AT521457A1

AT521457A1 - Sensor for the detection of fluid properties

Info

Publication number: AT521457A1
Application number: ATA50606/2018A
Authority: AT
Inventors: Ing Dr Nicole Dörr Dipl; Dipl Ing Christoph Schneidhofer (Fh); Ing Florian Patocka Dipl; Michael Schneider Dr; Ulrich Schmid Dr
Original assignee: Ac2T Res Gmbh
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2020-01-15
Also published as: WO2020010372A1; AT521457B1

Abstract

Sensor (1) zur Erfassung von Fluideigenschaften mit einer Piezoeinheit (2), umfassend eine Trägereinheit (3), eine auf der Trägereinheit (3) angeordnete piezoelektrische Schicht (4), und eine auf der Piezoeinheit (2) angeordneten und diese zumindest abschnittsweise überlagernden Aktorschicht (5), wobei die Aktorschicht (5) dazu ausgebildet ist, ein elektrisches und/oder ein magnetisches Feld zu erzeugen.Sensor (1) for detecting fluid properties with a piezo unit (2), comprising a carrier unit (3), a piezoelectric layer (4) arranged on the carrier unit (3), and a piezoelectric layer (4) arranged on the piezo unit (2) and overlaying it at least in sections Actuator layer (5), the actuator layer (5) being designed to generate an electrical and / or a magnetic field.

Description

Sensor zur Erfassung von FluideigenschaftenSensor for the detection of fluid properties

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung von Fluideigenschaften gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Regenerierungsvorrichtung für zu reinigende Oberflächen, insbesondere für Oberflächen von Sensoren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 19 und ein Sensorsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 24.The invention relates to a sensor for detecting fluid properties according to the preamble of claim 1, a regeneration device for surfaces to be cleaned, in particular for surfaces of sensors according to the preamble of claim 19 and a sensor system according to the preamble of claim 24.

In mechanischen Vorrichtungen wie in Motoren, Getrieben, Turbinen oder Ähnlichem werden Fluide beispielsweise als Schmierstoffe und/oder Kühlmittel eingesetzt. Die Hauptaufgabe dieser Fluide besteht darin, Abrieb und Reibung zwischen einzelnen Komponenten der Vorrichtung zu reduzieren beziehungsweise Wärme abzuführen. Oftmals stellen die Fluide zusätzlich auch eine Abdichtung zwischen Komponenten sowie einen Korrosionsschutz bereit. Insbesondere Schmierstoffe sind während des Betriebs der Vorrichtung großen mechanischen, thermischen und chemischen Belastungen ausgesetzt. Diese führen zu einem Alterungsprozess, welcher die Eigenschaften des Fluids negativ beeinflussen kann. Eine Folge des Alterungsprozesses besteht darin, dass Partikel in dem Fluid entstehen, welche Ablagerungen an den Komponenten der Vorrichtung bilden. Diese Ablagerungen führen beispielsweise zu einer frühzeitigen Abnutzung der Vorrichtung, beeinträchtigen deren Leistung oder verursachen aufwändige Service- und Reinigungsarbeiten. Des Weiteren nehmen Schmierstoffe während des Betriebs der Vorrichtung neben diesen in der Regel organischen Partikeln auch metallische Partikel auf, welche aus Verschleißprozessen resultieren, welche wiederum Abrieb an mechanischen Komponenten verursachen können. Mit herkömmlichen Labormethoden lassen sich die Auswirkungen von Alterungs- und Verschleißprozessen und die daraus resultierende Verschlechterung der Fluideigenschaften nur punktuell und in gewissen Zeitabständen bestimmen. Zudem erfordert eine labortechnische Bestimmung der momentanen Fluideigenschaften eine Entnahme von Schmierstoff beziehungsweise Fluid aus der Vorrichtung, was unter Umständen eine Betriebsunterbrechung erfordert.In mechanical devices such as in motors, gears, turbines or the like, fluids are used, for example, as lubricants and / or coolants. The main task of these fluids is to reduce abrasion and friction between individual components of the device or to dissipate heat. The fluids often also provide a seal between components as well as corrosion protection. Lubricants in particular are exposed to large mechanical, thermal and chemical loads during the operation of the device. These lead to an aging process that can negatively affect the properties of the fluid. One consequence of the aging process is that particles are formed in the fluid, which form deposits on the components of the device. These deposits lead, for example, to premature wear and tear of the device, impair its performance or cause expensive service and cleaning work. Furthermore, during the operation of the device, lubricants in addition to these generally organic particles also absorb metallic particles which result from wear processes, which in turn can cause abrasion on mechanical components. With conventional laboratory methods, the effects of aging and wear processes and the resulting deterioration in fluid properties can only be determined selectively and at certain intervals. In addition, a determination of the instantaneous fluid properties in the laboratory requires the removal of lubricant or fluid from the device, which under certain circumstances requires an interruption in operation.

Bestimmte Sensoren zur Erfassung von Fluideigenschaften bieten die Möglichkeit, während des Betriebs der Vorrichtung verschiedene Eigenschaften des Fluids zu bestimmen. Hierdurch kann eine kontinuierliche Qualitätskontrolle bereitgestellt werden. Dies bietet den Vorteil, dass ein Austausch des Fluids anhand dessen tatsächlichen Zustands beziehungsweise dessen Belastung mit Partikeln durchgeführt werden kann. Hierdurch wird verhindert, dass die Vorrichtung mit Schmierstoff beziehungsweise Kühlmittel von bereits zu geringer Qualität betrieben wird, oder dass andererseits Schmierstoff oder Kühlmittel, welches noch weiterverwendet werden könnte, frühzeitig getauscht wird.Certain sensors for detecting fluid properties offer the possibility of determining various properties of the fluid during the operation of the device. This enables continuous quality control to be provided. This offers the advantage that an exchange of the fluid can be carried out on the basis of its actual state or its loading with particles. This prevents the device from being operated with lubricant or coolant of an already low quality, or from the fact that lubricant or coolant, which could still be used, is exchanged early.

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Aus der US 6,223,589 B1 ist ein Sensor zur Erfassung von Fluideigenschaften bekannt, welcher eine Piezoeinheit und auf dieser eine sensitive Schicht, welche aus einem Polymer gebildet ist, aufweist. Der Sensor wird im Betrieb in Kontakt mit einem Fluid beziehungsweise Schmierstoff gebracht und zu einer Schwingung angeregt. Die Polymerschicht des Sensors ist derart ausgebildet, dass sie eine Anlagerung von als Analyten bezeichneten Motorölkomponenten aus dem Motoröl gewährleistet. Hierdurch verändert sich die Masse der sensitiven Schicht je nach Konzentration des Analyten, wodurch die Resonanzfrequenz des Sensors beeinflusst wird. Diese Veränderung erlaubt einen Rückschluss auf das Vorhandensein von Motorölkomponenten, wodurch eine Aussage über die Alterung des Motoröls getroffen werden kann.From US 6,223,589 B1 a sensor for detecting fluid properties is known, which has a piezo unit and on top of it a sensitive layer which is formed from a polymer. During operation, the sensor is brought into contact with a fluid or lubricant and excited to oscillate. The polymer layer of the sensor is designed in such a way that it ensures that engine oil components, referred to as analytes, accumulate in the engine oil. As a result, the mass of the sensitive layer changes depending on the concentration of the analyte, which influences the resonance frequency of the sensor. This change allows a conclusion to be drawn about the presence of engine oil components, whereby a statement about the aging of the engine oil can be made.

Sensoren zur Erfassung von Fluideigenschaften gemäß dem Stand der Technik weisen den Nachteil auf, dass deren sensitive Schichten in ihrer stofflichen und/oder OberflächenBeschaffenheit an die Art der Schmierstoffkomponenten oder Alterungsprodukte von Interesse angepasst werden müssen. Hierdurch kann mit einem einzelnen Sensor immer nur eine bestimmte Art von Schmierstoffkomponenten oder Alterungsprodukten detektiert werden. Für eine umfassende Bestimmung von Fluideigenschaften von Interesse sind somit mehrere verschiedene Sensoren notwendig. Des Weiteren ermöglichen derartige Sensoren gemäß dem Stand der Technik nur die Bestimmung von organischen Partikeln, welche bereits Anlagerungen in der Vorrichtung bilden, bevor diese im Fluid durch den Sensor nachgewiesen werden können. Werden derartige Partikel erkannt, muss das Fluid somit schnellstmöglich gewechselt werden, um eine weitere Bildung von Ablagerungen zu verhindern. Dies steht jedoch oft im Widerspruch zur gegebenen Auslastung der Vorrichtung, sodass ein Austausch des Fluids erst verspätet erfolgen kann.Sensors for detecting fluid properties according to the prior art have the disadvantage that the sensitive layers of their material and / or surface properties have to be adapted to the type of lubricant components or aging products of interest. As a result, only a certain type of lubricant components or aging products can be detected with a single sensor. Several different sensors are therefore necessary for a comprehensive determination of fluid properties of interest. Furthermore, such sensors according to the prior art only enable the determination of organic particles which already form deposits in the device before they can be detected in the fluid by the sensor. If such particles are recognized, the fluid must be changed as quickly as possible to prevent further deposits from forming. However, this often contradicts the given utilization of the device, so that the fluid can only be exchanged late.

Ein weiterer Nachteil von Sensoren zur Erfassung von Fluideigenschaften gemäß dem Stand der Technik besteht darin, dass an deren sensitiven Schichten durch die Anlagerung von Schmierstoffkomponenten und Alterungsprodukten eine Sättigung auftritt. Hierdurch wird der Sensor unbrauchbar, und muss einer Reinigung unterzogen werden. Dies resultiert in einer verringerten Verfügbarkeit des Sensors und einen erhöhten Aufwand für Wartungsmaßnahmen.Another disadvantage of sensors for detecting fluid properties according to the prior art is that saturation occurs on their sensitive layers due to the addition of lubricant components and aging products. This makes the sensor unusable and must be cleaned. This results in a reduced availability of the sensor and an increased effort for maintenance measures.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die genannten Nachteile der bekannten Sensoren zur Erfassung von Fluideigenschaften zu überwinden oder zumindest zu mildern. Insbesondere soll eine frühzeitige Erkennung der Bildung von organischen Partikeln in Folge von Alterungsprozessen bereitgestellt werden, um eine bessere Planbarkeit des Fluidaustauschs zu ermöglichen. Des Weiteren soll eine Möglichkeit zur Reinigung von Sensoren bereitgestellt werden, um deren Verfügbarkeit zu erhöhen.The object of the present invention is to overcome or at least alleviate the disadvantages of the known sensors for detecting fluid properties. In particular, an early detection of the formation of organic particles as a result of aging processes is to be provided in order to enable the fluid exchange to be planned better. Furthermore, a possibility should be provided for cleaning sensors in order to increase their availability.

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Diese Aufgabe wird durch einen Sensor zur Erfassung von Fluideigenschaften mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Regenerierungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 19 und einem Sensorsystem mit den Merkmalen von Anspruch 24 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.This object is achieved by a sensor for detecting fluid properties with the features of claim 1, a regeneration device with the features of claim 19 and a sensor system with the features of claim 24. Further refinements of the invention and the advantages resulting therefrom are set out in the subclaims and the description below.

Der erfindungsgemäße Sensor zur Erfassung von Fluideigenschaften umfasst eine vorzugsweise flächig bzw. plättchenförmig ausgebildete Piezoeinheit und eine Aktorschicht, welche auf der Piezoeinheit angeordnet ist und diese zumindest abschnittsweise überlagert. Die Piezoeinheit umfasst ihrerseits eine Trägereinheit und eine auf der Trägereinheit angeordnete piezoelektrische Schicht. Die Aktorschicht erzeugt ein elektrisches und/oder ein magnetisches Feld. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass sowohl magnetische Partikel, wie Metallabrieb, welcher in dem Fluid dispergiert ist, als auch beispielsweise polare und/oder geladene Partikel an die Aktorschicht angelagert werden können. Dies ermöglicht die Erfassung einer wesentlich höheren Anzahl an verschiedenen Partikeln und Verbindungen, als mit Sensoren gemäß dem Stand der Technik erreicht wird. Insbesondere wird hierdurch der Vorteil erreicht, dass bereits Vorläuferprodukte organischer Partikel, welche in weitere Folge Ablagerungen bilden würden, an den Sensor angelagert und detektiert werden. Hierdurch wird erstmals eine Möglichkeit bereitgestellt frühzeitig zu bestimmen, ob ein Schmierstoff dazu neigt, Ablagerungen zu bilden. Hierdurch kann einem erhöhten Verschleiß oder sonstigen negativen Auswirkungen auf die zu überwachende Vorrichtung vorgebeugt werden.The sensor according to the invention for detecting fluid properties comprises a preferably flat or platelet-shaped piezo unit and an actuator layer which is arranged on the piezo unit and overlaps it at least in sections. The piezo unit in turn comprises a carrier unit and a piezoelectric layer arranged on the carrier unit. The actuator layer generates an electrical and / or a magnetic field. This achieves the advantage that both magnetic particles, such as metal abrasion, which is dispersed in the fluid, and, for example, polar and / or charged particles can be deposited on the actuator layer. This enables the detection of a significantly higher number of different particles and compounds than is achieved with sensors according to the prior art. In particular, this achieves the advantage that precursor products of organic particles, which would subsequently form deposits, are already attached to the sensor and detected. This provides the first opportunity to determine early whether a lubricant tends to form deposits. In this way, increased wear or other negative effects on the device to be monitored can be prevented.

Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensors weist die Aktorschicht Teilgebiete auf, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Piezoeinheit angeordnet sind.According to an embodiment variant of the sensor according to the invention, the actuator layer has partial areas which are arranged on opposite sides of the piezo unit.

Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensors umfasst die Aktorschicht zumindest eine mäanderförmig angeordnete Leiterbahn. Diese ermöglicht eine besonders effiziente Erzeugung des magnetischen Feldes. In einer alternativen Ausführungsvariante umfasst die Aktorschicht zumindest zwei mäanderförmig angeordnete Leiterbahnen, welche voneinander elektrisch isoliert sind. Hierdurch wird die Erzeugung eines elektrischen Feldes ermöglicht. Ein elektrisches Feld kann auch mit einer Aktorschicht erzeugt werden, welche zumindest zwei elektrisch voneinander isolierte, in einer Interdigitalanordnung ineinandergreifende Leiterbahnen umfasst. Alternativ kann der Sensor auch Teilgebiete der Aktorschicht mit mindestens einer mäanderförmigen Leiterbahn und Leiterbahnen in Interdigitalanordnung aufweisen.According to an embodiment variant of the sensor according to the invention, the actuator layer comprises at least one meandering conductor track. This enables a particularly efficient generation of the magnetic field. In an alternative embodiment variant, the actuator layer comprises at least two meandering conductor tracks which are electrically insulated from one another. This enables the generation of an electric field. An electric field can also be generated with an actuator layer, which comprises at least two interconnects that are electrically insulated from one another and interlock in an interdigital arrangement. Alternatively, the sensor can also have partial regions of the actuator layer with at least one meandering conductor track and conductor tracks in an interdigital arrangement.

Zur Erzeugung des elektrischen und/oder magnetischen Feldes ist die Aktorschicht, beziehungsweise sind deren elektrisch leitfähige Komponenten, mit einer / 26To generate the electrical and / or magnetic field, the actuator layer, or its electrically conductive components, is provided with a / 26

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Gleichspannungsquelle oder einer Wechselspannungsquelle bzw. mit einer Gleichstrom- oder Wechselstromquelle verbunden.DC voltage source or an AC voltage source or connected to a DC or AC power source.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Piezoeinheit zumindest zwei einander gegenüberliegende Elektroden, zwischen welchen die piezoelektrische Schicht angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsvariante umfasst die Piezoeinheit zumindest zwei Paare einander gegenüberliegender Elektroden, zwischen welchen die piezoelektrische Schicht angeordnet ist. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass mittels einer Segmentierung der Elektroden unterschiedliche Schwingungsmoden realisiert werden können. Alternativ können auch zumindest zwei elektrisch voneinander isolierte Elektroden auf einer Seite der piezoelektrischen Schicht vorgesehen sein. Hierdurch werden fertigungstechnische Vorteile erreicht.According to the preferred embodiment, the piezo unit comprises at least two electrodes lying opposite one another, between which the piezoelectric layer is arranged. In an alternative embodiment variant, the piezo unit comprises at least two pairs of opposing electrodes, between which the piezoelectric layer is arranged. This has the advantage that different vibration modes can be realized by segmenting the electrodes. Alternatively, at least two electrodes that are electrically insulated from one another can also be provided on one side of the piezoelectric layer. This achieves advantages in terms of production technology.

Zur Erhöhung der Langzeitstabilität sowie Stabilität im Allgemeinen wird die Aktorschicht vorzugsweise mit einer zusätzlichen elektrisch isolierenden Passivierungsschicht geschützt. Die Passivierungsschicht ist in Kontakt mit dem umgebenden Fluid, dessen Eigenschaften, insbesondere Partikelgehalt, bestimmt werden sollen. Die Passivierungsschicht enthält vorzugsweise zumindest einen Werkstoff ausgewählt aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, und/oder Aluminiumnitrid. Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensors ist die Passivierungsschicht als eine Antihaftschicht, welche vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen gefertigt ist, oder als eine Schicht mit Lotuseffekt ausgeführt.To increase long-term stability and stability in general, the actuator layer is preferably protected with an additional electrically insulating passivation layer. The passivation layer is in contact with the surrounding fluid, the properties of which, in particular particle content, are to be determined. The passivation layer preferably contains at least one material selected from silicon dioxide, silicon nitride, silicon carbide, and / or aluminum nitride. According to an alternative embodiment variant of the sensor according to the invention, the passivation layer is designed as an anti-adhesive layer, which is preferably made of polytetrafluoroethylene, or as a layer with a lotus effect.

Vorzugsweise umfasst der Sensor eine zwischen der Piezoeinheit und der Aktorschicht angeordnete Isolierschicht, welche die Piezoeinheit von der Aktorschicht elektrisch isoliert. Die Isolierschicht enthält vorzugsweise zumindest einen Werkstoff ausgewählt aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid oder Aluminiumnitrid.The sensor preferably comprises an insulating layer which is arranged between the piezo unit and the actuator layer and which electrically insulates the piezo unit from the actuator layer. The insulating layer preferably contains at least one material selected from silicon dioxide, silicon nitride, silicon carbide or aluminum nitride.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors ist die Trägereinheit aus Silizium, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, oder Siliziumdioxid gefertigt. Des Weiteren ist die piezoelektrische Schicht vorzugsweise aus Aluminiumnitrid, Zinkoxid, BleiZirkonat-Titanat oder Scandium-Aluminiumnitrid gefertigt. Die Elektroden enthalten vorzugsweise zumindest einen Werkstoff ausgewählt aus Chrom, Titan, Gold, Molybdän, Silber, Kupfer oder Platin.According to a preferred embodiment of the sensor according to the invention, the carrier unit is made of silicon, silicon carbide, silicon nitride, or silicon dioxide. Furthermore, the piezoelectric layer is preferably made of aluminum nitride, zinc oxide, lead zirconate titanate or scandium aluminum nitride. The electrodes preferably contain at least one material selected from chrome, titanium, gold, molybdenum, silver, copper or platinum.

Vorzugsweise enthält die Aktorschicht zumindest einen Werkstoff ausgewählt aus Chrom, Titan, Gold, Kupfer, Silber oder Platin.The actuator layer preferably contains at least one material selected from chromium, titanium, gold, copper, silver or platinum.

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Die erfindungsgemäße Regenerierungsvorrichtung für Sensoren umfasst eine dem Sensor zugewandte, von dem Sensor beabstandete Regenerierungsschicht, die auf einem Träger aufgebracht ist. Die Regenerierungsschicht erzeugt ein elektrisches und/oder ein magnetisches Feld. Die Regenerierungsschicht weist einen Aufbau auf, welcher der Aktorschicht des erfindungsgemäßen Sensors ähnlich ist.The regeneration device for sensors according to the invention comprises a regeneration layer which faces the sensor and is spaced apart from the sensor and which is applied to a carrier. The regeneration layer generates an electrical and / or a magnetic field. The regeneration layer has a structure which is similar to the actuator layer of the sensor according to the invention.

Gemäß einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Regenerierungsvorrichtung umfasst die Regenerierungsschicht zumindest eine mäanderförmig angeordnete Leiterbahn. Diese ermöglicht eine besonders effiziente Erzeugung des magnetischen Feldes. In einer alternativen Ausführungsvariante umfasst die Regenerierungsschicht zumindest zwei mäanderförmig angeordnete Leiterbahnen, welche voneinander elektrisch isoliert sind. Hierdurch wird die Erzeugung eines elektrischen Feldes ermöglicht. Ein elektrisches Feld kann auch mit einer Regenerierungsschicht erzeugt werden, welche zumindest zwei elektrisch voneinander isolierte, in einer Interdigitalanordnung ineinandergreifende Leiterbahnen umfasst.According to an embodiment variant of the regeneration device according to the invention, the regeneration layer comprises at least one meandering conductor track. This enables a particularly efficient generation of the magnetic field. In an alternative embodiment variant, the regeneration layer comprises at least two meandering conductor tracks which are electrically insulated from one another. This enables the generation of an electric field. An electric field can also be generated with a regeneration layer, which comprises at least two interconnects which are electrically insulated from one another and which interlock in an interdigital arrangement.

Zur Erzeugung des elektrischen und/oder magnetischen Feldes ist die Regenerierungsschicht, beziehungsweise sind deren elektrisch leitfähige Komponenten, mit einer Gleichspannungsquelle oder einer Wechselspannungsquelle bzw. mit einer Gleichstrom- oder Wechselstromquelle verbunden.To generate the electrical and / or magnetic field, the regeneration layer or its electrically conductive components are connected to a direct voltage source or an alternating voltage source or to a direct current or alternating current source.

Das erfindungsgemäße Sensorsystem umfasst zumindest einen wie oben beschriebenen erfindungsgemäßen Sensor, sowie eine mit der Piezoeinheit des Sensors verbundene Anregungseinheit. Die Anregungseinheit regt die Piezoeinheit zu einer Schwingung an. Die Schwingung der Piezoeinheit weist in einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensors einen Schwingungsmodus mit zumindest zwei Schwingungsknotenlinien auf. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors weist das Auslenkungsbild der Schwingung eine Wellpappenform auf.The sensor system according to the invention comprises at least one sensor according to the invention as described above, as well as an excitation unit connected to the piezo unit of the sensor. The excitation unit excites the piezo unit to oscillate. In one embodiment variant of the sensor according to the invention, the oscillation of the piezo unit has an oscillation mode with at least two oscillation node lines. According to the preferred embodiment of the sensor according to the invention, the deflection pattern of the vibration has a corrugated cardboard shape.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensorsystems umfasst das Sensorsystem eine mit der Piezoeinheit des zumindest einen Sensors verbundene Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit bestimmt zumindest einen momentanen Schwingungsparameter der Piezoeinheit. Der Schwingungsparameter ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Resonanzfrequenz, einer Auslenkung oder einem Q-Faktor der Piezoeinheit und wird von der Auswerteeinheit vorzugsweise mittels einer Impedanzmessung bestimmt.According to a preferred embodiment variant of the sensor system according to the invention, the sensor system comprises an evaluation unit connected to the piezo unit of the at least one sensor. The evaluation unit determines at least one momentary vibration parameter of the piezo unit. The vibration parameter is preferably selected from a resonance frequency, a deflection or a Q factor of the piezo unit and is preferably determined by the evaluation unit by means of an impedance measurement.

Das erfindungsgemäße Sensorsystems umfasst des Weiteren vorzugsweise zumindest einen Temperatursensor, einen Drucksensor, einen Dichtesensor, einen Viskositätssensor, einen / 26The sensor system according to the invention preferably further comprises at least one temperature sensor, a pressure sensor, a density sensor, a viscosity sensor, a / 26

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Leitfähigkeitssensor, einen Permittivitätssensor, einen Impedanzsensor, einen potentiometrischen Sensor, einen amperometrischen Sensor, einen Korrosivitätssensor, einen Chemosensor, einen Thermochemosensor, einen Biochemosensor, einen Gassensor, einen gravimetrischen Sensor, einen Partikelsensor, einen Durchflusssensor, einen Verlustwinkelsensor, einen Wassersensor, einen Feuchtesensor, einen pH-Sensor, einen Infrarotsensor und/oder einen optischen Sensor.Conductivity sensor, a permittivity sensor, an impedance sensor, a potentiometric sensor, an amperometric sensor, a corrosivity sensor, a chemosensor, a thermochemosensor, a biochemosensor, a gas sensor, a gravimetric sensor, a particle sensor, a flow sensor, a loss angle sensor, a water sensor, a moisture sensor, a pH sensor, an infrared sensor and / or an optical sensor.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensorsystems umfasst das Sensorsystem zwei der erfindungsgemäßen Sensoren, wobei die Aktorschicht einer der Sensoren mit einer Gleichspannungs- und/oder einer Wechselspannungsquelle oder einer Gleichstrom- und/oder einer Wechselstromquelle verbunden ist. Der andere Sensor mit nicht aktiver Aktorschicht dient hierbei als Referenzelement zur Kompensation von Umwelteinflüssen wie z.B. Temperaturschwankungen.According to the preferred embodiment variant of the sensor system according to the invention, the sensor system comprises two of the sensors according to the invention, the actuator layer of one of the sensors being connected to a direct voltage and / or an alternating voltage source or a direct current and / or an alternating current source. The other sensor with an inactive actuator layer serves as a reference element to compensate for environmental influences such as Temperature fluctuations.

Vorzugsweise umfasst das Sensorsystem darüber hinaus eine erfindungsgemäße Regenerierungsvorrichtung.In addition, the sensor system preferably includes a regeneration device according to the invention.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.The invention will now be explained in more detail by way of example with reference to the drawings.

Figur 1a zeigt einen erfindungsgemäßen Sensor zur Erfassung von Fluideigenschaften in einer Explosionsansicht.Figure 1a shows an inventive sensor for detecting fluid properties in an exploded view.

Figur 1b zeigt den erfindungsgemäßen Sensor aus Figur 1a in einem zusammengesetzten Zustand.FIG. 1b shows the sensor according to the invention from FIG. 1a in an assembled state.

Figur 1c zeigt den erfindungsgemäßen Sensor mit den Sensor umgebenden sowie an die Aktorschicht angelagerten Partikeln.FIG. 1c shows the sensor according to the invention with particles surrounding the sensor and attached to the actuator layer.

Figuren 2a bis 2c zeigen den erfindungsgemäßen Sensor mit einer Aktorschicht mit Leiterbahnen in einer Interdigitalanordnung, wobei Figur 2b eine vereinfachte Schnittdarstellung des Sensors mit einer zusätzlichen Regenerierungsvorrichtung ist. Figur 3 zeigt den erfindungsgemäßen Sensor mit einer Aktorschicht mit einer mäanderförmig angeordneten Leiterbahn.FIGS. 2a to 2c show the sensor according to the invention with an actuator layer with conductor tracks in an interdigital arrangement, FIG. 2b being a simplified sectional illustration of the sensor with an additional regeneration device. Figure 3 shows the sensor according to the invention with an actuator layer with a meandering conductor track.

Figur 4 zeigt den erfindungsgemäßen Sensor mit zwei Elektrodenpaaren.FIG. 4 shows the sensor according to the invention with two pairs of electrodes.

Figuren 5a bis 5d zeigen verschiedene Schwingungsmoden des erfindungsgemäßen Sensors in einer perspektivischen Darstellung.Figures 5a to 5d show different vibration modes of the sensor according to the invention in a perspective view.

Figuren 6a bis 6h zeigen schematisch verschiedene Elektrodenpaaranordnungen des erfindungsgemäßen Sensors und durch diese Elektrodenpaaranordnungen realisierte Schwingungsmoden. Die piezoelektrische Schicht ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Figur 7 zeigt ein Ablaufdiagramm des Funktionsprinzips des erfindungsgemäßen Sensors. Figur 8 zeigt das Anordnungsschema von zwei erfindungsgemäßen Sensoren mit einer gemeinsamen Trägereinheit.FIGS. 6a to 6h schematically show different electrode pair arrangements of the sensor according to the invention and vibration modes realized by these electrode pair arrangements. The piezoelectric layer is not shown for the sake of simplicity. FIG. 7 shows a flow diagram of the functional principle of the sensor according to the invention. FIG. 8 shows the arrangement diagram of two sensors according to the invention with a common carrier unit.

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Die Figuren 1a und 1b zeigen einen erfindungsgemäßen Sensor 1 zur Erfassung von Fluideigenschaften, welcher zum besseren Verständnis in Figur 1a in einer Explosionsdarstellung und in Figur 1b in einem zusammengesetzten Zustand dargestellt ist. Der erfindungsgemäße Sensor 1 umfasst eine Piezoeinheit 2, welche eine Trägereinheit 3 und eine auf der Trägereinheit 3 angeordnete piezoelektrische Schicht 4 umfasst. Die Trägereinheit 3 des erfindungsgemäßen Sensors 1 ist vorzugsweise aus Silizium, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, oder Siliziumdioxid gefertigt, beziehungsweise enthält zumindest einen dieser Werkstoffe und die piezoelektrische Schicht 4 ist vorzugsweise aus Aluminiumnitrid, Zinkoxid, Blei-Zirkonat-Titanat oder Scandium-Aluminiumnitrid gefertigt beziehungsweise enthält zumindest einen dieser Werkstoffe. Des Weiteren umfasst der Sensor 1 eine auf der Piezoeinheit 2 angeordnete und diese zumindest abschnittsweise überlagernde Aktorschicht 5. Die Aktorschicht 5 ist vorzugsweise aus Chrom, Titan, Gold, Kupfer, Silber oder Platin gefertigt beziehungsweise enthält zumindest einen dieser Werkstoffe. Im Betrieb wird der erfindungsgemäße Sensor 1 in Kontakt mit einem, in den Figuren nicht dargestellten, Fluid, wie beispielsweise einem Motoröl, gebracht. Die Piezoeinheit 2 umfasst neben der piezoelektrischen Schicht 4 hierzu Elektroden 6, welche auf gegenüberliegenden Seiten der piezoelektrischen Schicht 4 angebracht sind. Die Elektroden 6 enthalten vorzugsweise mindestens einen Werkstoff, ausgewählt aus Chrom, Titan, Gold, Molybdän, Silber, Kupfer oder Platin. Des Weiteren umfasst der Sensor 1 eine zwischen der Piezoeinheit 2 und der Aktorschicht 5 angeordnete Isolierschicht 7. Diese bewirkt eine elektrische Isolierung der Piezoeinheit 2 von der Aktorschicht 5. Die Isolierschicht 7 enthält vorzugsweise zumindest einen Werkstoff ausgewählt aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid und Aluminiumnitrid. Die Aktorschicht 5 des erfindungsgemäßen Sensors 1 erzeugt ein elektrisches oder ein magnetisches Feld, oder eine Kombination aus einem elektrischem und einem magnetischen Feld. Zur Erhöhung der Langzeitstabilität sowie Stabilität im Allgemeinen wird die Aktorschicht 5 vorzugsweise mit einer in Figur 2b dargestellten Passivierungsschicht 16 geschützt. Die Passivierungsschicht 16 ist elektrisch isolierend und auf der Aktorschicht 5, der Piezoeinheit 2 gegenüberliegend angeordnet, somit in Kontakt mit dem, in den Figuren nicht dargestellten, Fluid. Die Passivierungsschicht 16 enthält vorzugsweise zumindest einen Werkstoff ausgewählt aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, oder Aluminiumnitrid. Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensors 1 ist die Passivierungsschicht 16 als eine Antihaftschicht, welche vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen gefertigt ist, oder als eine Schicht mit Lotuseffekt ausgeführt.FIGS. 1a and 1b show a sensor 1 according to the invention for detecting fluid properties, which is shown in an exploded view in FIG. 1a and in an assembled state in FIG. 1b. The sensor 1 according to the invention comprises a piezo unit 2, which comprises a carrier unit 3 and a piezoelectric layer 4 arranged on the carrier unit 3. The carrier unit 3 of the sensor 1 according to the invention is preferably made of silicon, silicon carbide, silicon nitride or silicon dioxide, or contains at least one of these materials, and the piezoelectric layer 4 is preferably made or contains aluminum nitride, zinc oxide, lead zirconate titanate or scandium aluminum nitride at least one of these materials. Furthermore, the sensor 1 comprises an actuator layer 5 arranged on the piezo unit 2 and at least partially overlaying it. The actuator layer 5 is preferably made of chromium, titanium, gold, copper, silver or platinum or contains at least one of these materials. In operation, the sensor 1 according to the invention is brought into contact with a fluid, such as an engine oil, not shown in the figures. In addition to the piezoelectric layer 4, the piezo unit 2 comprises electrodes 6, which are attached on opposite sides of the piezoelectric layer 4. The electrodes 6 preferably contain at least one material selected from chromium, titanium, gold, molybdenum, silver, copper or platinum. Furthermore, the sensor 1 comprises an insulating layer 7 arranged between the piezo unit 2 and the actuator layer 5. This causes electrical insulation of the piezo unit 2 from the actuator layer 5. The insulating layer 7 preferably contains at least one material selected from silicon dioxide, silicon nitride, silicon carbide and aluminum nitride. The actuator layer 5 of the sensor 1 according to the invention generates an electric or a magnetic field, or a combination of an electric and a magnetic field. To increase the long-term stability and stability in general, the actuator layer 5 is preferably protected with a passivation layer 16 shown in FIG. 2b. The passivation layer 16 is electrically insulating and is arranged on the actuator layer 5, opposite the piezo unit 2, thus in contact with the fluid, not shown in the figures. The passivation layer 16 preferably contains at least one material selected from silicon dioxide, silicon nitride, silicon carbide, or aluminum nitride. According to an alternative embodiment variant of the sensor 1 according to the invention, the passivation layer 16 is designed as an anti-adhesive layer, which is preferably made of polytetrafluoroethylene, or as a layer with a lotus effect.

Wie in Figur 1c dargestellt bewirkt das von der Aktorschicht 5 erzeugte magnetische und/oder elektrische Feld eine Anlagerung von Partikeln 8, welche im Fluid dispergiert sind, an die Aktorschicht 5. Diese Partikel 8 können entweder eine metallische oder organische / 26As shown in FIG. 1c, the magnetic and / or electric field generated by the actuator layer 5 causes particles 8, which are dispersed in the fluid, to accumulate on the actuator layer 5. These particles 8 can either be a metallic or organic / 26

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Zusammensetzung aufweisen. Organische Partikel 8 resultieren in der Regel aus Alterungsprozessen des Fluids beziehungsweise des Öls, wohingegen metallische Partikel 8 durch Abrieb entstehen. Eine Anlagerung der Partikel 8 an die Aktorschicht 5 bewirkt eine Veränderung der wirksamen Gesamtmasse des Sensors 1, welche zumindest einen Schwingungsparameter beeinflusst.Have composition. Organic particles 8 generally result from the aging processes of the fluid or the oil, whereas metallic particles 8 result from abrasion. Accumulation of the particles 8 on the actuator layer 5 causes a change in the effective total mass of the sensor 1, which influences at least one vibration parameter.

Wie in Figur 1c bis 2c dargestellt, weist die Aktorschicht 5 des erfindungsgemäßen Sensors 1 Teilgebiete 5a auf. Ein Teilgebiet 5a der Aktorschicht 5 kann entweder gleich groß oder, wie in Figur 2a dargestellt, kleiner als eine Seite der Piezoeinheit 2 ausgebildet sein. Des Weiteren kann der erfindungsgemäße Sensor 1 Teilgebiete 5a der Aktorschicht 5 auf gegenüberliegenden Seiten der Piezoeinheit 2 aufweisen. Die gegenüberliegenden Seiten der Piezoeinheit 2 entsprechen gemäß der bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensors 1 jenen Seiten, an welchen die Elektroden 6 angeordnet sind. Hierdurch wird es ermöglicht, den Sensor 1 an unterschiedliche Anwendungen anzupassen. Figur 2b zeigt den Sensor 1 aus Figur 2a in einer Seitenansicht mit einer zusätzlichen Regenerierungsvorrichtung 11. Figur 2b zeigt den Sensor 1 in einer weiteren Ausführungsvariante, in welcher die Regenerierungsvorrichtung 11 vereinfacht dargestellt ist. Hierbei ist die Regenerierungsvorrichtung 11, bestehend aus der Regenerierungsschicht 12 und dem Träger 17, parallel über dem Sensor 1 beziehungsweise die Regenerierungsschicht 12 parallel über der Aktorschicht 5 platziert.As shown in FIGS. 1c to 2c, the actuator layer 5 of the sensor 1 according to the invention has subregions 5a. A partial area 5a of the actuator layer 5 can either be of the same size or, as shown in FIG. 2a, smaller than one side of the piezo unit 2. Furthermore, the sensor 1 according to the invention can have subregions 5a of the actuator layer 5 on opposite sides of the piezo unit 2. According to the preferred embodiment of the sensor 1 according to the invention, the opposite sides of the piezo unit 2 correspond to those sides on which the electrodes 6 are arranged. This makes it possible to adapt the sensor 1 to different applications. FIG. 2b shows the sensor 1 from FIG. 2a in a side view with an additional regeneration device 11. FIG. 2b shows the sensor 1 in a further embodiment variant, in which the regeneration device 11 is shown in simplified form. Here, the regeneration device 11, consisting of the regeneration layer 12 and the carrier 17, is placed parallel above the sensor 1 and the regeneration layer 12 is placed parallel above the actuator layer 5.

Die in den Figuren 1a bis 2c dargestellten Aktorschichten 5 des erfindungsgemäßen Sensors 1 weisen zwei elektrisch voneinander isolierte, in einer Interdigitalanordung ineinandergreifende Leiterbahnen 9 auf. Gemäß einer in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsvariante können auch mehr als zwei in einer Interdigitalanordnung ineinandergreifende Leiterbahnen 9, beispielsweise auf einer oder auch auf unterschiedlichen Seiten des erfindungsgemäßen Sensors 1, vorgesehen sein. Die Leiterbahnen 9 sind elektrisch voneinander isoliert. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass die Aktorschicht 5 ein elektrisches Feld erzeugt, und beispielsweise organische Partikel an die Aktorschicht 5 angelagert werden.The actuator layers 5 of the sensor 1 according to the invention shown in FIGS. 1a to 2c have two conductor tracks 9 which are electrically insulated from one another and which interlock in an interdigital arrangement. According to an embodiment variant not shown in the figures, more than two interconnects 9 which interlock in an interdigital arrangement can also be provided, for example on one or also on different sides of the sensor 1 according to the invention. The conductor tracks 9 are electrically insulated from one another. This has the advantage that the actuator layer 5 generates an electric field and, for example, organic particles are deposited on the actuator layer 5.

Figur 3 zeigt den erfindungsgemäßen Sensor 1 mit einer Aktorschicht 5 in einer alternativen Ausführungsvariante, wobei die Aktorschicht 5 eine mäanderförmig angeordnete Leiterbahn 9 aufweist. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass die Aktorschicht 5 zur Erzeugung eines magnetischen Feldes geeignet ist und beispielsweise eine besonders effektive Anlagerung von metallischen Partikeln 8 gewährleistet. Alternativ kann die Aktorschicht 5 auch zwei mäanderförmig angeordnete Leiterbahnen 9 umfassen, welche elektrisch voneinander isoliert sind, wobei diese Ausführungsvariante zur Erzeugung eines elektrischen Feldes herangezogen wird. Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst der erfindungsgemäße Sensor 1 mehrere / 26FIG. 3 shows the sensor 1 according to the invention with an actuator layer 5 in an alternative embodiment variant, the actuator layer 5 having a meandering conductor track 9. This achieves the advantage that the actuator layer 5 is suitable for generating a magnetic field and, for example, ensures a particularly effective accumulation of metallic particles 8. Alternatively, the actuator layer 5 can also comprise two meandering conductor tracks 9, which are electrically insulated from one another, this embodiment variant being used to generate an electrical field. According to an embodiment variant, the sensor 1 according to the invention comprises several / 26

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Teilgebiete 5a der Aktorschicht 5 auf unterschiedlichen Seiten oder auch auf einer Seite des Sensors 1, mit beispielsweise einem Teilgebiet 5a mit Leiterbahnen 9 in Interdigitalanordnung und einem Teilgebiet 5a mit mäanderförmiger Anordnung von einer oder mehreren Leiterbahnen 9.Subareas 5a of the actuator layer 5 on different sides or also on one side of the sensor 1, for example with a subarea 5a with conductor tracks 9 in an interdigital arrangement and a subarea 5a with a meandering arrangement of one or more conductor tracks 9.

Wie in den Figuren dargestellt, weist die Aktorschicht 5 zumindest zwei elektrische Aktorkontakte 5b auf. Diese werden im Betrieb des erfindungsgemäßen Sensors 1, wie in Figur 2a beispielhaft dargestellt, mit einer Gleichspannungs- und/oder einer Wechselspannungsquelle oder Gleichstrom- und/oder Wechselstromquelle 15 verbunden, welche in den Figuren sonst nicht dargestellt ist. Die Gleichspannungs- und/oder Wechselspannungsquelle oder Gleichstrom- und/oder Wechselstromquelle 15 ist vorzugsweise steuerbar ausgeführt. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass ein elektrisches Feld von der Aktorschicht 5 erzeugt wird.As shown in the figures, the actuator layer 5 has at least two electrical actuator contacts 5b. During operation of the sensor 1 according to the invention, as shown by way of example in FIG. 2a, these are connected to a direct voltage and / or an alternating voltage source or direct current and / or alternating current source 15, which is not otherwise shown in the figures. The direct voltage and / or alternating voltage source or direct current and / or alternating current source 15 is preferably designed to be controllable. This has the advantage that an electric field is generated by the actuator layer 5.

Wie in Bezug auf die Figuren 1a bis 1c erläutert, umfasst die Piezoeinheit 2 zumindest zwei einander gegenüberliegenden Elektroden 6, zwischen welchen die piezoelektrische Schicht 4 angeordnet ist. Der in den Figuren 1a bis 1c dargestellte Sensor 1 umfasst zwei Paare einander gegenüberliegender Elektroden 6, zwischen welchen die piezoelektrische Schicht 4 angeordnet ist. Diese Elektroden 6 sind in Figur 4 im Detail dargestellt, welche den erfindungsgemäßen Sensor 1 ohne die Aktorschicht 5, ohne Isolierschicht 7 sowie ohne Passivierungsschicht 16 in einer Grundrissdarstellung zeigt. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass durch die Konfiguration der Elektroden 6 eine Form einer Schwingung der Piezoeinheit 2 beziehungsweise des Sensors 1 bestimmt werden kann. Nicht dargestellt ist eine alternative Ausführungsform, wonach die Piezoeinheit 2 auf einer Seite der piezoelektrischen Schicht 4 zumindest zwei elektrisch voneinander isolierte Elektroden 6 umfasst.As explained with reference to FIGS. 1a to 1c, the piezo unit 2 comprises at least two electrodes 6 lying opposite one another, between which the piezoelectric layer 4 is arranged. The sensor 1 shown in FIGS. 1a to 1c comprises two pairs of electrodes 6 lying opposite one another, between which the piezoelectric layer 4 is arranged. These electrodes 6 are shown in detail in FIG. 4, which shows the sensor 1 according to the invention without the actuator layer 5, without the insulating layer 7 and without the passivation layer 16 in a plan view. This has the advantage that a configuration of the vibration of the piezo unit 2 or of the sensor 1 can be determined by the configuration of the electrodes 6. An alternative embodiment is not shown, according to which the piezo unit 2 comprises at least two electrodes 6 that are electrically insulated from one another on one side of the piezoelectric layer 4.

Der erfindungsgemäße Sensor 1 ist Teil eines Sensorsystems, welches zumindest einen erfindungsgemäßen Sensor 1 umfasst. Das Sensorsystem weist eine in Figur 2c dargestellte, und mit der Piezoeinheit 2 des Sensor 1 verbundene Anregungseinheit 13 auf, welche die Piezoeinheit 2 unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effekts, zu einer Schwingung anregt. Die Anregungseinheit 13 ist vorzugsweise als Oszillatorschaltung ausgeführt. Hierbei sind die Elektroden 6 mit Elektrodenkontakten 6a versehen, welche im Betrieb zur Erzeugung der Schwingung mit der Anregungseinheit 13 verbunden sind.The sensor 1 according to the invention is part of a sensor system which comprises at least one sensor 1 according to the invention. The sensor system has an excitation unit 13 shown in FIG. 2c and connected to the piezo unit 2 of the sensor 1, which excites the piezo unit 2 to oscillate using the piezoelectric effect. The excitation unit 13 is preferably designed as an oscillator circuit. Here, the electrodes 6 are provided with electrode contacts 6a, which are connected to the excitation unit 13 during operation to generate the vibration.

Die von der Anregungseinheit 13 erzeugte Schwingung der Piezoeinheit 2 weist vorzugsweise mindestens zwei Schwingungsknotenlinien 10 auf. Die Schwingung der Piezoeinheit 2 weist in der bevorzugten Ausführungsvariante eine Wellpappenform auf, wobei das Muster der / 26The vibration of the piezo unit 2 generated by the excitation unit 13 preferably has at least two vibration node lines 10. In the preferred embodiment variant, the vibration of the piezo unit 2 has a corrugated cardboard shape, the pattern of / 26

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Schwingungsauslenkungen die Wellpappenform bildet. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass der Sensor 1 besonders sensibel auf Anlagerungen an der Aktorschicht 5 reagiert.Vibration deflections forms the corrugated form. This has the advantage that the sensor 1 reacts particularly sensitively to deposits on the actuator layer 5.

Die Figuren 5a bis 5d zeigen in vereinfachter Darstellung den erfindungsgemäßen Sensor 1 in Schwingung, wobei in Figur 5a eine Schwingung mit zwei Schwingungsknotenlinien 10, in Figur 5b eine Schwingung mit drei Schwingungsknotenlinien 10, in Figur 5c eine Schwingung mit sechs Schwingungsknotenlinien 10 und in Figur 5d eine Schwingung mit acht Schwingungsknotenlinien 10 dargestellt ist. Die Schwingungen in den Figuren 5a bis 5d weisen die erfindungsgemäße Wellpappenform auf. Die Schwingungsknotenlinien 10 stellen Nodallinien dar, welche Bereiche der Schwingung ohne Auslenkung kennzeichnen. Die Elektroden 6 sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sie ein Wellental/-berg entlang der Breite des Sensors 1 einschließen.FIGS. 5a to 5d show a simplified representation of the sensor 1 according to the invention in oscillation, in FIG. 5a an oscillation with two oscillation node lines 10, in FIG. 5b an oscillation with three oscillation node lines 10, in FIG. 5c an oscillation with six oscillation node lines 10 and in FIG a vibration with eight vibration node lines 10 is shown. The vibrations in FIGS. 5a to 5d have the shape of the corrugated cardboard according to the invention. The vibration node lines 10 represent nodal lines, which identify areas of the vibration without deflection. The electrodes 6 are preferably arranged such that they enclose a wave trough along the width of the sensor 1.

Die Figuren 6a bis 6h zeigen verschiedene Schwingungsmoden der Schwingung des Sensors 1, welche durch unterschiedliche Anordnungen der Elektroden 6 realisiert werden, wobei jeweils in der Mitte der Figuren eine Anordnung von einzelnen Elektrodenpaaren der Piezoeinheit 2 schematisch dargestellt ist. Oberhalb der Elektrodenpaare ist die durch diese erzeugbare Schwingung beziehungsweise die erzeugbare Schwingungsmode in einer perspektivischen Ansicht, und unterhalb in einer Frontalansicht dargestellt. Die perspektivischen Ansichten zeigen die Wellenpappenform der Schwingungsauslenkungen.FIGS. 6a to 6h show different oscillation modes of the oscillation of the sensor 1, which are realized by different arrangements of the electrodes 6, an arrangement of individual electrode pairs of the piezo unit 2 being shown schematically in the middle of the figures. Above the electrode pairs, the oscillation or the oscillation mode that can be generated by this is shown in a perspective view, and below in a frontal view. The perspective views show the corrugated cardboard shape of the vibration deflections.

Das Sensorsystem umfasst des Weiteren eine in Figur 2c dargestellte Auswerteinheit 14, welche mit der Piezoeinheit des Sensors 1 des Sensorsystems verbunden ist. Die Auswerteeinheit 14 ist vorzugsweise wie die Anregungseinheit 13 mit den Elektrodenkontakten 6a verbunden. Gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensorsystems sind die Anregungseinheit 13 und die Auswerteeinheit 14 in einer gemeinsamen Oszillatorschaltung ausgeführt. Die Auswerteeinheit 14 bestimmt zumindest einen momentanen Schwingungsparameter der Piezoeinheit 2. Der momentane Schwingungsparameter ist ausgewählt aus einer Resonanzfrequenz der Piezoeinheit 2 oder einer Auslenkung beziehungsweise einem Q-Faktor des Sensors 1 beziehungsweise der Piezoeinheit 2. Durch das von der Aktorschicht 5 erzeugte elektrische und/oder magnetische Feld lagern sich Partikeln 8, welche im Fluid dispergiert sind, an den Sensor 1 an, wodurch dessen Schwingungsparameter beeinflusst werden. Mittels einer vorangegangenen Kalibrierung der Auswerteeinheit 14, oder einem Vergleich mit einem zweiten Sensor 1, wie in Figur 8 dargestellt, wird ein Rückschluss auf die Fluideigenschaften des Fluids, wie beispielsweise einen Fremdpartikelanteil ermöglicht. In dieser Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensorsystems mit zwei Sensoren 1 ist nur die Aktorschicht 5 eines der Sensoren 1 mit einer Gleichspannungs- und/oder einer Wechselspannungsquelle oder einer Gleichstrom- und/oder einer Wechselstromquelle 15 verbunden, wobei beide Sensoren von / 26The sensor system further comprises an evaluation unit 14 shown in FIG. 2c, which is connected to the piezo unit of the sensor 1 of the sensor system. The evaluation unit 14 is preferably connected to the electrode contacts 6a like the excitation unit 13. According to an embodiment variant of the sensor system according to the invention, the excitation unit 13 and the evaluation unit 14 are implemented in a common oscillator circuit. The evaluation unit 14 determines at least one instantaneous vibration parameter of the piezo unit 2. The instantaneous vibration parameter is selected from a resonance frequency of the piezo unit 2 or a deflection or a Q factor of the sensor 1 or the piezo unit 2. By means of the electrical and / or. Generated by the actuator layer 5 Magnetic field particles 8, which are dispersed in the fluid, accumulate on the sensor 1, whereby its oscillation parameters are influenced. A previous calibration of the evaluation unit 14, or a comparison with a second sensor 1, as shown in FIG. 8, enables a conclusion to be drawn about the fluid properties of the fluid, such as a foreign particle content. In this embodiment variant of the sensor system according to the invention with two sensors 1, only the actuator layer 5 of one of the sensors 1 is connected to a direct voltage and / or an alternating voltage source or a direct current and / or an alternating current source 15, both sensors from / 26

23479-AT dem Fluid umflossen werden. Hierdurch ermöglicht der erfindungsgemäße Sensor 1 beziehungsweise das erfindungsgemäße Sensorsystem erstmals die Detektion von Vorläuferprodukten von organischen Ablagerungen in von Fluiden durchströmten beziehungsweise geschmierten oder gekühlten Vorrichtungen.23479-AT the fluid flows around. As a result, the sensor 1 according to the invention or the sensor system according to the invention makes it possible for the first time to detect precursor products of organic deposits in devices through which fluids flow or which are lubricated or cooled.

Figur 7 zeigt das Arbeitsprinzip des erfindungsgemäßen Sensorsystems gemäß der bevorzugten Ausführungsvariante in einer schematischen Darstellung. Die Anregungseinheit 13 des Sensorsystems ist mit der Piezoeinheit 2 des Sensors 1 verbunden und regt die Piezoeinheit 2 des Sensors 1 zur Schwingung an. Die Piezoeinheit 2 ist mit der Auswerteeinheit 14 verbunden. Die Auswerteeinheit 14 bestimmt den momentanen Schwingungsparameter. Vorzugsweise bestimmt die Auswerteeinheit 14 hierzu die Resonanzfrequenz, den Q-Faktor oder die momentane Auslenkung der Piezoeinheit 2 mittels einer Impedanzmessung. Die Auswerteeinheit 14 ist mit einer Ausgabe- und Speichereinheit verbunden, welche den von der Auswerteeinheit 14 bestimmten Schwingungsparameter ausgibt beziehungsweise speichert. Die piezoelektrische Schicht 4 des Sensors 1 wird durch eine Oszillatorschaltung mit einer elektrischen Wechselspannung variabler Frequenz gespeist. Dies bewirkt eine periodische Ausdehnung der piezoelektrischen Schicht 4 mit derselben Frequenz, wodurch der Sensor 1 zu der Schwingung angeregt wird. Die elektrische Impedanz der piezoelektrischen Schicht 4 ist abhängig von der Schwingungsfrequenz, so ist der Realteil der Impedanz bei der Resonanzfrequenz maximal. Daher wird in einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Sensors 1 die Impedanz der piezoelektrischen Schicht 4 in Anhängigkeit der Frequenz aufgezeichnet und deren Maximalwert detektiert. Alternativ kann auch der Imaginärteil der Impedanz gemessen, und so die Resonanzfrequenz bestimmt werden. Die Resonanzfrequenz wird in weiterer Folge vorzugsweise auf mittels der Ausgabe- und Speichereinheit auf einer Anzeige dargestellt oder in einem Speicher hinterlegt.FIG. 7 shows the working principle of the sensor system according to the invention in accordance with the preferred embodiment variant in a schematic illustration. The excitation unit 13 of the sensor system is connected to the piezo unit 2 of the sensor 1 and excites the piezo unit 2 of the sensor 1 to oscillate. The piezo unit 2 is connected to the evaluation unit 14. The evaluation unit 14 determines the current vibration parameter. For this purpose, the evaluation unit 14 preferably determines the resonance frequency, the Q factor or the instantaneous deflection of the piezo unit 2 by means of an impedance measurement. The evaluation unit 14 is connected to an output and storage unit which outputs or stores the vibration parameter determined by the evaluation unit 14. The piezoelectric layer 4 of the sensor 1 is fed by an oscillator circuit with an electrical alternating voltage of variable frequency. This causes a periodic expansion of the piezoelectric layer 4 with the same frequency, whereby the sensor 1 is excited to oscillate. The electrical impedance of the piezoelectric layer 4 is dependent on the oscillation frequency, so the real part of the impedance is maximum at the resonance frequency. Therefore, in an embodiment variant of the sensor 1 according to the invention, the impedance of the piezoelectric layer 4 is recorded as a function of the frequency and its maximum value is detected. Alternatively, the imaginary part of the impedance can be measured and the resonance frequency can be determined in this way. The resonance frequency is subsequently preferably displayed on a display by means of the output and storage unit or stored in a memory.

Das erfindungsgemäße Sensorsystem umfasst gemäß einer alternativen Ausführungsvariante des Weiteren zumindest einen Temperatursensor, einen Drucksensor, einen Dichtesensor, einen Viskositätssensor, einen Leitfähigkeitssensor, einen Permittivitätssensor, einen Impedanzsensor, einen potentiometrischen Sensor, einen amperometrischen Sensor, einen Korrosivitätssensor, einen Chemosensor, einen Thermochemosensor, einen Biochemosensor, einen Gassensor, einen gravimetrischen Sensor, einen Partikelsensor, einen Durchflusssensor, einen Verlustwinkelsensor, einen Wassersensor, einen Feuchtesensor, einen pH-Sensor, einen Infrarotsensor und/oder einen optischen Sensor.According to an alternative embodiment variant, the sensor system according to the invention further comprises at least one temperature sensor, a pressure sensor, a density sensor, a viscosity sensor, a conductivity sensor, a permittivity sensor, an impedance sensor, a potentiometric sensor, an amperometric sensor, a corrosivity sensor, a chemosensor, a thermochemosensor, one Biochemosensor, a gas sensor, a gravimetric sensor, a particle sensor, a flow sensor, a loss angle sensor, a water sensor, a moisture sensor, a pH sensor, an infrared sensor and / or an optical sensor.

Wie in Figur 2b dargestellt umfasst der erfindungsgemäße Sensor 1 beziehungsweise das erfindungsgemäße Sensorsystem zur Erhöhung der Langzeitstabilität vorzugsweise eine Regenerierungsvorrichtung 11 mit einer Regenerierungsschicht 12 und einem Träger 17.As shown in FIG. 2 b, the sensor 1 according to the invention or the sensor system according to the invention to increase long-term stability preferably comprises a regeneration device 11 with a regeneration layer 12 and a carrier 17.

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Hierbei wird die Regenerierungsschicht 12 der Aktorschicht 5 des Sensors 1 zugewandt und von dieser beabstandet, vorzugsweise parallel über die Aktorschicht 5, platziert. Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante umfasst die Regenerierungsvorrichtung 11 zwei oder mehr Regenerierungsschichten 12, welche beispielsweise verschiedenen Teilgebieten 5a der Aktorschicht 5 zugewandt und von diesen beabstandet sind. Die Regenerierungsvorrichtung 11 umfasst die Regenerierungsschicht 12, welche einen vorzugsweise flächig gestalteten, elektrisch isolierenden oder mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehenen Träger 17, der mit einer elektrisch leitfähigen Struktur versehen ist, aufweist. Ein Regenerierungsprozess erfolgt vorzugsweise durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen der Regenerierungsvorrichtung 11 und dem erfindungsgemäßen Sensor 1, wodurch ein elektrisches und/oder magnetisches Feld erzeugt wird. Während des Regenerierungsprozesses ist der erfindungsgemäße Sensor 1 mit einem elektrischen Null- beziehungsweise Bezugsniveau verbunden, und die Aktorschicht 5 wird nicht elektrisch beaufschlagt.In this case, the regeneration layer 12 faces the actuator layer 5 of the sensor 1 and is placed at a distance from it, preferably in parallel over the actuator layer 5. According to an alternative embodiment variant, the regeneration device 11 comprises two or more regeneration layers 12 which, for example, face different sub-regions 5a of the actuator layer 5 and are spaced apart therefrom. The regeneration device 11 comprises the regeneration layer 12, which has a preferably flat-shaped, electrically insulating or provided with an electrically insulating layer 17 which is provided with an electrically conductive structure. A regeneration process is preferably carried out by applying a DC voltage between the regeneration device 11 and the sensor 1 according to the invention, as a result of which an electrical and / or magnetic field is generated. During the regeneration process, the sensor 1 according to the invention is connected to an electrical zero or reference level, and the actuator layer 5 is not acted on electrically.

Die Regenerierungsvorrichtung 11 ist vorzugsweise mit einer Gleichspannungsquelle oder einer Gleichstromquelle und mit einer in den Figuren nicht dargestellten Steuereinheit verbunden. Die Steuereinheit startet beziehungsweise stoppt den Regenerierungsprozess. Die Steuerung des Regenerierungsprozesses erfolgt beispielsweise nach festgelegten Zeitintervallen oder in Abhängigkeit eines Verschmutzungsgrads der zu reinigenden Oberfläche beziehungsweise der Aktorschicht 5. Der Verschmutzungsgrad wird beispielsweise anhand des von der Auswerteeinheit 14 des Sensorsystems bestimmten Schwingungsparameters bestimmt. Hierzu ist die die Steuereinheit vorzugsweise mit der Auswerteeinheit 14 verbunden.The regeneration device 11 is preferably connected to a direct voltage source or a direct current source and to a control unit, not shown in the figures. The control unit starts or stops the regeneration process. The regeneration process is controlled, for example, according to defined time intervals or as a function of a degree of contamination of the surface to be cleaned or of the actuator layer 5. The degree of contamination is determined, for example, on the basis of the vibration parameter determined by the evaluation unit 14 of the sensor system. For this purpose, the control unit is preferably connected to the evaluation unit 14.

Der Regenerierungsprozess wird gestartet bzw. gestoppt, wenn bestimmte Grenzwerte zumindest eines der durch die Auswerteeinheit 14 bestimmten Schwingungsparameters erreicht werden beziehungsweise in bestimmten Zeitintervallen oder manuell. Die Reinigung des erfindungsgemäßen Sensors 1 erfolgt zumindest für einen Oberflächenanteil des Sensors 1, welcher infolge von Ablagerungsbildung zumindest einen Schwingungsparameter beeinflusst. Durch den beschriebenen Regenerierungsprozess kann bei Bedarf, also vor bzw. bei Erreichen einer vollen Beladung des erfindungsgemäßen Sensors 1 mit Partikeln 8, eine Entfernung der auf der Oberfläche des Sensors 1 abgelagerten Partikel 8 erreicht werden. Auf diese Weise wird der erfindungsgemäße Sensor 1 bzw. die Aktorschicht 5 wiederholt in einen ursprünglichen Zustand, d.h. frei von angelagerten Partikeln 8, versetzt. Gesonderte, insbesondere mechanische Wartungsmaßnahmen zum Erhalt der Funktionalität des Sensors 1 können somit zur Gänze entfallen oder zumindest durch Ausdehnung der Wartungsintervalle deutlich reduziert werden. Die konstruktive Auslegung der Regenerierungsvorrichtung 11 beruht auf der zu erzielenden Anzahl an Regenerierungsprozessen.The regeneration process is started or stopped when certain limit values of at least one of the vibration parameters determined by the evaluation unit 14 are reached, or at certain time intervals or manually. The sensor 1 according to the invention is cleaned at least for a surface portion of the sensor 1 which influences at least one vibration parameter as a result of deposits forming. By means of the regeneration process described, the particles 8 deposited on the surface of the sensor 1 can be removed if necessary, ie before or when the sensor 1 according to the invention is fully loaded with particles 8. In this way, the sensor 1 or the actuator layer 5 according to the invention is repeated in an original state, i.e. free of attached particles 8, offset. Separate, in particular mechanical, maintenance measures to maintain the functionality of the sensor 1 can thus be dispensed with entirely or at least significantly reduced by extending the maintenance intervals. The design of the regeneration device 11 is based on the number of regeneration processes to be achieved.

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Die Aufgabe der Reinigung bzw. des Sauberhaltens von Oberflächen ist beispielsweise unerlässlich für optische Vorrichtungen und Sensoren in Fluiden wie Gasen und Flüssigkeiten sowie Oberflächen vor weiteren Bearbeitungsschritten, wie beispielsweise Kleben. Grundsätzlich ist das beschriebene Prinzip der Regenerierungsvorrichtung 11 auf jegliche Art von Oberflächen, die in Kontakt mit zu Ablagerungen neigenden beziehungsweise Partikel führenden Fluiden stehen, anwendbar. Die Wirkungsweise der Regenerierungsvorrichtung 11 beruht darauf, dass während des Regenerierungsprozesses eine Wechselwirkung zwischen den Ablagerungen auf der Oberfläche und dem von der Regenerierungsschicht 12 erzeugten elektrischen und/oder magnetischen Feldes erfolgt und infolgedessen sich diese Ablagerungen von der zu reinigenden Oberfläche lösen und auf das Reinigungselement übertragen werden. Dementsprechend kann die Steuereinheit der Regenerierungsvorrichtung 11 mit jeglicher Auswerteeinheit eines Sensors für verschiedene Messgrößen und Anwendungen verbunden sein, welcher beispielsweise einen Messwert oder allgemeinen Indikator bereitstellt anhand dessen eine Verschmutzung bewertet werden kann. Das erfindungsgemäße Sensorsystem umfasst gemäß der bevorzugten Ausführungsvariante des Sensorsystems die Regenerierungsvorrichtung 11.The task of cleaning or keeping surfaces clean is essential, for example, for optical devices and sensors in fluids such as gases and liquids, as well as surfaces before further processing steps, such as gluing. Basically, the described principle of the regeneration device 11 can be applied to any type of surface that is in contact with fluids that tend to deposit or carry particles. The operation of the regeneration device 11 is based on the fact that during the regeneration process there is an interaction between the deposits on the surface and the electrical and / or magnetic field generated by the regeneration layer 12 and, as a result, these deposits detach from the surface to be cleaned and transfer them to the cleaning element become. Accordingly, the control unit of the regeneration device 11 can be connected to any evaluation unit of a sensor for various measurement variables and applications, which, for example, provides a measurement value or a general indicator by means of which contamination can be assessed. According to the preferred variant of the sensor system, the sensor system according to the invention comprises the regeneration device 11.

Die Arbeitsweise der Regenerierungsvorrichtung 11 ist auf die Ausführungsgröße der zur reinigenden Oberflächen anpassbar, vorzugsweise hinsichtlich der Größenordnung der zur reinigenden Oberflächen. In einer alternativen Ausführungsvariante der Regenerierungsvorrichtung 11 ist die Regenerierungsschicht 12 in einer Zick-Zack Form ausgebildet, wobei das Flächenverhältnis der Regenerierungsschicht 12 zu der zu reinigenden Oberfläche mehr als 1, vorzugsweise deutlich mehr als 1, beträgt.The mode of operation of the regeneration device 11 can be adapted to the design size of the surfaces to be cleaned, preferably with regard to the size of the surfaces to be cleaned. In an alternative embodiment of the regeneration device 11, the regeneration layer 12 is designed in a zigzag shape, the area ratio of the regeneration layer 12 to the surface to be cleaned being more than 1, preferably significantly more than 1.

Vorzugsweise umfasst die Regenerierungsvorrichtung 11 einen Träger 17 und eine elektrisch leitfähige Struktur aus Leiterbahnen 9. Überdies kann über der Regenerierungsschicht 12 eine elektrisch isolierende Schutzschicht, analog zu der Passivierungsschicht 16 des Sensors 1 vorgesehen sein, auf welcher die von der zu reinigenden Oberfläche entfernten Ablagerungen abgeschieden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Schutzschicht entfernbar beziehungsweise erneuerbar. Auf diese Weise können etwaige Wartungsmaßnahmen an der Regenerierungsvorrichtung 11 deutlich vereinfacht beziehungsweise reduziert werden.The regeneration device 11 preferably comprises a carrier 17 and an electrically conductive structure made of conductor tracks 9. In addition, an electrically insulating protective layer, analogous to the passivation layer 16 of the sensor 1, can be provided over the regeneration layer 12, on which the deposits removed from the surface to be cleaned are deposited become. In a preferred embodiment, this protective layer is removable or renewable. In this way, any maintenance measures on the regeneration device 11 can be significantly simplified or reduced.

Die erfindungsgemäße Regenerierungsvorrichtung 11 für Sensoren ist in Figur 2b schematisch dargestellt, und umfasst die dem Sensor 1 zugewandte und von dem Sensor 1 beabstandete Regenerierungsschicht 12 und den Träger 17, auf welchem die Regenerierungsschicht 12 angebracht ist. Die Regenerierungsschicht 12 erzeugt ein elektrisches und/oder magnetisches Feld und ist vorzugsweise parallel zur Aktorschicht 5 des Sensors 1 angeordnet. Die fortschreitende Anlagerung von Partikeln 8 an der Aktorschicht 5 / 26The regeneration device 11 for sensors according to the invention is shown schematically in FIG. 2b and comprises the regeneration layer 12 facing the sensor 1 and spaced apart from the sensor 1 and the carrier 17 on which the regeneration layer 12 is applied. The regeneration layer 12 generates an electrical and / or magnetic field and is preferably arranged parallel to the actuator layer 5 of the sensor 1. The progressive accumulation of particles 8 on the actuator layer 5/26

23479-AT während des Betriebs des Sensors 1 bewirkt in der Regel, dass diese unempfindlich gegenüber weiteren Anlagerungen wird, beziehungsweise dass eine weitere Anlagerung von Partikeln 8 verhindert wird. Das von der Regenerierungsschicht 12 erzeugte elektrische und/oder magnetische Feld bewirkt, dass Partikel 8, welche an der Aktorschicht 5 des Sensors 1 angelagert wurden von dieser entfernt und an die Regenerierungsschicht 12 angelagert werden. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass die Einsatzdauer des Sensors 1 verlängert wird, indem eine Regeneration der Aktorschicht 5 ermöglicht wird. Dies ermöglicht eine erhöhte Verfügbarkeit des Sensors 1 bevor dieser einer weiteren chemischen und/oder mechanischen Reinigung im Zuge von Wartungsmaßnahmen zugeführt werden muss.23479-AT generally causes sensor 1 to become insensitive to further deposits, or to prevent further deposits of particles 8 from occurring. The electric and / or magnetic field generated by the regeneration layer 12 has the effect that particles 8 which have been deposited on the actuator layer 5 of the sensor 1 are removed from the latter and are deposited on the regeneration layer 12. This achieves the advantage that the period of use of the sensor 1 is extended by allowing the actuator layer 5 to be regenerated. This enables increased availability of the sensor 1 before it has to be subjected to further chemical and / or mechanical cleaning in the course of maintenance measures.

Die Regenerierungsschicht 12 weist in der bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Regenerierungsvorrichtung 11 einen Aufbau auf, welche jenem der Aktorschicht 5 des Sensors 1 ähnlich ist. Die Regenerierungsschicht 12 weist vorzugsweise zumindest eine mäanderförmig angeordnete Leiterbahn 9 auf. Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante weist die Regenerierungsschicht 12 zumindest zwei mäanderförmig angeordnete Leiterbahnen 9 auf, welche voneinander elektrisch isoliert sind. Des Weiteren kann die Regenerierungsschicht 12 auch zumindest zwei elektrisch voneinander isolierte und in einer Interdigitalanordnung ineinandergreifende Leiterbahnen 9 umfassen. Die Regenerierungsschicht 12, beziehungsweise deren Leiterbahnen 9, ist vorzugsweise mit einer Gleichspannungs- und/oder einer Wechselspannungsquelle oder einer Gleichstrom- und/oder einer Wechselstromquelle analog zur Gleichspannungs- und/oder einer Wechselspannungsquelle oder einer Gleichstrom- und/oder einer Wechselstromquelle 15 verbunden.In the preferred embodiment of the regeneration device 11 according to the invention, the regeneration layer 12 has a structure which is similar to that of the actuator layer 5 of the sensor 1. The regeneration layer 12 preferably has at least one meandering conductor track 9. According to an alternative embodiment, the regeneration layer 12 has at least two meandering conductor tracks 9, which are electrically insulated from one another. Furthermore, the regeneration layer 12 can also comprise at least two conductor tracks 9 which are electrically insulated from one another and which interlock in an interdigital arrangement. The regeneration layer 12, or its conductor tracks 9, is preferably connected to a direct voltage and / or an alternating voltage source or a direct current and / or an alternating current source analogous to the direct voltage and / or an alternating voltage source or a direct current and / or an alternating current source 15.

Claims

claims:

1. Sensor (1) for detecting fluid properties with a piezo unit (2), comprising a carrier unit (3), a piezoelectric layer (4) arranged on the carrier unit (3), and one arranged on the piezo unit (2) and at least these Actuator layer (5) overlapping in sections, characterized in that the actuator layer (5) is designed to generate an electrical and / or a magnetic field.

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the actuator layer (5) has subregions (5a) which are arranged on opposite sides of the piezo unit (2).

3. Sensor (1) according to one of claims 1 to 2, characterized in that the actuator layer (5) comprises at least one meandering conductor track (9).

4. Sensor (1) according to claim 3, characterized in that the actuator layer (5) comprises at least two meandering conductor tracks (9) which are electrically insulated from one another.

5. Sensor (1) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the actuator layer (5) comprises at least two electrically insulated interconnects (9) which interlock in an interdigital arrangement.

6. Sensor (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the actuator layer (5) with a DC voltage and / or an AC voltage source or a DC and / or an AC power source (15) is connected.

7. Sensor (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the piezo unit (2) comprises at least two mutually opposite electrodes (6), between which the piezoelectric layer (4) is arranged.

8. Sensor (1) according to claim 7, characterized in that the piezo unit (2) on one side of the piezoelectric layer (4) comprises at least two electrodes (6) which are electrically insulated from one another.

9. Sensor (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the piezo unit (2) comprises at least two pairs of opposing electrodes (6), between which the piezoelectric layer (4) is arranged.

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10. Sensor (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the sensor (1) comprises an on the actuator layer (5) of the piezo unit (2) arranged opposite, electrically insulating passivation layer (16).

11. Sensor (1) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the sensor (1) comprises an insulating layer (7) which is arranged between the piezo unit (2) and the actuator layer (5) and which comprises the piezo unit (2) the actuator layer (5) is electrically insulated.

12. Sensor (1) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the carrier unit (3) contains at least one material selected from silicon, silicon carbide, silicon nitride, or silicon dioxide.

13. Sensor (1) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the piezoelectric layer (4) contains at least one material selected from aluminum nitride, zinc oxide, lead zirconate titanate or scandium aluminum nitride.

14. Sensor (1) according to one of claims 1 to 13, characterized in that the actuator layer (5) contains at least one material selected from chromium, titanium, gold, copper, silver or platinum.

15. Sensor (1) according to one of claims 7 to 9, characterized in that the electrodes (6) contain at least one material selected from chromium, titanium, gold, molybdenum, silver, copper or platinum.

16. Sensor (1) according to claim 10, characterized in that the passivation layer (16) contains at least one material selected from silicon dioxide, silicon nitride, silicon carbide or aluminum nitride.

17. Sensor (1) according to claim 10, characterized in that the passivation layer (16) is designed as a non-stick layer, which is preferably made of polytetrafluoroethylene, or as a layer with a lotus effect.

18. Sensor (1) according to claim 11, characterized in that the insulating layer (7) contains at least one material selected from silicon dioxide, silicon nitride, silicon carbide or aluminum nitride.

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19. Regeneration device (11) for surfaces to be cleaned, in particular for surfaces of sensors, characterized in that the regeneration device (11) comprises a carrier (17) and a regeneration layer (12) facing the sensor and spaced apart from the sensor, the regeneration layer (12) is designed to generate an electrical and / or a magnetic field.

20. Regeneration device (11) according to claim 19, characterized in that the regeneration layer (12) comprises at least one meandering conductor track (9).

21. Regeneration device (11) according to claim 20, characterized in that the regeneration layer (12) comprises at least two meandering conductor tracks (9) which are electrically insulated from one another.

22. Regeneration device (11) according to one of claims 19 to 21, characterized in that the regeneration layer (12) comprises at least two electrically insulated interconnects (9) which interlock in an interdigital arrangement.

23. Regeneration device (11) according to one of claims 19 to 22, characterized in that the regeneration layer (12) is connected to a direct voltage and / or an alternating voltage source or a direct current and / or an alternating current source.

24. Sensor system with at least one sensor (1) according to one of claims 1 to 18, characterized in that the sensor system comprises an excitation unit (13) connected to the piezo unit (2) of the at least one sensor (1), which is designed for this purpose to excite the piezo unit (2) to oscillate.

25. Sensor system according to claim 24, characterized in that the vibration has at least two vibration node lines (10).

26. Sensor system according to one of claims 24 or 25, characterized in that the vibration has a corrugated cardboard shape.

27. Sensor system according to one of claims 24 to 26, characterized in that the sensor system comprises an evaluation unit (14) connected to the piezo unit (2) of the at least one sensor (1), the evaluation unit (14) being designed to have at least one instantaneous one Determine vibration parameters of the piezo unit (2).

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28. Sensor system according to claim 27, characterized in that the evaluation unit (14) determines at least one momentary vibration parameter selected from a resonance frequency, a deflection or a Q factor.

29. Sensor system according to one of claims 27 to 28, characterized in that the evaluation unit (14) determines the at least one vibration parameter by means of an impedance measurement.

30. Sensor system according to one of claims 24 to 29, characterized in that the sensor system has at least one temperature sensor, a pressure sensor, a density sensor, a viscosity sensor, a conductivity sensor, a permittivity sensor, an impedance sensor, a potentiometric sensor, an amperometric sensor, a corrosivity sensor, a chemosensor, a thermochemosensor, a biochemosensor, a gas sensor, a gravimetric sensor, a particle sensor, a flow sensor, a loss angle sensor, a water sensor, a moisture sensor, a pH sensor, an infrared sensor and / or an optical sensor.

31. Sensor system according to one of claims 24 to 30, characterized in that the sensor system comprises two sensors (1), the actuator layer (5) of one of the sensors (1) having a DC voltage and / or an AC voltage source or a DC and / or an AC power source (15) is connected.

32. Sensor system according to one of claims 24 to 31, characterized in that the sensor system comprises at least one regeneration device (11) according to one of claims 19 to 23.