherungstechnologie, siehe (Herzer 2001), in Bibliotheken oder in Kaufhäusern verwendet. Magnetostriktive Plättchen wurden bereits zur Bestimmung von Temperatur, Druck nämlich Druck in Fluiden und zur Verwendung für biologische und chemische Sensoren vorgeschlagen, siehe (Zeng 2007) und (Walker 2003). Ein magnetostriktives Element ändert seine geometrische Ausdehnung als Funktion des angelegten Magnetfeldes. Somit kann durch einen magnetischen Feldpuls das Plättchen gedehnt werden. Der Feldpuls kann beispielsweise mit einer Sendespule, 2 «4»· (Ml • · • * *· * · # die in die Nähe des Resonatorplättchens gehalten wird, erzeugt werden. Nach Abschalten des Feldes schwingt das ausgedehnte Sensorelement zurück. Die Schwingungsfrequenz bzw. Resonanzfrequenz ist für den magnetischen Sensor charakteristisch und hängt von dem angelegten Magnetfeld oder auch Temperatur ab. Das mechanisch schwingende Resonatorplättchen sendet, wieder auf Grund des Effekts der Magnetostriktion, ein magnetisches Wechselfeld aus. Dieses Magnetfeld kann mit einem Magnetfeldsensor z.B. einer Spule berührungsfrei delektiert werden. Das Signal des Sensors kann noch 1-2 m entfernt vom Magnetfeldsensor empfangen werden.The Resonatorplättchen consists of a magnetostrictive material, which is placed in a protective cover so that the plate can vibrate mechanically free. Magnetostrictive vibrating plates per se are used in theft security technology, see (Herzer 2001), in libraries or in department stores. Magnetostrictive plates have already been proposed for the determination of temperature, pressure, namely pressure in fluids and for use in biological and chemical sensors, see (Zeng 2007) and (Walker 2003). A magnetostrictive element changes its geometric extent as a function of the applied magnetic field. Thus, by a magnetic field pulse, the platelets are stretched. The field pulse can be generated, for example, by means of a transmitting coil which is held in the vicinity of the resonator plate, and after the field has been switched off, the extended sensor element oscillates back. Resonance frequency is characteristic for the magnetic sensor and depends on the applied magnetic field or temperature.The mechanically vibrating resonator plate emits, again due to the effect of magnetostriction, an alternating magnetic field.This magnetic field can be detected without contact with a magnetic field sensor such as a coil. The sensor signal can be received 1-2 meters away from the magnetic field sensor.

Weiteres beinhaltet diese Ausgestaltung des Sensors magnetische Teilchen bzw. einen Magneten der in einer Flüssigkeit gelagert ist. Wird die Flüssigkeit unter den Gefrierpunkt abgesenkt, erstarrt diese Flüssigkeit und fixiert die Position und Orientierung des Magneten.Furthermore, this embodiment of the sensor includes magnetic particles or a magnet which is stored in a liquid. When the fluid is lowered below freezing, this fluid solidifies and fixes the position and orientation of the magnet.

Wird der Magnet vor dem Einfrieren magnetisiert und wird während des Gefrierens ein zusätzlichen äußeren Magnetfeld angelegt, kann der Magnet, in jede beliebige Magnetisierungsrichtung eingefroren werden.If the magnet is magnetized before freezing and an additional external magnetic field is applied during freezing, the magnet can be frozen in any direction of magnetization.

Alternativ, kann im eingefroren Zustand alternativ durch Anlegen eines starken Magnetpulses die Magnetisierung des Magneten in die Richtung des Magnetfeldpulses magnetisiert werden. Befindet sich neben dem eingefrorenem Magneten ein weiterer Magnet der im Sensor fixiert ist, wird beim Auftauen die Position bzw. die Orientierung des Magneten verändert, sodass die magnetische Energie minimiert wird,Alternatively, in the frozen state, alternatively, by applying a strong magnetic pulse, the magnetization of the magnet can be magnetized in the direction of the magnetic field pulse. If, in addition to the frozen magnet, another magnet is fixed in the sensor, the position or the orientation of the magnet is changed during thawing, so that the magnetic energy is minimized,

Durch die Änderung der magnetischen Ausrichtung bei Überschreiten / Unterschreiten der kritischen Temperatur ändert sich das magnetische Streufeld, das auf das Resonatorplättchen wirkt. Konsequenterweise ändert sich dadurch die Resonanzfrequenz des Resonatorplättchens. Aus der Änderung derBy changing the magnetic orientation when exceeding / falling below the critical temperature, the stray magnetic field, which acts on the Resonatorplättchen changes. Consequently, this changes the resonant frequency of the resonator plate. From the change of

Resonanzfrequenz kann somit auf die Temperatur und bei einer speziellen Ausgestaltung des Biasplättchens auch auf die Überschreitung bzw. Überschreitung einer kritischen Temperatur geschlossen werden.Resonance frequency can thus be concluded on the temperature and in a special embodiment of Biasplättchens also on the exceeding or exceeding of a critical temperature.

Viele Flüssigkeiten zeigen das Phänomen von Supercooling, das heisst, die Absenkung der Temperatur einer Flüssigkeit unter den Gefrierpunkt, ohne dass diese erstarrt. Dieser Effekt beschränkt die Genauigkeit von vielen chemischen Indikatoren für die Überwachung der Überschreitung von kritischen Temperaturen (Wendell 3 * · 1981). Um dieses Problem zu minimieren können als Flüssigkeiten organische Verbindungen verwendet werden, wie zum Beispiel Verbindungen aus Tabelle 1.Many liquids show the phenomenon of supercooling, that is, the lowering of the temperature of a liquid below the freezing point without it solidifying. This effect limits the accuracy of many chemical indicators for monitoring the exceedance of critical temperatures (Wendell 3 * · 1981). To minimize this problem, organic liquids can be used as liquids, for example compounds from Table 1.

Tabelle 1: Gefrierpunkt verschiedener Organischer Verbindungen (Wendell 1981).Table 1: Freezing point of various organic compounds (Wendell 1981).

Organische Verbindung Gefrierpunkt (°C) Octyl Caprylate -18.5 Heptyl Caprylate -17 Hexyl Lau rate -11.5 Isopropyl Myrisate -4.5 Octyl Caprate -3.5 Butyl Mysristate 0 Decyl Caprate 6 Ethyl Myristate 7 Isopropyl Palmitate 10 Lauryl Caprate 19.5 Butyl Stearate 20.5 Decyl Myristate 21.5 Octadecyl Acetate 29 Lauryl Palmitate 35.5 Cetyl Palmitate 49Organic Compound Freezing point (° C) Octyl Caprylate -18.5 Heptyl Caprylate -17 Hexyl Lava rate -11.5 Isopropyl Myrisate -4.5 Octyl Caprate -3.5 Butyl Mysristate 0 Decyl Caprate 6 Ethyl Myristate 7 Isopropyl Palmitate 10 Lauryl Caprate 19.5 Butyl Stearate 20.5 Decyl Myristate 21.5 Octadecyl Acetate 29 Lauryl Palmitate 35.5 Cetyl Palmitate 49

Eventuell beinhaltet der Sensor einen weiteren Permanentmagnet, um den Arbeitspunkt des Sensors einzustellen. Trotz dieser praktischen Bedeutung ist er für das der Erfindung zugrundeliegendem Konzept nicht so wichtig. Sowohl das Resonatorplättchen als auch das Biasplättchen benötigen meist ein gewisses äußeres Feld, um die gewünschte Funktionalität zu zeigen.The sensor may include another permanent magnet to adjust the operating point of the sensor. Despite this practical significance, it is not so important for the concept underlying the invention. Both the resonator plate and the bias plate usually require some external field to show the desired functionality.

Durch die Anordnung von mehreren Sensoren lässt sich der Einfluss des Erdmagnetfeldes auf das Signal kompensieren.By arranging several sensors, the influence of the earth's magnetic field on the signal can be compensated.

Die Bestandteile des Sensors der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung können in verschiedenster Form, z.B. als Plättchen realisiert sein, wobei die Bezeichnung „Plättchen“ wegen der naheliegenden Form dieser Bauteile verwendet, ohne dass es notwendig wäre, diese wirklich so auszubilden. So können die Materialien beispielsweise auch in Drahtformen realisiert werden.The components of the sensor of the sensor device according to the invention can be used in a wide variety of forms, e.g. As platelets, the term "platelets" is used because of the obvious shape of these components, without the need to actually form them. For example, the materials can also be realized in wire forms.

Nachstehend sind Beispiele für geeignete Materialien zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Sensors angegeben. 4 * * * * * * *The following are examples of suitable materials for constructing a sensor according to the invention. 4 * * * * * * *

Resonatorplättchen: Magnetostriktives Material. Kann z.B. ein amorphes Plättchen sein. Legierungen die Fe, Co, Ni, Tb, Cu, Dy, Pd, B, P, C bzw. Gd enthalten sind möglich. Es kann auch ein nanokristallines Plättchen sein mit Korngrößen zwischen 1nm und 1 Mikrometer und Tb, Dy, Fe, Co, Ni, B, P, C, Gd, Si, B, Nb bzw. Mo enthalten.Resonator Plate: Magnetostrictive Material. Can e.g. be an amorphous platelet. Alloys containing Fe, Co, Ni, Tb, Cu, Dy, Pd, B, P, C or Gd are possible. It can also be a nanocrystalline plate with grain sizes between 1 nm and 1 micrometer and Tb, Dy, Fe, Co, Ni, B, P, C, Gd, Si, B, Nb or Mo included.

Permanentmagnetisches Plättchen: Ist ein Permanentmagnet und dient zum Einstellen des Arbeitspunktes. Brauchbar sind beispielsweise Alnico Magnete, Legierungen auf der Basis von Fe-Oxid, Barium/Strontium-Carbonate, Ticonal, Verbindungen, die Sm, Ni, Co, Nd, Fe bzw. B enthalten.Permanent Magnetic Plate: Is a permanent magnet and is used to set the operating point. For example, Alnico magnets, alloys based on Fe oxide, barium / strontium carbonates, ticonal, compounds containing Sm, Ni, Co, Nd, Fe or B are useful.

Magnete beziehungsweise Magnetteilchen: Diese können aus Materialien wie das permanentmagnetische Plättchen sein.Magnets or magnetic particles: These can be made of materials such as the permanent magnetic plate.

Flüssigkeit die einen Phasenübergang in dem zu überwachenden Temperaturbereich zeigt: Die meisten Flüssigkeiten eigenen sich für diese Aufgabe. So können beispielsweise Alkohol (Ethanol) -Wassergemische verwendet werden um den Gefrierpunkt in einen großen Bereich einzustellen, Wasser-Salz Gemische, Glyzerin oder auch organische Verbindungen wie in Tabelle 1. Aufgelistet. Um die Unterschreitung einer kritischen Temperatur detektieren zu können ist die Unterbindung von Supercooling notwending. Neben der schon erwähnten Verwendung der organischen Materialien können auch nicht organische Flüssigkeiten verwendet werden, mit geeigneten Eisbildenten Substanzen, die als Nukleationskeime dienen. So wird in Deuterium Dioxide (schweres Wasser) mit den Eisnukleation Proteinen von Pseudomonas syringae verwendet (Kagan 2009).Liquid showing a phase transition in the temperature range to be monitored: Most liquids are suitable for this task. Thus, for example, alcohol (ethanol) -water mixtures can be used to set the freezing point in a wide range, water-salt mixtures, glycerol or organic compounds as listed in Table 1. Listed. In order to detect the drop below a critical temperature, the suppression of supercooling is necessary. In addition to the already mentioned use of organic materials and non-organic liquids can be used with suitable Eisbildenten substances that serve as nucleation. For example, in deuterium dioxides (heavy water), ice nucleation uses proteins from Pseudomonas syringae (Kagan 2009).

In (Johnson 1980) wird die Verwendung von Kupdersulfat als Eisbildende Substanz vorgeschlagen. Eine weiter bekannte Möglichkeit ist die Verwendung von Silberiodid, die Supercooling bei Wasser auf ca. -1°C limitiert (Chen 1999).(Johnson 1980) proposes the use of copper sulfate as an ice-forming substance. Another well-known possibility is the use of silver iodide, which limits supercooling with water to about -1 ° C (Chen 1999).

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt dabeiThe invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. It shows

Fig. 1: eine schematische Schrägrissdarstellung eines Sensors.Fig. 1: a schematic oblique view of a sensor.

Fig. 2: Aufsicht des Sensors im nicht ausgelösten Zustand (Kühlekette nicht unterbrochen), wobei die obere Verdeckung nicht dargestellt ist, um die Magnete zu zeigen. 5 • * * 9 * · * I » ♦ » • * * • ♦ » « · * « * · *»t# «»*« «« * * · · « ♦ · * « * • · « · • « · · *·♦ «Μ * «Fig. 2: Top view of the sensor in the untripped state (cooling chain not interrupted), wherein the upper cover is not shown to show the magnets. 5 * * * 9 * * * I * ♦ »* * * ♦» «* *« * * * »t #« »*« «« * * · «« ♦ · * «* • ·« «•« · · * · ♦ «Μ *«

Fig. 3: Aufsicht des Sensors im ausgelöstem Zustand (Kühlkette wurde unterbrochen), wobei die obere Verdeckung nicht dargestellt ist, um die Magnete zu zeigen.Fig. 3: Top view of the sensor in the triggered state (cooling chain was interrupted), wherein the upper cover is not shown to show the magnets.

Fig. 4: Aufsicht des Sensors, mit Darstellung eines Resonatorplättchens.Fig. 4: Top view of the sensor, with representation of a Resonatorplättchens.

Fig. 5: Alterative Ausgestaltung des Sensors mit rechteckig fixiertem Magnet..Fig. 5: Alterative configuration of the sensor with rectangular fixed magnet ..

Fig. 6: Veränderung der Resonanz bei Eräwrmung über 0°C..Fig. 6: Change in resonance when heated above 0 ° C ..

Fig. 7: Resonanzveränderung bei Temperaturenzyklen.Fig. 7: Resonance change in temperature cycles.

Fig. 8: Resonatorplättchen ersetz durch LC-Schwingkreis.Fig. 8: Resonatorplättchen replaced by LC resonant circuit.

Fig. 9: Detailansicht des LC-Schwingkreises.Fig. 9: Detail view of the LC resonant circuit.

Fig. 10: Drehbarer Magnet farblich markiert, um Richtung optisch ablesen zu können.Fig. 10: Rotatable magnet marked color to visually read direction.

Fig. 11: Abdeckung des Sensors mit transparentem Sichtfenster.Fig. 11: Cover of the sensor with transparent window.

Fig. 12: Sensor mit ransparentem Sichtfenster im ausgelöstem Zustand.Fig. 12: Sensor with transparent window in the tripped state.

Fig. 13: Sensor mit magnetischen Partikeln.Fig. 13: Sensor with magnetic particles.

Fig. 14: Veränderung der Resonanzfrequenz beim Auftauen von CoFerrit Pulver. Fig. 15: Sensor mit mechanischer Verbindung zwischen Flüssigkeit und Magnet. Fig. 16: Alternative Ausgestaltung von Sensor mit mechanischer Verbindung zwischen Flüssigkeit und Magnet.Fig. 14: Change in resonance frequency during thawing of CoFerrit powder. Fig. 15: Sensor with mechanical connection between liquid and magnet. Fig. 16: Alternative embodiment of sensor with mechanical connection between liquid and magnet.

Fig. 17: Verhalten der Magnetisierung des Sensors, bei Erwärmung.Fig. 17: Behavior of the magnetization of the sensor when heated.

Fig. 18: Verhalten der Magnetisierung des Sensors, bei Erwärmung bei einer alternativen Ausgestaltung.Fig. 18: Behavior of the magnetization of the sensor when heated in an alternative embodiment.

Fig. 19: Sensor mit mechanischer Aktivierung.Fig. 19: Sensor with mechanical activation.

Fig. 1 - Fig. 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung mit einem Sensor, der in einem nicht dargestellten Gehäuse oder Schutzhülle aufgenommen und aus einem Resonatorplättchen (Sensormaterial) besteht (30). Dieses Resonatorplättchen ist in dem nicht dargestelltem Gehäuse so gelagert, dass es mechanisch schwingen kann. Weiters sind zwei Permanentmagnete dargestellt (3,4), wobei zumindest einer dieser Permanentmagnete (3) in einer Substanz (13) gelagert ist, die oberhalb der kritischen Temperatur T1 flüssig ist. Unterhalb von T1 ist (13) in einem festen Aggregatzustand, und fixiert mechanische die Orientierung von Magnet (3). Der Magnet (4) ist mit einem Teil des Gehäuses (1) fix montiert. Aufgrund der magnetischen 6FIGS. 1 to 3 show an exemplary embodiment of a sensor device according to the invention with a sensor which is accommodated in a housing or protective cover (not shown) and consists of a resonator plate (sensor material) (30). This Resonatorplättchen is mounted in the not Pictured housing so that it can vibrate mechanically. Furthermore, two permanent magnets are shown (3,4), wherein at least one of these permanent magnets (3) is mounted in a substance (13) which is liquid above the critical temperature T1. Below T1, (13) is in a solid state, and mechanical fixes the orientation of magnet (3). The magnet (4) is fixedly mounted with a part of the housing (1). Due to the magnetic 6

Wechselwirkung wirkt ein Drehmoment auf Magnet (3), die eine parallel Ausrichtung der Magnetisierungen von (3) und (4) bewirkt.Interaction acts on a torque on magnet (3), which causes a parallel alignment of the magnetizations of (3) and (4).

Befindet sich die Substanz (13) im flüssigen Zustand, kann der Magnet (3) durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes, in die in Fig. 1 dargestellt Richtung gedreht werden. Wird nun der Sensor unterhalb von T1 abgekühlt, geht die Substanz (13) in einen festen Zustand über und der Magnet (3) wird in die Fig. 1 dargestellt Richtung fixiert. In diesem Zustand kann der Sensor beispielsweise dem zu überwachenden Produkt (pharmazeutisches Produkt, Tiefkühllebensmiittel) beigelegt werden.When the substance (13) is in the liquid state, the magnet (3) can be rotated by applying an external magnetic field in the direction shown in FIG. If the sensor is now cooled below T1, the substance (13) changes to a solid state and the magnet (3) is fixed in the direction shown in FIG. In this state, the sensor can for example be enclosed with the product to be monitored (pharmaceutical product, frozen foodstuff).

Wird nun beispielsweise, während des Transportes, die Temperatur T1 überschritten, geht (13) in die flüssig Phase über und der Magnet (3) wird durch das Magnetfeld, das von dem Magneten (4) erzeugt wird, gedreht, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Aufgrund dieser Dehnung des Magneten, ändert sich das Streufeld, das der Magnet (3) auf das Resonatorplättchen (30) ausübt. Auf Grund des ΔΕ Effektes ändert nun das veränderte Streufeld das auf (30) wirkt, die mechanische Resonanzfrequenz des Plättchens (30). Diese veränderte Resonanzfrequenz kann nun durch eine einen Empfänger detektiert werden.If, for example, the temperature T1 is exceeded during transport, (13) passes into the liquid phase and the magnet (3) is rotated by the magnetic field generated by the magnet (4), as in FIG. 3 is shown. Due to this stretching of the magnet, the stray field which the magnet (3) exerts on the resonator plate (30) changes. Due to the ΔΕ effect, the modified stray field that acts on (30) changes the mechanical resonance frequency of the plate (30). This changed resonance frequency can now be detected by a receiver.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausgestaltung des Sensors, wo das Resonatorplättchen (30) an einer anderen Positionen im Sensors angebracht ist. Diese Anbringung ist vorallem für Sensorsdesign interessant, die eine möglichst geringe Dicke aufweisen sollen,Fig. 4 shows another embodiment of the sensor where the resonator pad (30) is mounted at a different position in the sensor. This attachment is especially interesting for sensor design, which should have the smallest possible thickness,

Fig. 5 zeigt eine andere Ausgestaltung des Sensors, wo der fixierte Permanentmagnet (4) eine rechteckige Form hat, sodass dieser schon auf Grund seiner Geometrie nicht durch äußere Einflüsse (zb: Magnetfeld, Erschütterungen) gedreht werden kann.Fig. 5 shows another embodiment of the sensor, where the fixed permanent magnet (4) has a rectangular shape, so that it can not be rotated due to its geometry not by external influences (eg: magnetic field, shocks).

In einer weitern Ausgestaltung des Sensors, können beispielsweise zwei oder mehr Magnete drehbar gelagert sein. Es wird somit kein fixierter Permanentmagnet benötigt. Werden zwei oder mehr Magnete in einem energisch hohem Zustand eingefroren, ändert sich beim Auftauen von (13) die Orientierung eines oder mehr Magnete um die magnetische Energie zu minimieren.In a further embodiment of the sensor, for example, two or more magnets can be rotatably mounted. Thus, no fixed permanent magnet is needed. When two or more magnets are frozen in an energetically high state, the thawing of (13) changes the orientation of one or more magnets to minimize the magnetic energy.

In Fig. 6 ist das Verhalten eines Sensors dargestellt bei dem Wasser als Flüssigkeit verwendet wurde und somit der Sensor auf eine kritische Temperatur von 0 °C eingestellt wurde. Zur Genauigkeit der kritischen Temperatur ist anzumerken, dass der Sensor - genauso wie das zu überwachende Kühlgut - eine thermische Trägheit • * * * • * aufweist. Daher kann und soll der Zustandswechsel nicht immer bei ein und derselben Lufttemperatur auftreten. Der Sensor soll vielmehr sensibel bezüglich der Dauer und Höhe der Temperaturüberschreitung bzw. des thermischen Ausgangszustands sein.FIG. 6 shows the behavior of a sensor in which water was used as the liquid and thus the sensor was set to a critical temperature of 0 ° C. For the accuracy of the critical temperature it should be noted that the sensor - as well as the refrigerated goods to be monitored - has a thermal inertia • * * * • *. Therefore, the state change can not and should not always occur at the same air temperature. The sensor should rather be sensitive to the duration and amount of the temperature exceeded or the thermal output state.

Im Falle eines quasistatischen Temperaturanstiegs ist zu erwarten, dass der Übergang exakt bei 0 °C stattfindet. Je steiler der zeitliche Lufttemperaturanstieg ist, desto stärker wirkt der Übergang verzögert, da die Lufttemperatur der Temperatur im Sensorinneren vorauseilt. In Fig. 6 ist der Übergang bei sehr langsamer Temperaturänderung (0.01 °C/min) dargestellt. Der Übergang beginnt - ganz leicht verzögert - bei 0.1 °C und ist bei 0.2 °C Lufttemperatur abgeschlossen. Die kritische Temperatur liegt jedenfalls so gut wie exakt bei 0 °C. Ähnlich, nur mit dynamischem Temperaturverlauf, ist der Versuch von Fig. 7. Der Sensor-Prototyp wurde zyklisch aufgeheizt und wieder abgekühlt, wobei die obere Haltetemperatur bei jedem Zyklus angehoben wurde. Bei einer oberen Haltetemperatur von -1 °C löst der Sensor noch nicht aus, bei +1 °C jedoch schon. Das heißt auch bei starken Temperaturschwankungen liegt die kritische Temperatur in einem Bereich von zumindest ±1 °C um den Soll-Wert.In the case of a quasistatic increase in temperature, it is expected that the transition will take place exactly at 0 ° C. The steeper the temporal increase in air temperature, the greater the effect of the transition is delayed, since the air temperature leads the temperature inside the sensor. In Fig. 6, the transition at a very slow temperature change (0.01 ° C / min) is shown. The transition begins - very slightly delayed - at 0.1 ° C and is completed at 0.2 ° C air temperature. The critical temperature is in any case as good as exactly at 0 ° C. Similar, with only dynamic temperature history, is the experiment of FIG. 7. The sensor prototype was cyclically heated and recooled, raising the upper hold temperature at each cycle. At an upper holding temperature of -1 ° C, the sensor does not trigger yet, but at +1 ° C already. This means that even with strong temperature fluctuations, the critical temperature is within a range of at least ± 1 ° C around the nominal value.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausgestaltung des Sensors, wo anstatt des Resonatorplättchen (30) ein LC-Schwingreis (35) mit einer Induktivität verwendet wird um die Resonanzfrequenz zu bestimmen. Eine Spule (37) mit der Induktivität L wird mit einem nicht dargestellten Kondensator (41) mit der Kapazität (C) parallel kontaktiert, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Um die Induktivität der Spule (37) zu erhöhen kann ein weichmagnetischer Kern (39) in die Spule eingebracht werden. Dieser Kern kann ein Ferritmagnet, oder ein anderer weichmagnetischer Werkstoff sein und beispielsweise aus einer Legierung aus Fe bestehen. DieFig. 8 shows another embodiment of the sensor, where instead of the resonator plate (30), an LC oscillating circuit (35) with an inductance is used to determine the resonant frequency. A coil (37) with the inductance L is contacted in parallel with a capacitor (41) not shown with the capacitance (C), as shown in Fig. 9. In order to increase the inductance of the coil (37), a soft magnetic core (39) can be introduced into the coil. This core may be a ferrite magnet, or another soft magnetic material and, for example, consist of an alloy of Fe. The

Resonanzfrequenz eines solchen LC-Schwingkreises ist gegeben durch, (1)Resonant frequency of such LC resonant circuit is given by, (1)

Wird nun durch ein äußeres anregendes Magnetfeld, eine Spannung in der Spule induziert, schwingt dieser elektrische Schwingkreis mit der Frequenz f. Als mögliche Werte für die Induktivität kann für die Induktivität L = 7 mH angenommen werden, 8 und für den Kondensator eine Kapazität von C = 1 nF. Daraus ergibt sich eine Resonanzfrequenz von 58 kHz.If a voltage in the coil is now induced by an external exciting magnetic field, this electrical oscillating circuit oscillates at the frequency f. As possible values for the inductance L = 7 mH can be assumed for the inductance, 8 and for the capacitor a capacity of C = 1 nF. This results in a resonance frequency of 58 kHz.

Wird nun durch das Streufeld von Magnet (3) die Induktivität geändert, ändert sich die Resonanzfrequenz und diese kann durch die Empfangseinheit drahtlos detektiert werden.Now, if the inductance is changed by the stray field of magnet (3), the resonance frequency changes and this can be detected wirelessly by the receiving unit.

Fig. 10 zeigt eine Darstellung des Magneten (3), wobei eine Hälfte des Magneten farblich markiert ist. tm weiteren wird angenommen, dass eine Hälfte des Magneten weiß ist und die andere Hälfte schwarz markiert ist. Natürlich kann in der tatsächlichen Ausgestaltung des Sensors eine andere Farbwahl getroffen werden. So können Signalfarben (Rot, Orange oder fluoridierende Farben) verwendet werden um die Auslösung (Auslösung wenn Kühlkette unterbrochen wurde) des Sensors gut optisch beurteilen zu können. Dies erlaubt die Drehung des Magneten auch optisch zu beobachten. Dafür kann die Abdeckung des Sensors ein Sichtfenster beinhalten, das in Fig. 11 dargestellt ist.Fig. 10 shows a representation of the magnet (3), wherein one half of the magnet is marked in color. It is further assumed that one half of the magnet is white and the other half is marked in black. Of course, a different color choice can be made in the actual design of the sensor. Thus, signal colors (red, orange or fluoridating colors) can be used to be able to optically assess the triggering (triggering if cold chain has been interrupted) of the sensor. This also allows the rotation of the magnet to be visually observed. For this, the cover of the sensor may include a viewing window, which is shown in Fig. 11.

Wird nun der Magnet (3) in einem Zustand eingefroren, sodass die weiße Hälfte des Magneten über dem Sichtfenster ist, repräsentiert weiß, dass der Sensor noch nicht über T1 erwärmt worden ist. Wird nun der Sensor über T1 erwärmt, dreht sich der Magnet (3) und die schwarze Färbung kann durch das Sichtfenster beobachtet werden, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Dies erlaubt, dass auch optisch der Sensor ausgelesen werden kann. In manchen Ausgestaltungen des Sensors, kann auf das Resonatorplättchen verzichtet werden, sodass der Sensor nur optisch ausgelesen werden kann.Now, if the magnet (3) is frozen in a state such that the white half of the magnet is above the viewing window, it represents that the sensor has not yet been heated above T1. Now, when the sensor is heated above T1, the magnet (3) rotates and the black color can be observed through the viewing window, as shown in FIG. This allows the sensor to be optically read out as well. In some embodiments of the sensor, can be dispensed with the resonator plate, so that the sensor can only be read optically.

Fig. 13 zeigt eine Ausgestaltung des Sensors, wo eine Veränderung des Magnetfeldes dadurch realisiert wird, dass magnetische Teilchen (Korngrösse kann einige Nanometer bis einige Millimeter betragen) in eine Flüssigkeit gebracht werden. Die Magnetpartikeln können z.b aus den folgenden Materialien bestehen: CoFe204, Fe304, y-Fe203, AINiCo Pulver, NdFeB Pulver oder CoFe Pulver. Weiters können Ferrofluide, oder Magnetorheologische Flüssigkeikten für die Substanz 13 verwendet werden.Fig. 13 shows an embodiment of the sensor where a change in the magnetic field is realized by bringing magnetic particles (grain size may be several nanometers to several millimeters) into a liquid. The magnetic particles may consist, for example, of the following materials: CoFe204, Fe304, y-Fe203, AINiCo powder, NdFeB powder or CoFe powder. Furthermore, ferrofluids or magnetorheological liquids for substance 13 can be used.

Wird dieses Magnetpartikel-Flüssigkeitsgemisch eingefroren ist die mechanische Orientierung der Partikel fixiert. Diese Partikel können durch ein äußeres Magnetfeld magnetisiert werden. Dieser Zustand ist energetisch ungünstig, jedoch aufgrund der mechanischen Fixierung der hartmagnetischen Körner können die Partikeln nicht ····««· * «· • * * « ··*··-» · · *·· · · »*# * · · · · · ··· rotieren bzw. ihre Position ändern. Erst wenn die Substanz (13) auftaut können sich die Partikel mechanisch bewegen und einen anderen Zustand einnehmen. Dieser wird im allgemeinen eine kleinere mittlere Magnetisierung besitzen und somit ein kleineres Streufeld auf den Resonator (30) ausüben.If this magnetic particle-liquid mixture is frozen, the mechanical orientation of the particles is fixed. These particles can be magnetized by an external magnetic field. This state is energetically unfavorable, however, due to the mechanical fixation of the hard magnetic grains, the particles can not.... ". * * * * * * * * * * * * - * · * * * · · ·» * # * · · · · ···· rotate or change position. Only when the substance (13) thaws the particles can move mechanically and assume a different state. This will generally have a smaller average magnetization and thus exert a smaller stray field on the resonator (30).

In Fig. 14 wurde ein entmagnetisiertes Co-Ferrit Pulver in Wasser gelöst. Dieses Magnetwassergemisch wurde unter T1 gebracht und somit eingefroren. Nun wurde ein Magnetfeld angelegt um die Co-Partikel in dem Eis zu magnetisieren. Wird nun die Temperatur über T1 gebracht, reorientieren sich die Co-Partikel, was zu einer Veränderung des Streufeldes führt. Als Konsequenz ändert sich die Resonanzfrequenz von (30) von 54 kHz auf 55.5 kHz.In Fig. 14, a demagnetized co-ferrite powder was dissolved in water. This magnetic water mixture was brought below T1 and thus frozen. Now a magnetic field was applied to magnetize the co-particles in the ice. If the temperature is now brought above T1, the co-particles reorient, which leads to a change in the stray field. As a consequence, the resonance frequency of (30) changes from 54 kHz to 55.5 kHz.

Fig. 15 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Sensors, wo der Magnet 3 nicht direkt in der Flüssigkeit 13 gelagert ist. ln Fig. 15 ist eine Flüssigkeit in einem Behältner (50) eingefüllt. Je nach Wahl der Flüssigkeit kann sich das Volumen beim Gefrieren vergrößern oder verkleinern. Wasser zum Beispiel zeigt eine Volumsvergrösserung um ca. 10%, wobei die organische Flüssigkeiten aus Tabelle 1. Eine Volumsverringerung um ca. 10% zeigen. In Fig. 15 wird beispielsweise Wasser oder ein Wasseralkoholgemisch in den Behälter (50) gefüllt. Gefriert nun die Flüssigkeit in (50) und dehnt sich diese aus, wird nun die Verriegelung (51) gelöst und der Magnet (3) kann in die parallele Ausrichtung zu (4) gedreht werden. Dadurch ändert sich wieder das Streufeld auf einen nicht gezeigten Resonator (30). Dieser Sensor kann als Gefrierindikator verwendet werden, da die Unterschreitung von T1 eindeutig und irreversible gezeigt werden kann. Die Form (51) kann beispielsweise aus einem Kunststoffplättchen gestanzt werden.Fig. 15 shows a further embodiment of the sensor, where the magnet 3 is not stored directly in the liquid 13. In Fig. 15, a liquid is filled in a container (50). Depending on the choice of liquid, the volume may increase or decrease during freezing. Water, for example, shows an increase in volume of about 10%, with the organic liquids from Table 1 showing a volume reduction of about 10%. For example, in Fig. 15, water or a water alcohol mixture is filled in the container (50). Now freeze the liquid in (50) and expands it, now the lock (51) is released and the magnet (3) can be rotated in the parallel orientation to (4). As a result, the stray field changes again to a resonator (30), not shown. This sensor can be used as a freeze indicator, as the drop below T1 can be shown clearly and irreversibly. The mold (51) can for example be stamped from a plastic plate.

Wie bereits erwähnt zeigen jedoch viele Wassergemische den Effekt von Supercooling. Teilweise kann dieses Problem durch Hinzugabe einer Eisbildenden Substanz gelöst werden, wie bereits im einleitenden Abschnitt erwähnt wurde.However, as already mentioned, many water mixtures show the effect of supercooling. In part, this problem can be solved by the addition of an ice-forming substance, as already mentioned in the introductory section.

Eine weitere Reduzierung des Effekts von Supercooling kann durch Verwendung , der organischen Substanzen aus Tabelle 1 erzielt werden. Fig. 16 zeigt ein Beispiel eines Gefrierindikators, wenn das Behältniss 50 eine Substanz enthält, die beim Gefrieren zu einer Volumsverringerung führt.Further reduction of the effect of supercooling can be achieved by using the organic substances of Table 1. Fig. 16 shows an example of a freezing indicator when the container 50 contains a substance which leads to a volume reduction upon freezing.

Fig. 17 zeigt das Verhalten der Magnetisierung des Sensors, wenn dieser über die kritische Temperatur T1 erwärmt wird. Die Magnetisierung startet bei einem grossen Wert, da der Sensor in diese Richtung magnetisiert wurde. Wird der Sensor über die 10 *»«#*· « * * • t · t · * * » · + # * * • I · I * * «·· • * « · I * I t * kritische Temperatur erwärmt, treten irreversible mechanische Umorientierungsprozesse in dem Sensor auf. Dadurch verringert sich die Magnetisierung. Der Ursprüngliche Wert wird auch nicht mehr durch erneutes Abkühlen wiederhergestellt.Fig. 17 shows the behavior of the magnetization of the sensor when it is heated above the critical temperature T1. The magnetization starts at a high value because the sensor has been magnetized in that direction. When the sensor is heated above the critical temperature, the temperature is raised above the temperature of the sensor. *** " irreversible mechanical reorientation processes occur in the sensor. This reduces the magnetization. The original value will not be restored by re-cooling.

In einigen Ausgestaltungen des Sensors (2) beinhaltet die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung eine nicht dargestellte Vorrichtung zur Erzeugung eines zeitveränderlichen magnetischen Feldes im Sensor 2, z.B. eine Sendespule, und einen nicht dargestellten Detektor, z.B. eine Empfangsspule, mit dem das vom Sensor 2 ausgesandte Magnetfeld detektierbar ist.In some embodiments of the sensor (2), the sensor device according to the invention includes an unillustrated device for generating a time-varying magnetic field in the sensor 2, e.g. a transmitting coil, and a detector, not shown, e.g. a receiving coil with which the magnetic field emitted by the sensor 2 can be detected.

Als Antwort auf das von außen aufgeprägte, zeitveränderliche Magnetfeld zeigt das weichmagnetische Material des Resonatorplättchens (30) eine periodisch veränderliche Magnetisierung, welche vom Detektor zur Identifikation der Temperatur detektiert wird.In response to the externally impressed, time-varying magnetic field, the soft-magnetic material of the resonator plate (30) exhibits a periodically variable magnetization, which is detected by the detector for identifying the temperature.

Die Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten ist nicht näher dargestellt, es sollte das Resonatorplättchen (30) möglichst lose angeordnet sein oder so eingespannt werden, um in seiner Deformation durch das Magnetfeld nicht bzw. kaum behindert zu werden.The connection between the individual components is not shown in detail; the resonator plate (30) should be arranged as loosely as possible or be clamped in such a way that its deformation is not or hardly hindered by the magnetic field.

Die nicht dargestellte Schutzhülle, in die der Sensor 2 eingebettet ist, kann aus den unterschiedlichsten Materialien bestehen. Einbettung in ein magnetisches Material kann den Vorteil haben, dass das Erdmagnetfeld im Inneren reduziert wird, jedoch werden die Sensorsignale ebenfalls stark gedämpft. Kunststoffe wie Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere sind besonders bevorzugt. Bei Hochtemperaturanwendungen können feuerfeste Keramiken wie Verbindungen von Silicat-Rohstoffen, Verbindungen auf der Basis von Magnesit, Si-Oxide, Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Bornitrid, Zirkonoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Wolframcarbid und Aluminiumtitanat verwendet werden. Die Verwendung von Dampfsperren kann von Vorteil sein, sodass die Flüssigkeit (13) nicht verdampft. Der Sensor kann durch industriell gängige Methoden verschlossen werden, wie zum Beispiel reibschweißen, kleben oder erhitzen. So kann Beispielsweise der Sensor zuerst mit allen Notwendigen Komponenten verschlossen werden und erst in einem weiteren Produktionschritt die Flüssigkeit (13) nachträglich durch eine oder mehrerer Öffnungen in den Sensor gefüllt werden. Es kann von Vorteil sein, wenn zusätzlich ein oder mehrere Lüftungslöcher existieren, sodass die Flüssigkeit in den Sensor 11 * » · * * gefüllt werden kann. Diese Löcher können nachträglich verschlossen werden. Zum Beispiel durch Erhitzung und Einfüllen eines zusätzlichen Verschlussmaterials, welches schon bei der Produktion der Hülle neben dem Loch angebracht ist.The protective cover, not shown, in which the sensor 2 is embedded, can be made of a variety of materials. Embedding in a magnetic material can have the advantage that the earth's magnetic field is reduced inside, but the sensor signals are also strongly attenuated. Plastics such as thermoplastics, thermosets, elastomers are particularly preferred. In high temperature applications, refractory ceramics such as compounds of silicate raw materials, magnesite-based compounds, Si oxides, alumina, silicon carbide, boron nitride, zirconia, silicon nitride, aluminum nitride, tungsten carbide and aluminum titanate may be used. The use of vapor barriers may be beneficial, so that the liquid (13) does not evaporate. The sensor can be closed by industrially common methods, such as friction welding, gluing or heating. Thus, for example, the sensor can first be closed with all necessary components and only in a further production step the liquid (13) can be subsequently filled through one or more openings in the sensor. It may be advantageous if, in addition, one or more ventilation holes exist, so that the liquid can be filled into the sensor 11. These holes can be closed later. For example, by heating and filling an additional closure material, which is already attached to the production of the shell next to the hole.

Fig. 19 zeigt eine Ausgestaltung des Sensors, bei dem die Aktivierung durch das mechanische Entfernen des Elements (99) geschieht. Das Element (99) beinhaltet einen semiharten bzw. einen Hartmagnet. Wird der Sensor mit dem Element (99) eingefroren, wird eine Magnetisierungsrichtung durch das Streufeld von dem Element (99) auf den Magneten (3) ausgeübt. Dadurch wird der Magnet (3) ausgelenkt. Wird nun der Sensor in diesem Zustand eingefroren und danach das Element (99) mechanisch entfernt (z.b.: abgebrochen) ist der Sensor aktiviert. Das heißt, geht die Substanz (13) in die flüssige Phase über, dreht sich der Magnet (3) und das Streufeld ändert sich.Fig. 19 shows an embodiment of the sensor in which the activation takes place by the mechanical removal of the element (99). The element (99) includes a semi-hard and a hard magnet, respectively. If the sensor is frozen with the element (99), a direction of magnetization is exerted by the stray field from the element (99) on the magnet (3). As a result, the magnet (3) is deflected. If now the sensor is frozen in this state and then the element (99) mechanically removed (eg: aborted), the sensor is activated. That is, the substance (13) goes into the liquid phase, the magnet (3) rotates and the stray field changes.

Alternativ kann der Sensor aktiviert werden, indem während des Einfrierens ein Magnetfeld angelegt wird. Durch Stärke und Richtung des Magnetfeldes kann jede beliebige Richtung von (3) realisiert werden.Alternatively, the sensor can be activated by applying a magnetic field during freezing. By strength and direction of the magnetic field, any direction of (3) can be realized.

Eine weitere Möglichkeit der Aktivierung besteht darin, dass ein bestimmter Magnetfeldimpulse nach Einfrieren des Sensors angelegt wird. So kann beispielsweise der Magnet (4) aus einem magnetisch härterem Material (mit Koerzitivfeld Hc1) bestehen als Magnet (3) (Koerzitivfeld Hc2). Somit kann mittels eines Feldpulses der Stärke H>Hc1 in einem ersten Schritt beide Magnete in eine Richtung magnetisiert werden. In einem zweiten Schritt wird mit einem Magnetfeldimplus H, (Hc2<H<Hc1) nur der Magnet (3) magnetisiert. Somit kann wieder jede Beliebige Richtung der Magnetisierung in (3) und (4) eingestellt werden. Der Vorteil dieser Aktivierung ist, dass kein Magnetfeld während des Einfrierens angelegt werden muss. Der obige Aktivierungsmechanismus ist nur als Beispiel angegeben. So kann selbstverständlich auch der Magnet (4) magnetisch weicher sein als der Magnet (3).Another possibility of activation is that a certain magnetic field pulses is applied after freezing of the sensor. For example, the magnet (4) may be made of a magnetically harder material (with coercive field Hc1) than magnet (3) (coercive field Hc2). Thus, by means of a field pulse of magnitude H> Hc1, in a first step both magnets can be magnetized in one direction. In a second step, with a magnetic field plus H, (Hc2 <H <Hc1), only the magnet (3) is magnetized. Thus, again, any arbitrary direction of the magnetization can be set in (3) and (4). The advantage of this activation is that no magnetic field has to be applied during freezing. The above activation mechanism is given by way of example only. Thus, of course, the magnet (4) may be magnetically softer than the magnet (3).

Der Sensor 2 kann als irreversibler Sensor (zur Bestimmung der Unterschreitung / bzw. Überschreitung von kritischen Temperaturen) bereitgestellt sein.The sensor 2 can be provided as an irreversible sensor (for determining the undershooting / exceeding of critical temperatures).

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. Wesentlich ist, dass die Temperaturmessung auf eine starke Änderung der Magnetisierung zurückgeführt wird. Der Sensor kommt ohne eigene Energieversorgung aus und die 12 • 4«»·*» * 4« • · · » t f t ; «'· · « • * · ♦ · * « « * • * « · « · « · · für den Messvorgang nötige Energie ebenso wie das Messergebnis, so wie oben beschrieben, berührungslos übertragen wird.The invention is not limited to the illustrated and described embodiments, but can be modified variously. It is essential that the temperature measurement is attributed to a strong change in the magnetization. The sensor does not require its own power supply and the 12 • 4 «» * * * * 4 «• · ·» t f t; The energy required for the measurement process as well as the measurement result, as described above, is transmitted contactlessly.

Es sind auch unterschiedliche Kombinationen der gezeigten und beschriebenen Elemente möglich und es können in Zukunft selbstverständlich auch neue Materialien, die die angeführten Eigenschaften besitzen, verwendet werden, auch wenn unter Umständen deren Benennung nicht mit der derzeit üblichen übereinstimmt. Der Grund für diese explizite Feststellung ist, dass sich gerade die Materialwissenschaften in rascher Entwicklung befinden und daraus keine Einschränkung des Schutzes abgeleitet werden soll.Also, different combinations of the elements shown and described are possible and, of course, new materials having the stated properties may of course also be used in the future, even though their designation may not match the current ones. The reason for this explicit statement is that materials science in particular is in rapid development and that no limitation of protection should be derived from it.

Als Literatur zum Stand der Technik sei genannt: (Herzer 2001) G. Herzer, “Der große Lauschangriff auf Ladendiebe,1’ Physikalische Biaetter, vol. 57, 2001, pp, 43-48. (Wendeil 1981) “Critial Temperature indicator”, US Patent, Appl. No: 440 264. (Zeng 2007) K, Zeng and C.A. Grimes, ‘Wireless Magnetoelastic Physical, Chemical, and Biological Sensors,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 43, 2007, pp. 2358-2363. (Walker 2003) D. Walker, "Magnetoacoustic sensor System and associated method for sensing environmental conditions," U S. Patent WO 03091679 A1, November 6, 2003. (Ma 2000) Y. Ma, S. Awaji, K. Watanabe, M. Matsumoto, and N. Kobayashi, “Effect of high magnetic field on the two-step martensitic-phase transition in NiMnGa,” Applied Physics Leiters, vol. 76, 2000, p. 37. (Fletcher2001) R. Fletcher and N. Gershenfeld, “Wireless monitoring of temperature,” U.S. Patent 6208253, March 27, 2001. 13As literature on the state of the art may be mentioned: (Herzer 2001) G. Herzer, "The big eavesdropping on shoplifters, 1 'Physical Biaetter, vol. 57, 2001, pp. 43-48. (Wendeil 1981) "Critical Temperature Indicator", US Patent, Appl. No: 440 264. (Zeng 2007) K, Zeng and C.A. Grimes, 'Wireless Magnetoelastic Physical, Chemical, and Biological Sensors,' IEEE Transactions on Magnetics, vol. 43, 2007, pp. 2358-2363. (Walker 2003) D. Walker, " Magnetoacoustic sensor System and associated method for sensing environmental conditions " U. S. Patent WO 03091679 A1, November 6, 2003. (Ma 2000) Y. Ma, S. Awaji, K. Watanabe, M. Matsumoto, and N. Kobayashi, "Effect of high magnetic field on the two-step martensitic -phase transition in NiMnGa, "Applied Physics Ladder, vol. 76, 2000, p. 37. (Fletcher2001) R. Fletcher and N. Gershenfeld, "Wireless Monitoring of Temperature." Patent 6208253, March 27, 2001. 13

Claims

1. A sensor device having a sensor (2) for determining a critical temperature T1 and a detector, characterized in that the sensor (2) contains a substance which is below T1 in a solid state and when heated above from T1 to a liquid phase, and due to this change in the aggreat state, the orientation and / or position of one or more magnetic parts in the sensor (3, 4, 7) are affected such that the magnetic field generated by the magnetic parts changes and this magnetic field acts on a sensor material (30) which is soft magnetic and has a periodically variable magnetization in response to an external time-varying magnetic field, and in that the detector detects the magnetic field emitted by the sensor material (30) which differs above T1 is below T1.

Second sensor (2) for determining a critical temperature T1, characterized in that the sensor (2) includes a substance which is below T1 in a solid state and in the heating above T1 in a liquid phase passes, and on reason this change in aggrecy, the orientation and / or position of one or more magnetic parts in the sensor (3, 4, 7) are affected by the action of magnetic forces such that the magnetic field generated by the magnetic parts is changed and the rotation or rotation of the magnetic field is altered Displacement of the magnetic part or the magnetic parts, leading to an optical change of the sensor, which can be used as a detection for exceeding or falling below a critical temperature.

3. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the excess of the critical temperature leads to an irreversible magnetization change in one of the magnetic parts (3, 4, 7). 15 4 *

4. Sensor device according to claim 1, characterized in that the sensor material material (30) is magnetostrictive, which interacts magnetically with the magnetic parts (3, 4, 7) and a change in the magnetization of at least one of the magnetic parts due to a change in temperature to a Changing the mechanical resonance frequency of the magnetostrictive soft magnetic material (30), wherein the resonant frequency is used to determine the temperature.

5. Sensor device according to claim 1, characterized in that the irreversible change of the magnetic parts (3, 4, 7) leads to a change in the resonance frequency of the mechanically oscillating, magnetostrictive resonator plate (30), which is used to identify the temperature.

6. Sensor device according to claim 1, characterized in that at least one of the magnetic parts, consists of magnetic grains having an average grain volume in the range of 1nm3 to 1 cm3.

7. Sensor device according to claim 1, characterized in that the sensor includes a magnetostrictive plate (30), which is arranged below the plane which is spanned by the remaining magnets (3,4).

Sensor device according to claim 1, characterized in that the sensor comprises a magnetostrictive plate (30) disposed adjacent to the magnetic parts (3, 4), the position of (30) being above the lower edge of one of the magnets ( 3) and below the upper edge of one of the magnets (3).

9. Sensor device according to claim 1 or claim 2, characterized in that at least one magnetic part (3) is inserted directly into a liquid (13). 16 • 4 * * φ Φ * «» «*« * · · f · ## «· * ·« ι * * * * · * «-« «4« · · * · · f «« »··· · * · · «

10. Sensor device according to claim 1 or claim 2, characterized in that at least one magnet (4) of the sensor, which exerts a stray field on a rotationally mounted sensor (3), has a non-rotationally symmetrical shape.

11. Sensor device according to claim 5, characterized in that the mechanical resonance frequency of a soft magnetic magnetostrictive plate (30) is shifted by more than 50 Hz when exceeding or falling below a critical temperature.

12. Sensor device according to claim 1, characterized in that the change in the stray field of the magnetic particles leads to a change in the resonant frequency of one LC circuit.

13. Sensor device according to claim 1 or claim 2, characterized in that at least one magnetic part of the sensor (3) is rotated when exceeding or falling below the critical temperature by more than 5 ° and marked in color, so that the rotation can be visually perceived.

14. Sensor device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the housing in which the magnetic components are located, includes a transparent viewing window.

15. Sensor device according to claim 1 or claim 2, characterized in that by the volumetric expansion of a liquid during freezing, a mechanical lock is released, which prevents a magnet (3) when locking a direction that minimizes the stray magnetic energy.

16. Sensor device according to claim 1 or claim 2, characterized in that by the volume reduction of a liquid during freezing, a mechanical lock is released, which prevents a magnet (3) when locking a direction that minimizes the stray magnetic energy.

17. Sensor device according to claim 1 or claim 2, characterized in that a mechanical part for the activation of the sensor can be broken off, which includes a magnet and generates a stray field which is large enough to one or more magnetic parts in the 17th

Sensor to move, if the temperature of a substance (13) is above T1 and thus in a liquid state of matter. 18