CN106461591B - 测量装置、尤其湿度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量装置、尤其湿度测量装置，具有集成的传感器单元（12），它被设置用于检测至少一建筑材料（14）的至少一湿度特征值。在此建议，所述测量装置具有一通讯单元（16），它至少被设置用于接收至少一外部的传感器单元（18）的至少一信号。本发明还涉及一种用于与这种测量装置一起使用的外部的传感器单元（18）。

Description

测量装置、尤其湿度测量装置

背景技术

已经建议了测量装置，具有集成的传感器单元，它被设置用于，确定固体、尤其建筑材料的绝对湿度和/或相对湿度。

发明内容

本发明源自一种测量装置、尤其湿度测量装置，具有集成的传感器单元，它被设置用于检测至少一建筑材料的至少一湿度特征值。

在此建议，所述测量装置包括一通讯单元，它至少被设置用于接收至少一外部的传感器单元的至少一信号。

关于“测量装置”在这一点上尤其要理解为一个构造为移动的仪器、最好构造为手持式仪器，的装置，它尤其被设置用于检测和/或评价和/或存储和/或输出至少一测量值。关于“传感器单元”在这一点上尤其要理解为一种单元，它被设置用于尤其定性地和/或作为测量值定量地检测物理的和/或化学的特性和/或其环境的材料特性。关于“设置”尤其要理解为专门地编程、设计和/或配备。

一物体被设置用于一个确定的功能，对此尤其要理解为，该物体在至少一应用和/或运行状态中满足和/或执行这个确定的功能。关于“集成的传感器单元”在这一点上尤其要理解为一个传感器单元，它至少部分地布置在测量装置的外壳内部和/或不可分开地与测量装置的其它单元、尤其与通讯单元连接。集成的传感器单元最好构造为湿度传感器单元，它被设置用于，最好无损坏地检测建筑材料的至少一湿度特征值。尤其集成的传感器单元可以无线电地和/或电阻地和/或电容地和/或利用微波/雷达方法和/或利用附件NMR（核磁共振）方法检测至少一湿度特征值。

关于“湿度特征值”在这一点上尤其要理解为一个特征值，它含有关于尤其至少一建筑材料的绝对和/或相对含水量的至少一信息。关于“建筑材料”在这一点上尤其要理解为一种固体、尤其以原料和/或辅材和/或半成品的形式，它被设置用于在建造建筑物和/或房屋和/或构件时使用。关于“构件”在这一点上尤其要理解为一个独立的部分、元件和/或部件，由它组成建筑物和/或房屋。构件尤其可以几何上相关的壁体和/或地面和/或基体，它具有至少一基本上一致的构造和/或结构。关于“通讯单元”在这一点上尤其要理解为一个单元，它被设置用于有线地和/或最好无线地接收至少一外部的传感器单元的至少一模拟和/或数字的信号和/或发送至少一信号、尤其一控制和/或参数化信号给至少一外部的传感器单元。关于“信号”在这一点上尤其要理解为可测量的物理参数、尤其电压和/或最好电场和/或磁场，它被分配和/或加上至少一信息。

关于“外部的传感器单元”在这一点上尤其要理解为一个传感器单元，它被设置用于被与测量装置分开地运行。至少一外部的传感器单元最好被设置用于直接在至少一建筑材料的内部中检查至少一建筑材料的至少一特征值。至少一外部的传感器单元最好被设置用于有线地和/或最好无线地传递尤其至少一检测的特征值给测量装置的通讯单元。

通过按照本发明的设计方案可以提供这种具有有利的运行特性的测量装置。尤其可以并行地和/或时间错开地检测集成的传感器单元和至少一外部的传感器单元的特征值。由此可以有利地简单和/或快速地检测和/或评价许多不同类型的和/或最好相同类型的特征值。

此外建议，所述至少一信号含有至少一建筑材料的至少另一湿度特征值。关于至少一信号“含有”至少一建筑材料的至少另一湿度特征值尤其要理解为，至少一信号包括有效数据和/或至少一有效数据包，有效数据和/或有效数据包含有至少一关于最好通过至少一外部的传感器单元检测的湿度特征值的信息。此外至少一信号可以包括管理数据和/或至少一管理数据包，管理数据和/或管理数据包尤其含有至少一控制和/或协议信息。由此可以以有利的简单和/或安全和/或可靠的方式传递至少另一湿度特征值给测量装置。

此外建议，所述通讯单元被设置用于无线地接收至少一信号和/或无线地发送至少一信号。关于用语“无线地接收”尤其要理解为，所述通讯单元被设置用于通过有利地无实体的信息载体、例如通过声波、光波和/或最好是无线电波接收信号。

所述通讯单元最好构造为RFID通讯单元（RFID=Radio FrequencyIdentification）。由此可以有利地舒适地从至少一外部的传感器单元传递至少一信号给测量装置。此外所述通讯单元可以有利地简单地用于无线地发送信号。

在本发明的一个优选的设计方案中建议，所述测量装置包括一计算单元，它被设置用于通过至少另一湿度特征值计算至少一湿度特征值。关于“计算单元”尤其要理解为一单元，它可以由评价单元和/或监控单元形成，其中所述计算单元不仅可以由处理器单独形成，而且尤其可以由处理器和其它电子构件、例如存储器器件，形成。关于通过至少另一湿度特征值“计算”至少一湿度特征值尤其要理解为，至少一湿度特征值和至少另一湿度特征值尤其作为参数加入到至少一由计算单元执行的数学和/或逻辑运算中。至少一数学和/或逻辑运算的结果尤其为了继续使用可以被存储和/或中间存储和/或输出给使用者。由此能够有利地评价湿度特征值。尤其可以将至少一湿度特征值与至少另一湿度特征值有利地相互关联。

此外建议，所述计算单元被设置用于由至少一湿度特征值和至少另一湿度特征值确定至少一补偿特征参数。关于“补偿特征参数”在在这一点上尤其要理解为一个特征参数，它反映至少一、尤其在测量技术上限定的、在至少一湿度特征值与至少另一湿度特征值之间的偏差。尤其通过在至少一湿度特征值上应用至少一补偿参数可以至少基本上补偿至少一湿度特征值相对于至少另一湿度特征值的偏差。

由此可以有利地简单地和/或精确地至少很大程度上修正由于彼此不同的测量方法出现的在至少一湿度特征值与至少另一湿度特征值之间的偏差。尤其可以由此有利地补偿内部的传感器单元的测量误差。

如果所述测量装置具有至少一接口，它被设置用于将数据传递到在至少一外部的数据处理单元，则可以有利地简单地，尤其为了存储和/或继续处理，由测量装置调出借助于测量装置检测的和/或产生的和/或中间存储的数据。关于“接口”在这一点上尤其要理解为一个数据接口，通过它可以无导线的和/或有线地使测量装置与至少一外部的数据处理单元耦联。关于“外部的数据处理单元”在这一点上尤其要理解为一个独立于测量装置的单元，它尤其被设置用于接收和/或存储和/或预处理和/或评价数据。

所述测量装置最好包括一能量发送单元，它被设置用于无接触地供能至少一外部的传感器单元。关于“能量发送单元”在这一点上尤其要理解为一个单元，它被设置用于尤其将电能利用感应和/或电磁的方法传递给至少一外部的传感器单元。所述能量发送单元最好与通讯单元一体地构造。由此至少一外部的传感器单元可以被有利地简单地供给电能。尤其可以省去在至少一外部的传感器单元内部的能源，由此可以有利地延长至少一外部的传感器单元的运行时间。

能量发送单元最好与通讯单元一体地构造。这意味着，能量发送单元和通讯单元通过相同的单元或相同的组件形成。能量发送单元以有利的方式同时地也用作通讯单元。由此至少一外部的传感器单元可以被有利地简单地供给电能。尤其可以省去在至少一外部的传感器单元内部的能源，由此可以有利地延长至少一外部的传感器单元的运行时间。

此外建议一种用于与有传感器的或无传感器的测量装置一起使用的外部的传感器单元，其中，所述外部的传感器单元具有至少一传感器，它被设置用于检测至少一建筑材料的湿度特征值。在此所述传感器可以是电容式湿度传感器，或者也可以是水密封的MEMS空气湿度传感器。在此外部的传感器单元的传感器尤其是测量空气湿度的传感器，它可以通过膜片测量有关建筑材料的平衡湿度。替代地或附加地，可以使用湿度传感器，它通过电极或者电容地或者电阻地与建筑材料接触，并由此确定局部湿度。

构造为尤其水密封的模块的外部的传感器装置可以有利地测量在建筑材料中的温度，通过它可以确定在墙体中的露点。为此所述外部的传感器装置也可以附加地具有至少一个温度传感器。

所述外部的传感器单元的测量数据、例如温度和湿度可以有利地利用测量装置读出，测量装置与外部的传感器单元分开，但是最好由这个传感器单元供给能量。

所述外部的传感器单元最好包括能量提供单元，它被设置用于无接触地供能至少一外部的传感器单元、尤其外部的传感器单元的这些传感器或这个传感器。关于“能量提供单元”在这一点上尤其要理解为一个单元，它被设置用于尤其利用电感的和/或电磁的方法接收电能并且提供给外部的传感器单元的部件。

所述能量提供单元例如可以是RFID标签或者感应的系统，可选择地，具有转变能储存器，例如蓄电池或电容器，并且获得外部的发送器、例如测量装置的能量发送单元的能量。

此外所述外部的传感器单元包括数据通讯单元，例如RFID标签或蓝牙低能模块、ZigBee模块或类似部件。可选择地，测量值存储器和/或尤其用于传感器的运行调节器，它被设置用于将外部的传感器单元的数据、例如湿度特征值传递到从属的、但是与外部的传感器单元分开的测量装置、尤其是手持式测量装置。所述通讯单元最好被设置用于与测量装置的通讯单元尤其双向地通讯。

所述外部的传感器单元的能量提供单元和数据通讯单元最好通过相同的部件形成。这个单元（例如RFID标签）承担外部的湿度传感器的供能和向外传递来自建筑材料的数据。

但是，在此按照本发明所述外部的传感器单元的湿度传感器不是由数据通讯单元、即例如由RFID标签形成，而是构造为独立的构件，例如电容式湿度传感器或者MENS空气湿度传感器（MEMS=Microelectromechanical System），并且仅仅通过数据通讯单元读取并且也被供能。

所述外部的传感器单元的能量提供单元最好也可以通过转变能储存器、例如设置在外部的传感器单元中的蓄电池或电容器的充电长时间自主地、即没有从外部主动供能地接收和存储传感器值。

在替代的实施方式中，所述外部的传感器单元也可以内在地产生能量，例如通过建筑物振动或者潮湿的建筑材料的渗透势能。

所述外部的传感器单元也可以形成电化学的元件并且通过在材料中存在的水分作为原电池工作。

所述外部的传感器单元以有利的方式已经编程成已知的、特有的标识，由此借助于“电子地图”利用手持式设备、例如手持式测量装置一次性地确定安装地点和操作者的信息。

为此读取在外部的传感器单元中存在的湿度传感器，记录其标识，在读取设备中或在计算机中记录安装地点，由此给出房间或建筑物的所有安装的传感器的图。然后操作者可以简单地从构件旁边经过，其中自动地读出数据并且可以分配给该安装地点。因此也能够长时间测量，并且所述传感器位置也可以与建筑图组合或者在那里标出。

此外建议一种测量系统、尤其湿度测量系统，具有至少一测量装置并且具有至少一外部的传感器单元，它被设置用于检测至少一建筑材料的至少另一湿度特征值。所述湿度测量系统最好包括许多外部的传感器单元，它们最好相互间隔地布置在至少一建筑材料的上面或中。由此可以实现有利地检测至少一建筑材料的湿度测量值。

如果至少一外部的传感器单元被设置用于至少部分地且最好全部地衬入到至少一建筑材料中，可以实现有利地准确地检测至少另一湿度特征值。尤其可以通过在至少一建筑材料外部执行的测量方法很大程度上消除测量误差。

此外建议，所述至少一外部的传感器单元具有另一通讯单元，它被设置用于发出至少一信号。所述另一通讯单元最好被设置用于与测量装置的通讯单元尤其双向地通讯。

所述另一通讯单元最好构造为另一RFID通讯单元。由此可以实现在至少一外部的传感器单元与测量装置之间的有利的通讯和尤其实现有利地从至少一外部的传感器单元传递至少另一湿度特征值到测量装置。

所述至少一外部的传感器单元最好具有用于无接触地供能的能量接收单元。

关于“能量接收单元”在这一点上尤其要理解为一个单元，它被设置用于接收和/或利用尤其由能量发送单元感应地和/或电磁地传递的电能。由此至少一外部的传感器单元可以有利地简单地被供电能。所述能量接收单元最好与另一能量提供单元一体地构造。尤其可以省去在至少一外部的传感器单元内部的能源，由此可以有利地延长至少一外部的传感器单元的运行时间。

湿度测量系统的一个有利的实施方式具有至少一个、但是优选多个外部的传感器单元和构造为用于读取外部的传感器单元的数据的读取器的测量装置，它具有至少一能量发送单元，它被设置用于无接触地供能至少一外部的传感器单元。所述读取器本身无需具有有源的湿度传感器，而且只需可以读取从属的外部的传感器单元的湿度特征值。

因此按照本发明建议一种装置以及一种方法，其中构造为外部的传感器单元的模块、尤其是水密封的模块将湿度传感器与通讯部件，例如RFID标签组合。在被设置用于保留在建筑材料中的水密封的模块中以有利的方式集成一种湿度传感器，其具有微小的功率消耗-例如电容式工作的湿度传感器，它测量空气湿度并且通过与建筑材料在一起的膜片可以测量平衡湿度，或者集成一个湿度传感器，它通过电极或者电容地或者电阻地与建筑材料接触，并由此可以确定局部的湿度，并且与数据读取和能量部件集成。构造为外部的传感器单元的模块以有利的方式具有通讯部件，它不仅被设计用于数据通讯，而且用于湿度传感器的能量管理。在此湿度传感器和数据读取及能量部件形成不同的元器件。湿度的确定不通过数据读取及能量部件实施，如同由现有技术已知的那样。

构造为尤其水密封的模块的外部的传感器单元有利地可以测量在建筑材料中的温度，然后通过它可以确定在墙体中的露点。为此按照本发明的外部的传感器单元也至少具有一温度传感器。由此根据材料湿度和材料温度可以确定在材料中的露点。（这一点例如通过Ｇlaser方法或者按照DIN 4108-3实现）。在多个以不同的衬入深度加入到建筑材料中的传感器的情况下,也可以以有利的方式确定在建筑材料内部、例如在墙体内部的实际的露点的位置并且外部地读取。

在此可以通过外部的传感器单元本身进行露点计算，并且这个传感器单元提供、存储、记录并且必要时输出用于湿度、温度和露点的特征值。替代地,外部的设备、例如读取器或者也可以是测量装置读取温度和空气湿度并由此计算露点。

同样能够通过外部的传感器单元读取材料温度，并且然后与用于空气湿度的测量值一起确定在建筑材料的表面上的露点。然后通过外部的读取设备（它读取外部的传感器单元的传感器数据）与同样测量的空气湿度一起确定在建筑物表面上的露点。

在外部的传感器单元中的湿度传感器的温度关系下,可以通过测量的温度值以有利的方式补偿可能出现的湿度传感器的偏差/漂移。

在加工建筑物时将所述模块加入到建筑材料、例如加入到混凝土中，然后可以从“外面”供能并且读取。

在此按照本发明的测量装置不应局限于上面描述的应用和实施方式。按照本发明的测量装置为了满足在此处描述的工作方式尤其可以具有不同于单个元件、构件和单元的在这里所列举的数量的数量。

附图说明

其它优点由下面的附图描述给出。在附图中示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书含有大量的特征的组合。专业人员也适宜地单独考虑这些特征并且组成有意义的其它的组合。

图1示出湿度测量系统的示意图，具有集成的传感器单元的测量装置和衬入到建筑材料中的外部的传感器单元。

具体实施方式

图1示出湿度测量系统30的示意图，具有测量装置10和外部的传感器单元18。测量装置10构造为湿度测量装置32。测量装置10最好构造为手持式设备34。测量装置10尤其被设置用于确定建筑材料14、例如墙壁和/或房屋或建筑物的地面的材料湿度和/或结构湿度。

为此测量装置10具有集成的传感器单元12，它被设置用于检测建筑材料14的湿度特征值，利用它可以推断建筑材料14的含水量。集成的传感器单元12在这里示例地构造为电容式传感器单元36。传感器单元12具有三个电极38。为了检测湿度特征值,集成的传感器单元12的电极38与建筑材料14的表面40接触。通过利用在电极38之间的交流电压确定材料电容率,尤其在干燥状态中的建筑材料14的已知的介电常数的情况下可以推断在建筑材料14内部的含水量。替代地和/或附加地可以设想，传感器单元具有至少一传感器，它用于例如无线电地和/或电阻地和/或利用微波/雷达方法和/或利用附件NMR方法检测建筑材料的湿度特征值。在这里不详细解释上述的、专业人员公知的方法。此外方法的列举不视为穷尽的，同样可以设想使用其它的、专业人员视为适合的方法。在替代的实施方式中，测量装置10可以仅仅作为读取器构成，它本身没有集成的传感器单元，并且用于读取一个或多个集成到建筑材料中的外部的传感器单元18。

特别有利的是，外部的传感器单元18也可以测量温度并且必要时记录。为此外部的传感器单元18在有利的实施方式中可以具有至少一温度传感器。

因此，通过材料湿度和材料温度可以确定在材料14本身中的露点。在多个以不同的衬入深度加入到建筑材料14中的外部的传感器单元18的情况下，以有利的方式也可以确定在建筑材料14、例如墙体内部的实际的露点的地点。

此外，测量装置10具有通讯单元16，它被设置用于接收湿度测量系统30的外部的传感器单元18的信号。通讯单元16最好构造为RFID读取单元52。

外部的传感器单元18完全衬入到建筑材料14中，但是在其它应用中也可以只部分地衬入到建筑材料14中。外部的传感器单元18在这里示例地包括两个传感器42,44，它们分别被设置用于检测建筑材料14的湿度特征值。但是同样可以设想只使用一个传感器42或44和/或仅仅一个传感器类型。其中的一个传感器42构造为电容式的湿度传感器46，用于检测空气湿度。传感器42通过透气的但是不透水的膜片48与建筑材料14接触，由此能够检测平衡湿度，它给出建筑材料14含水量的推断。第二传感器44具有电极50，它们与建筑材料14接触。通过电极50例如可以电容地和/或电阻地检测建筑材料14的材料电容率，它给出建筑材料14的含水量的推断。因为外部的传感器单元18直接衬入到建筑材料14中，因此可以精确地检测建筑材料14的湿度特征值并因此精确地确定建筑材料14的含水量。外部的传感器单元18可以附加地具有在这里未示出的温度传感器。利用检测的温度值可以与湿度特征值组合地计算露点。此外可以补偿传感器42的可能的温度漂移。

为了从外部的传感器单元18传递含有通过传感器42，44检测的湿度特征值作为有效数据的信号给测量装置10，外部的传感器单元18具有另一通讯单元26。另一通讯单元26最好构造为尤其无源的RFID转发器54。利用测量装置10的通讯单元26由外部的传感器单元18检测的湿度特征值可以从外部的传感器单元18无线地调出并且无线地从外部的传感器单元18的另一通讯单元26传递给测量装置10的通讯单元16。

不仅测量装置10的通讯单元16而且外部的传感器单元18的通讯单元26都具有处理单元56，58，它们例如被设置用于中间存储数据和/或信号处理。

此外通讯单元16作为能量发送单元24，它被设置用于无接触地向外部的传感器单元18供给电能。

通过外部的传感器单元18的另一通讯单元26实现电能的接收，它用作能量接收单元28。因此外部的传感器单元18的这个部件（例如RFID标签）以有利的方式不仅承担湿度传感器42以及44的供能，并且向外传递确定的传感器数据到测量装置。由此外部的传感器单元18的湿度传感器42以及44无需具有自己的能量供给源并且可以直接在建筑物质的内部中无损坏地测量，因为它可以被无线地读取。

能量发送单元24以及能量接收单元28具有缓冲存储器60，例如电容器，用于短时间地中间存储电能。不仅信号传递而且能量传递都通过通讯单元16,26的天线62,64实现。

由测量装置10的集成的传感器单元12接收的湿度特征值和由测量装置10的通讯单元16接收的由外部的传感器单元18检测的另外的湿度特征值通过测量装置10的计算单元20相互计算。在这个计算中确定补偿特征参数，它反映在外部的传感器单元18的精确的湿度特征值与集成的传感器单元12的有测量精度影响的湿度特征值之间的偏差。

借助于确定的补偿特征参数可以可靠地补偿集成的传感器单元12的测量不准确性。

为了输出信息给操作者，测量装置10具有显示单元66，通过它可以输出关于建筑材料14的含水量的信息。此外测量装置10具有接口22，通过它可以无线地和/或有线地从测量装置10传递数据到外部的、在这里未示出的数据处理设备、例如PC机、笔记本电脑和/或平板电脑。

如果湿度测量系统30具有许多外部的传感器单元18，它们分布地衬入到建筑材料14中，则可以借助于测量装置10的读取这些传感器单元，由此可以检测建筑材料14的精确的湿度特征值。在以许多外部的传感器单元18足够地覆盖建筑材料14时，在这种情况下可以省去使用集成的传感器单元12。

如果湿度测量系统30仅具有一个外部的传感器单元18，可以利用测量装置10读取这个传感器单元，用于在外部的传感器单元18的安装位置处获得用于建筑材料14的精确的湿度特征值。接着利用集成的传感器单元12同样检测在外部的传感器单元18的区域中在建筑材料14的表面40上的湿度特征值。通过计算单元20利用检测的湿度特征值确定补偿特征参数。现在，在相同的建筑材料14中可以利用补偿特征参数修正利用集成的传感器单元12在其它位置上检测的湿度特征值。这允许利用集成的传感器单元12精确地检测湿度特征值。

Claims (9)

1.一种手持式的测量装置，具有集成的传感器单元（12），它被设置用于检测至少一建筑材料（14）的至少一湿度特征值，其特征在于，设有一通讯单元（16），它至少被设置用于接收至少一外部的传感器单元（18）的至少一信号，所述外部的传感器单元（18）被设置用于至少部分地衬入到所述至少一建筑材料（14）中，其中，所述至少一信号含有所述至少一建筑材料（14）的至少另一湿度特征值，其中，设置一计算单元（20），用于通过所述至少另一湿度特征值计算所述至少一湿度特征值。

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述通讯单元（16）被设置用于无线地接收至少一信号。

3.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述计算单元（20）被设置用于由所述至少一湿度特征值和所述至少另一湿度特征值确定至少一补偿特征参数。

4.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，设有至少一接口（22），它被设置用于将数据传递到至少一外部的数据处理单元。

5.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，设有一能量发送单元（24），它被设置用于对所述至少一外部的传感器单元（18）无接触地供能。

6.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置是湿度测量装置。

7.一种湿度测量系统，具有至少一如权利要求1至6中任一项所述的测量装置（10）和至少一外部的传感器单元，其中，所述外部的传感器单元（18）被设置用于至少部分地衬入到至少一建筑材料（14）中并且具有至少一传感器（42,44），其被设置用于检测所述建筑材料（14）的至少一湿度特征值。

8.如权利要求7所述的湿度测量系统，其特征在于，所述至少一外部的传感器单元（18）具有另一通讯单元（26），它被设置用于输出至少一信号。

9.如权利要求7或8所述的湿度测量系统，其特征在于，所述至少一外部的传感器单元（18）具有用于无接触地供能的能量接收单元（28）。

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