CN112649038B - 至少一个测量的值的移动采集的传感器系统和测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及至少一个测量的值的移动采集的传感器系统和测量方法。本发明涉及一种用于在过程介质(P)中的至少一个测量的值的移动采集的传感器系统(1)。所述传感器系统包括至少一个第一移动传感器单元(10)和至少一个固定传感器单元(3)。所述第一移动传感器单元(10)具有用于采集第一测量的值(M1)的第一传感器(5)和用于接收校准值(KW)并用于发送所述第一测量的值(M1)的第一无线通信单元(12)。所述固定传感器单元(3)具有用于采集第二测量的值(M2)的第二传感器(3)和用于发送所述校准值(KW)并用于接收所述第一测量的值(M1)的第二无线通信单元(4)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于至少一个测量的值的移动采集的传感器系统以及一种用于这种传感器系统的测量方法。
背景技术
在分析测量技术中，尤其是在水管理和环境分析领域中以及工业中，例如在食品技术、生物技术和制药中，以及对于各种实验室应用，被测变量(诸如pH值、电导率)或分析物(诸如气态或液态测量介质中的离子或溶解气体)的浓度非常重要。这些被测变量可以通过例如本身就从现有技术中已知的电化学传感器(诸如电位传感器、安培传感器、伏安传感器或库仑传感器或电导率传感器)来加以检测和/或监测。
具有个别参考传感器的细胞培养测量在生物技术中尤其具有挑战性，因为在反应时间内，细胞密度和因此介质密度可能会发生几个数量级的变化。这导致气泡包含物和介质的异质状态。化学参数(诸如pH、DO、葡萄糖和细胞密度)以及物理参数(诸如温度)可能在局部存在很大差异。然而，为了可靠地检查细胞培养，关注整个细胞培养体积中的测量数据。
从现有技术中(例如从DE 6 2009 047 405 A1或DE 6 208 217 342 A1中)已知能够在整个过程体积中进行参数的移动测量的移动传感器单元。
然而，移动传感器单元具有以下缺点：漂移可能比在固定传感器的情况下更难校正，该漂移在传感器处发生并且是例如由传感器的持续高温(例如高于15℃)和同时闪烁(基本上是光漂白和浸出)引起的。这种情况是由于移动传感器单元在过程介质内自由移动所致。
因此，本发明的目的是提供一种测量方法，其能够可靠地测量过程体积。
发明内容
根据本发明，该目的通过根据本申请的主题来实现。
根据本发明的传感器系统包括至少一个第一移动传感器单元和至少一个固定传感器单元。第一移动传感器单元具有用于采集第一测量的值的第一传感器和用于接收校准值并用于发送第一测量的值的第一无线通信单元。
固定传感器单元具有用于采集第二测量的值的第二传感器和用于发送校准值并用于接收第一测量的值的第二无线通信单元。
根据本发明的传感器系统使得有可能以规则的间隔校准移动传感器单元。因此，可以校正移动传感器单元的漂移。
根据本发明的一个实施例，固定传感器单元具有计算单元。固定传感器单元连接到第二传感器和第二无线通信单元。计算单元适合于基于第二测量的值或基于第一测量的值和第二测量的值来计算校准值。
根据本发明的一个实施例，固定传感器单元具有第二移动传感器单元，该第二移动传感器单元带有第三传感器和第三无线通信单元。第三传感器适合于采集第三测量的值，并且第三无线通信单元适合于接收校准值和第二测量的值并发送校准值、第二测量的值和第三测量的值。第二无线通信单元适合于接收第三测量的值并发送校准值和第三测量的值。
根据本发明的一个实施例，固定传感器单元具有第五无线通信单元，其用于发送校准值并用于接收第一测量的值。第五无线通信单元与第二无线通信单元间隔开。
根据本发明的目的还通过根据本申请的测量方法来实现。
根据本发明的用于至少一个测量的值的移动采集的方法至少包括以下步骤：
-提供根据本发明的传感器系统，
-经由固定传感器单元的第二无线通信单元和第一移动传感器单元的第一无线通信单元将校准值从固定传感器单元发送到第一移动传感器单元，
-基于接收到的校准值对第一移动传感器单元进行校准，
-经由第一移动传感器单元采集第一测量的值，
-经由第一移动传感器单元的第一无线通信单元向固定传感器单元的第二无线通信单元发送第一测量的值。
根据本发明的一个实施例，测量方法包括在将校准值从固定传感器单元发送到第一移动传感器单元的步骤之前的以下步骤：
-通过第一移动传感器单元的第一传感器采集第一测量的值，
-经由第一移动传感器单元的第一无线通信单元向固定传感器单元的第二无线通信单元发送第一测量的值，
-经由固定传感器单元的第二传感器采集第二测量的值，
-基于第一测量的值和第二测量的值确定校准值。
根据本发明的一个实施例，传感器系统包括至少一个第二移动传感器单元，该至少一个第二移动传感器单元具有第三传感器和第三无线通信单元，测量方法还包括以下步骤：
-经由第一移动传感器单元的第一无线通信单元和第二移动传感器单元的第三无线通信单元将校准值从第一移动传感器单元发送到第二移动传感器单元，
-基于接收到的校准值对第二移动传感器单元进行校准。
根据本发明的一个实施例，测量方法还包括以下步骤：
-经由第一移动传感器单元的第二传感器采集第二测量的值，
-经由第二移动传感器单元的第三无线通信单元和第一移动传感器单元的第一无线通信单元将第二测量的值从第二移动传感器单元发送到第一移动传感器单元，
-经由第一移动传感器单元的第一无线通信单元和固定传感器单元的第二无线通信单元将第二测量的值从第一移动传感器单元发送到固定传感器单元。
根据本发明的一个实施例，测量方法还包括以下步骤：
-确定最接近固定传感器单元的主移动传感器单元，
-确定最接近主移动传感器单元的次移动传感器单元。发送校准值的步骤是从主移动传感器单元到次移动传感器单元。发送第二测量的值的步骤是从次移动传感器单元到主移动传感器单元。
此外，根据本发明的该目的通过根据本申请的移动传感器单元来实现。
根据本发明的移动传感器单元包括：第一传感器，用于采集第一测量的值；以及第一无线通信单元，具有用于发送第一测量的值的发送模块和用于接收校准值的接收模块。无线通信单元被设计为声学通信单元或光学通信单元。
附图说明
基于附图的以下描述，将更详细地解释本发明。示出了以下内容：
-图1：根据本发明的传感器系统的示意图。
-图2：根据本发明的移动传感器单元的示意图。
-图3：根据本发明的传感器系统的实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出一种用于在过程介质P中的至少一个测量的值的移动采集的传感器系统1。传感器系统1包括第一移动传感器单元10、第二移动传感器单元20、第三移动传感器单元30和固定传感器单元2。在替代实施例中，传感器系统1还可包括仅一个移动传感器单元或多于三个移动传感器单元。
移动传感器单元10、20、30优选地全部具有相同的设计。出于该原因，在说明书中，类似的元件由具有相同单位数字并且具有特定于相应传感器单元的十位数的附图标记使用。为了简单起见，下文将仅详细描述第一移动传感器单元10。
第一移动传感器单元10具有用于采集第一测量的值M1的第一传感器11和第一无线通信单元12。第一传感器11例如是光学pH传感器或光学氧传感器。
第一无线通信单元12适合于发送和接收信号。例如，第一无线通信单元12适合于发送第一测量的值M1并且适合于接收校准值KW。第一测量的值M1例如是化学参数或物理参数。稍后将讨论校准值KW。
如图1和2中所示出，第一移动传感器单元10优选地具有球形形状。该形状使得有可能在过程介质中实现有利的流动性质。
第一移动传感器单元10还包括用于存储电能的能量模块13，例如电池，其中，能量模块13连接到第一传感器5和第一无线通信单元12。能量模块13可选地包括能量转换器14，例如涡轮机、具有飞轮的发电机或无线充电模块。能量转换器14使得例如有可能对电池充电。
第一无线通信单元12包括用于发送第一测量的值M1的发送模块17和用于接收校准值KW的接收模块18。例如，无线通信单元12被设计为声学通信单元或光学通信单元。
在声学通信单元的情况下，发送模块17是声音发射器，且接收模块18是声音接收器。声音发射器例如是呈圆盘形式的PZT(锆钛酸铅)陶瓷，其根据施加的电压在圆盘半径的方向上膨胀。这些圆盘有利地例如通过粘合剂粘结应用于第一移动传感器单元10的弹性过程介质接触部分，使得在压电圆盘膨胀或收缩时，产生了双金属效应，这导致圆盘的弯曲并因此将声音传输到过程介质中。这种结构的优点是可以利用小的电压电平工作。有利地使用大约5kHz的范围内的声频，并且使用振荡系统，即压电圆盘的机械共振频率，以供传输。
在光学通信单元的情况下，发送模块17是光源，例如激光光源，且接收模块18是光学传感器，例如CMOS相机或CCD相机。
在一个实施例中，第一移动传感器单元10包括驱动器15。驱动器15连接到能量模块13，并且包括例如至少一个电动机和至少一个螺旋桨或螺钉或用于将存储的能量转换成动能的另一模块。驱动器15允许第一移动传感器单元10在过程介质中移动。因此，第一移动传感器单元10可以有目的地移动到过程介质中的预定位置。
第一移动传感器单元10还包括浸泡室(未示出)，该浸泡室可以部分地填充有过程介质，使得移动传感器单元10位于过程介质中的预定深度处。
如果过程介质是液体，则驱动器15将包括螺钉，并且移动传感器单元10将浮在过程介质上或浸没在过程介质中。如果过程介质是气体，则驱动器15将包括螺旋桨，并且移动传感器单元10将浮在过程介质中。
图1中所示出的固定传感器单元2包括第二传感器3和第二无线通信单元4。此外，固定传感器单元2具有计算单元5，该计算单元连接到第二传感器3和第二无线通信单元4。
第二传感器3适合于采集第二测量的值M2。第二测量的值M2优选是与在由第一移动传感器单元10的第一传感器11测量的第一测量的值M1的情况下相同的化学或物理参数。
第二无线通信单元4适合于与第一移动传感器单元10或第二移动传感器单元20或第三移动传感器单元30的第一无线通信单元12进行通信。第二无线通信单元4适合于将校准值KW发送到第一移动传感器单元10，更准确地，发送到第一移动传感器单元10的第一无线通信单元12。第二无线通信单元4是与第一无线通信单元12相同的类型。这意味着，如果第一无线通信单元12例如被设计为声学通信单元，则第二无线通信单元4也将是声学通信单元。
计算单元5适合于存储校准值KW。计算单元5还适合于基于第二测量的值M2或基于经由第二无线通信单元4接收到的第一测量的值M1和第二测量的值M2来计算校准值KW。基于第一测量的值M1和第二测量的值M2计算的校准值KW的优点在于，当第一移动传感器单元10位于固定传感器单元2附近时，可以确定校准值KW，并且可以将其用于第一移动传感器单元10的非常精确的校准。
在图1中所示出的实施例中，固定传感器单元3包括连接到计算单元5的第三无线通信单元7。在替代实施例中，固定传感器单元3包括另外的无线通信单元或仅包括第二无线通信单元4。第三无线通信单元7适合于接收第一移动传感器单元10的第一测量的值M1。通信单元优选是相同的，即每个通信单元具有传感器(未示出)。替代地，仅一个通信单元具有传感器(见图1)。
第三无线通信单元7与第二无线通信单元4间隔开。由于第二无线通信单元4与第三无线通信单元7之间的距离，由无线通信单元4、7在两个不同的位置处接收到从第一移动传感器单元10发送的信号，即第一测量的值M1。
基于在第二无线通信单元4处接收到的第一测量的值M1的接收到的信号和基于在第三无线通信单元7处接收到的第一测量的值M1的接收到的信号，计算单元5适合于例如通过三角测量确定第一移动传感器单元10的位置确定。为此，计算单元5尤其评估第二无线通信单元4处和第三无线通信单元7处的第一测量的值M1的接收到的信号的信号强度和时间偏移。如果固定传感器单元2具有多于两个无线通信单元，则位置确定将相应地更准确地起作用，或在少于两个无线通信单元的情况下，位置确定将相应地更加不准确地起作用。相同类型的位置确定用于确定第二和第三移动传感器单元20、30的位置。
在一个实施例中，计算单元5具有存储器，计算单元5在其中存储数据。存储的数据例如是位置数据、测量数据和校准数据。该实施例的优点在于，用户还可以以不同于经由第二无线通信单元4的方式来读出存储的数据。
如上所述，在图1中所示出的实施例中，传感器系统1具有第二移动传感器单元20和第三移动传感器单元30，各自具有传感器25、35和无线通信单元27、37。
无线通信单元17、27、37适合于发送测量的值M1、M2、M3并从移动传感器单元10、20、30接收这些测量的值，以便将这些测量的值中继到另一移动传感器单元10、20、30或最终中继到固定传感器单元2。无线通信单元17、27、37还适合于从固定传感器单元2或从移动传感器单元10、20、30接收校准值KW，并将其发送到移动传感器单元10、20、30，使得校准值KW可用于每个移动传感器单元10、20、30。这使得在将移动传感器单元10、20、30分布在介质中时，有可能形成一种链，以供在不同的移动传感器单元10、20、30之间进行数据传输，以便中继信号，即具有最小信号强度的测量的值M1、M2、M3和/或校准值KW。
当然，上文所描述的传感器3、11、21、31还可包括用于采集其它参数的附加传感器。例如，传感器可以包括温度传感器、压力传感器、黏度传感器或其它传感器。因此，由传感器确定的测量的值M1、M2、M3也可以包括与不同的测量参数，诸如温度、压力、黏度或其它参数有关的另外的测量的值。
在图3中所示出的示例性实施例中，移动传感器单元10、20、30具有天线16、26、36，该天线的一部分浮在液体过程介质的表面上。该实施例适合于经由天线16、26、36发送无线电信号。无线电信号可以由移动传感器单元10、20、30和固定传感器单元2的天线16、26、36接收。在该情况下，无线通信单元12是无线电单元。
下文描述用于至少一个测量的值的移动采集的传感器系统1的测量方法。
在第一隐式步骤中，提供传感器系统1。例如，这意味着传感器系统1的所有部件都已准备好进行测量或通信。
将校准值KW从固定传感器单元2发送到第一移动传感器单元10的步骤随后进行且由固定传感器单元2的第二无线通信单元4和第一移动传感器单元10的第一无线通信单元12执行。校准值KW例如由传感器系统1的用户存储在固定传感器单元2中。例如，校准值KW存储在传感器单元2的存储器中。替代地，在传输步骤之前由固定传感器单元2确定校准值KW。
在替代实施例中，基于不同传感器的测量的值的平均值的校准值KW由不同的固定传感器单元确定。
随后基于接收到的校准值KW对第一移动传感器单元10进行校准。这使得有可能在存在第一传感器11的漂移时校正由第一传感器11确定的测量的值M1。
接下来，由第一移动传感器单元10采集第一测量的值M1。采集的测量的值M1例如是过程介质P的化学或物理参数。
然后经由第一移动传感器单元10的第一无线通信单元12向固定传感器单元2的第二无线通信单元4发送第一测量的值M1。由于预设的校准，发送的测量的值M1是过程介质P的非常精确的测量的值。
在与上文所描述的测量方法兼容的实施例中，在将校准值KW从固定传感器单元2发送到第一移动传感器单元10的步骤之前，执行以下步骤：
第一测量的值M1由第一移动传感器单元10的第一传感器5采集，并经由第一移动传感器单元10的第一无线通信单元12发送到固定传感器单元2的第二无线通信单元4。随后由固定传感器单元2的第二传感器3检测第二测量的值M2。随后确定基于第一测量的值M1和第二测量的值M2的校准值KW。
如图1中所示出，如果传感器系统1包括具有第三传感器和第三无线通信单元7的第二移动传感器单元20，则测量方法将还包括以下步骤：
校准值KW经由第一移动传感器单元10的第一无线通信单元12和第二移动传感器单元20的第三无线通信单元7从第一移动传感器单元10发送到第二移动传感器单元20。基于接收到的校准值KW对第二移动传感器单元20进行校准。因此，在多个移动传感器单元的情况下，校准值KW在移动传感器单元10、20、30之间传递。尤其是，这使得远离固定传感器单元2或在固定传感器单元2的发送器范围之外的移动传感器单元有可能接收经由更靠近地定位的移动传感器单元被传达的校准值KW。
在与远离固定传感器单元2的移动传感器单元的测量的值的通信中，行为相似。在该情况下，向下一个移动传感器单元转发由移动传感器单元20、30确定的测量的值M2、M3。这转而向最近的移动传感器单元或固定传感器单元2转发接收到的测量的值。
在测量方法的一个实施例中，首先在校准值或测量的值的传输之前定义所谓的传输链。传输链允许在移动传感器单元10、20、30与固定发送单元2之间有效地交换数据。
为此，确定最接近固定传感器单元2的主移动传感器单元10'。例如，这可以通过对由移动传感器单元10、20、30发送并在固定传感器单元处接收的信号的信号强度进行分类来完成。
随后确定最接近主移动传感器单元10'的次移动传感器单元20'。该步骤还可以通过对由移动传感器单元10、20、30发送并在固定传感器单元处接收的信号的信号强度进行分类来进行。替代地，该步骤可以通过对由移动传感器单元发送并在主移动传感器单元10'处接收的信号的信号强度进行分类来执行。在另外的移动传感器单元中，以相同方式执行分类。因此确定了信号传播的顺序。
如果传输链是固定的，则将发生将校准值KW从固定传感器单元2发送到主移动传感器单元10'和次移动传感器单元20'的步骤。
在发送测量的值的同时，反向执行转发。次移动传感器单元20'的第二测量的值M2被传达到主移动传感器单元10'，并且主移动传感器单元10'向固定传感器单元2转发第二测量的值M2。
如果固定传感器单元2的传感器3或第一移动传感器单元10的传感器11或第二移动传感器单元20的传感器21是光学pH传感器，则将在校准期间执行样品校准或单点校准。在该情况下，校准点位于测量的值的边界范围内。因此，pH值例如是pH 4或pH 10，即在强酸性或强碱性范围内。校准点还取决于过程介质的离子强度。校准校正了由于传感器漂移而导致的随时间出现的测量的值的变化。该校正通过移动传感器单元的校准或调整来执行。
在替代变形中，传感器3、11、21、31可以在过程介质的自然出现的稳定状态下被校准。例如，在过程介质在发酵期间达到预定的(即化学诱导的)稳定pH时。
在替代变形中，传感器3、11、21、31可以通过两点校准来进行校准。例如，这可以通过将磷酸引入过程中且然后将氨引入过程中来完成。因此，传感器3、11、21、31测量具有已知化学或物理参数的两种不同的介质。
如果固定传感器单元2的传感器3或第一移动传感器单元10的传感器11或第二移动传感器单元20的传感器21是氧传感器，则优选地，将在校准期间(即在过程介质的稳定状态期间)发生样品校准。该稳定状态通过将气体供应或排放到过程介质中来实现。例如，通过用氩气/氮气对过程介质进行充气来实现0％氧气的稳定状态。例如，通过用空气饱和溶液对过程介质进行充气，实现过程介质中的100％氧气的稳定状态。在氧传感器的情况下，因此实施了2点校准。
在测量方法的一个实施例中，计算单元5生成关于由移动传感器单元10、20、30接收的所有测量的值M1、M2、M3的统计，并将的其与移动传感器单元10、20、30的位置数据相关。这种情况使得用户能够三维地评估过程介质。
Claims (8)
1.一种用于在过程介质(P)中的至少一个测量的值的移动采集的传感器系统(1)，包括：
-至少一个第一移动传感器单元(10)，
-至少一个固定传感器单元(2)，
其中，所述第一移动传感器单元(10)具有用于采集第一测量的值(M1)的第一传感器(11)和用于接收校准值(KW)并用于发送所述第一测量的值(M1)的第一无线通信单元(12)，
其中，所述固定传感器单元(2)具有用于采集第二测量的值(M2)的第二传感器(3)和用于发送所述校准值(KW)并用于接收所述第一测量的值(M1)的第二无线通信单元(4)，
其中，所述固定传感器单元(2)具有第二移动传感器单元(20)，所述第二移动传感器单元(20)带有第三传感器和第三无线通信单元(7)，其中，所述第三传感器适合于采集第三测量的值(M3)，并且所述第三无线通信单元(7)适合于接收所述校准值(KW)和所述第二测量的值(M2)并发送所述校准值(KW)、所述第二测量的值(M2)和所述第三测量的值(M3)，其中，所述第二无线通信单元(4)适合于接收所述第三测量的值(M3)并发送所述校准值(KW)和所述第三测量的值(M3)。
2.根据权利要求1所述的传感器系统(1)，其中，所述固定传感器单元(2)具有计算单元(5)，所述计算单元(5)连接到所述第二传感器(3)和所述第二无线通信单元(4)，其中，所述计算单元(5)适合于基于所述第二测量的值(M2)或基于所述第一测量的值(M1)和所述第二测量的值(M2)来计算所述校准值(KW)。
3.根据前述权利要求1或2所述的传感器系统(1)，其中，所述固定传感器单元(2)包括第五无线通信单元，用于发送所述校准值(KW)并用于接收所述第一测量的值(M1)，其中，所述第五无线通信单元与所述第二无线通信单元(4)间隔开。
4.一种用于至少一个测量的值的移动采集的传感器系统(1)的测量方法，其中，所述方法至少包括以下步骤：
-提供根据前述权利要求1-3中的任一项所述的传感器系统(1)，
-经由所述固定传感器单元(2)的第二无线通信单元(4)和所述第一移动传感器单元(10)的第一无线通信单元(12)将校准值(KW)从所述固定传感器单元(2)发送到所述第一移动传感器单元(10)，
-基于接收到的所述校准值(KW)对所述第一移动传感器单元(10)进行校准，
-经由所述第一移动传感器单元(10)采集所述第一测量的值(M1)，
-经由所述第一移动传感器单元(10)的第一无线通信单元(12)向所述固定传感器单元(2)的第二无线通信单元(4)发送所述第一测量的值(M1)，
其中，所述传感器系统(1)包括至少一个第二移动传感器单元(20)，所述至少一个第二移动传感器单元(20)具有第三传感器和第三无线通信单元(7)，并且所述测量方法还包括以下步骤：
-经由所述第一移动传感器单元(10)的第一无线通信单元(12)和所述第二移动传感器单元(20)的第三无线通信单元(7)将所述校准值(KW)从所述第一移动传感器单元(10)发送到所述第二移动传感器单元(20)，
-基于接收到的所述校准值(KW)对所述第二移动传感器单元(20)进行校准。
5.根据权利要求4所述的测量方法，其中，在将校准值(KW)从所述固定传感器单元(2)发送到所述第一移动传感器单元(10)的步骤之前，所述测量方法包括以下步骤：
-经由所述第一移动传感器单元(10)的第一传感器(11)采集第一测量的值(M1)，
-经由所述第一移动传感器单元(10)的第一无线通信单元(12)向所述固定传感器单元(2)的第二无线通信单元(4)发送所述第一测量的值(M1)，
-经由所述固定传感器单元(2)的第二传感器(3)采集所述第二测量的值(M2)，
-基于所述第一测量的值(M1)和所述第二测量的值(M2)确定校准值(KW)。
6.根据权利要求4所述的测量方法，其中，所述测量方法还包括以下步骤：
-经由所述第一移动传感器单元(10)的第二传感器(3)采集第二测量的值(M2)，
-经由所述第二移动传感器单元(20)的第三无线通信单元(7)和所述第一移动传感器单元(10)的第一无线通信单元(12)将所述第二测量的值(M2)从所述第二移动传感器单元(20)发送到所述第一移动传感器单元(10)，
-经由所述第一移动传感器单元(10)的第一无线通信单元(12)和所述固定传感器单元(2)的第二无线通信单元(4)将所述第二测量的值(M2)从所述第一移动传感器单元(10)发送到所述固定传感器单元(2)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的测量方法，其中，所述测量方法还包括以下步骤：
-确定最接近所述固定传感器单元(2)的主移动传感器单元(10')，
-确定最接近所述主移动传感器单元(10')的次移动传感器单元(20')，
-其中，发生了将校准值(KW)从所述主移动传感器单元(10')发送到所述次移动传感器单元(20')的步骤，
-其中，发生了将第二测量的值(M2)从所述次移动传感器单元(20')发送到所述主移动传感器单元(10')的步骤。
8.一种用于根据前述权利要求1-3中的任一项所述的传感器系统(1)的移动传感器单元，包括：
-第一传感器(11)，所述第一传感器(11)用于采集第一测量的值(M1)，
-第一无线通信单元(12)，所述第一无线通信单元(12)具有用于发送所述第一测量的值(M1)的发送模块(17)和用于接收校准值(KW)的接收模块(18)，其中，所述第一无线通信单元(12)被设计为声学通信单元或光学通信单元。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105658499A (zh) * | 2013-10-15 | 2016-06-08 | 拜仁工程两合有限公司 | 从传感器信号生成测量结果的方法 |
| US10055618B1 (en) * | 2017-02-19 | 2018-08-21 | Phase IV, Inc. | RFID reader for RFID sensors |
| CN108572005A (zh) * | 2017-03-13 | 2018-09-25 | 欧姆龙株式会社 | 环境传感器 |
| CN109791061A (zh) * | 2016-09-30 | 2019-05-21 | 亚洲航测株式会社 | 移动体信息检测用终端 |
Family Cites Families (6)
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|---|---|---|---|---|
| DE4033053C1 (zh) * | 1990-10-18 | 1992-03-05 | Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh, 6100 Darmstadt, De | |
| US6523383B2 (en) * | 2000-12-28 | 2003-02-25 | The Timken Company | Monitoring and controlling system with connectorless quick-change components |
| DE102009047405A1 (de) * | 2009-12-02 | 2011-06-09 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG | Vorrichtung zur Bestimmung einer Prozessgröße einer Flüssigkeit in einer Prozessanlage |
| EP2626755B1 (en) * | 2012-02-10 | 2019-04-10 | Nxp B.V. | Calibration method, calibration device and measurement device |
| US9030295B2 (en) * | 2013-02-21 | 2015-05-12 | International Business Machines Corporation | RFID tag with environmental sensor |
| DE102013113258A1 (de) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG | Sensor und Messanordnung |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105658499A (zh) * | 2013-10-15 | 2016-06-08 | 拜仁工程两合有限公司 | 从传感器信号生成测量结果的方法 |
| CN109791061A (zh) * | 2016-09-30 | 2019-05-21 | 亚洲航测株式会社 | 移动体信息检测用终端 |
| US10055618B1 (en) * | 2017-02-19 | 2018-08-21 | Phase IV, Inc. | RFID reader for RFID sensors |
| CN108572005A (zh) * | 2017-03-13 | 2018-09-25 | 欧姆龙株式会社 | 环境传感器 |
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