DE102009027997A1 - Measuring unit for use in measuring system for telemetric evaluation of electrical oscillating circuit, has phase detector determining phase difference between electrical reference oscillation and electrical measuring oscillation - Google Patents

Measuring unit for use in measuring system for telemetric evaluation of electrical oscillating circuit, has phase detector determining phase difference between electrical reference oscillation and electrical measuring oscillation Download PDF

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    • H04Q2209/84—Measuring functions

Abstract

The measuring unit (1) has a vibration source (3) for generating electrical reference oscillation in a reference branch (6) and electrical measuring oscillation in a measuring branch (7). A coupling coil (4) is arranged in the measuring branch and inductively coupled to a resonant circuit coil (21) of sensors (20). A phase detector (5) taps the reference oscillation at the reference branch and the measuring oscillation at the measuring branch. The phase detector determines phase difference between the reference oscillation and the measuring oscillation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur telemetrischen Auswertung eines einen elektrischen Schwingkreis aufweisenden passiven Sensors, sowie ein Messsystem mit einer Messeinrichtung und einen passiven Sensor.The The invention relates to a measuring device for telemetric evaluation of an electrical oscillating circuit having passive sensor, as well as a measuring system with a measuring device and a passive one Sensor.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, für die Erfassung von physikalischen Meßgrößen wie Druck, Feuchtigkeit oder Temperatur Sensoren zu verwenden, die einen elektrischen LC-Schwingkreis aufweisen. Die Wandelung der physikalischen Messgröße in ein elektrisch auswertbares Messsignal basiert hier auf der Abhängigkeit der Resonanzfrequenz und/oder der Güte des LC-Schwingkreises von der Messgröße. Die Verschiebung der Resonanzfrequenz und/oder Güte des Schwingkreises kann sowohl durch die Änderung der Kapazität als auch durch die Änderung der Induktivität bewirkt werden. Eine Messeinrichtung ermittelt die Resonanzfrequenz und/oder Güte des Schwingkreises des Sensors. Die Messeinrichtung kann zu diesem Zweck sowohl galvanisch als auch telemetrisch mit dem Sensor verbunden sein. Eine telemetrische Auswertung des Sensors ist vorteilhaft, wenn eine galvanische Kopplung des Sensors an die Messeinrichtung nicht oder nur schwer möglich ist. Eine exakte telemetrische Auswertung von Resonanzfrequenzen und/oder Güte eines Schwingkreises des Sensors ist üblicherweise mit hohem technischem Aufwand verbunden, beispielsweise unter Einsatz eines Netzwerkanalysators.It is known for the acquisition of physical quantities like pressure, humidity or temperature sensors that use have an electrical LC resonant circuit. The change of the physical measurand in an electrically evaluable Measurement signal is based here on the dependence of the resonance frequency and / or the quality of the LC resonant circuit of the measured variable. The shift of the resonance frequency and / or quality of the resonant circuit can be changed both by capacity also caused by the change in inductance become. A measuring device determines the resonance frequency and / or Quality of the resonant circuit of the sensor. The measuring device can for this purpose both galvanic and telemetric with be connected to the sensor. A telemetric evaluation of the sensor is advantageous if a galvanic coupling of the sensor to the Measuring device is not possible or difficult. An exact one telemetric evaluation of resonance frequencies and / or quality a resonant circuit of the sensor is usually with connected high technical effort, for example, using a network analyzer.

Die US 2007/0247138 offenbart ein Messsystem mit einer Messeinrichtung und einem passiven Sensor, wobei die Messeinrichtung zur telemetrischen Auswertung eines elektrischen Schwingkreises des Sensors ausgebildet ist. Zu diesem Zweck weist die Messeinrichtung eine Koppelspule auf, die mit einer Schwingkreisspule des Sensors induktiv koppelbar ist. Mittels der Koppelspule der Messeinrichtung werden mehrere zeitlich beabstandete Anregungsgrößen erzeugt, die über die Schwingkreisspule des Sensors in den Schwingkreis des Sensors eingekoppelt werden. Das Abklingverhalten des angeregten Schwingkreises wird durch die Koppelspule der Messeinrichtung aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Gruppenphasenverschiebung zwischen nachfolgenden Abklingsequenzen des Schwingkreises des Sensors wird dazu verwendet, um die Frequenz, mit der die Messeinrichtung über die Koppelspule den Schwingkreis des Sensors anregt, nachzuregeln, bis die Resonanzfrequenz des Schwingkreises ermittelt wurde.The US 2007/0247138 discloses a measuring system with a measuring device and a passive sensor, wherein the measuring device is designed for the telemetric evaluation of an electrical resonant circuit of the sensor. For this purpose, the measuring device has a coupling coil, which can be coupled inductively with a resonant circuit coil of the sensor. By means of the coupling coil of the measuring device a plurality of time-spaced excitation variables are generated, which are coupled via the resonant circuit coil of the sensor in the resonant circuit of the sensor. The decay behavior of the excited resonant circuit is absorbed by the coupling coil of the measuring device and converted into an electrical signal. The group phase shift between subsequent Abklingsequenzen of the resonant circuit of the sensor is used to readjust the frequency with which the measuring device via the coupling coil excites the resonant circuit of the sensor until the resonant frequency of the resonant circuit has been determined.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der Erfindung ist eine Messeinrichtung zur telemetrischen Auswertung eines einen elektrischen Schwingkreis aufweisenden passiven Sensors, umfassend mindestens eine Schwingungsquelle, eine Koppelspule und einen Phasendetektor, wobei mittels der mindestens einen Schwingungsquelle in einem Referenzzweig der Messeinrichtung eine elektrische Referenzschwingung und in einem Messzweig der Messeinrichtung eine elektrische Messschwingung erzeugbar ist, die Koppelspule in den Messzweig angeordnet ist und induktiv an eine Schwingkreisspule des Sensors ankoppelbar ist, und der Phasendetektor die Referenzschwingung am Referenzzweig und die Messschwingung am Messzweig abgreift, und derart eingerichtet ist, dass er den Phasenunterschied zwischen Referenzschwingung und Messschwingung ermittelt.object The invention is a measuring device for telemetric evaluation of an electrical oscillating circuit having passive sensor, comprising at least one vibration source, a coupling coil and a phase detector, wherein by means of the at least one vibration source in a reference branch of the measuring device, an electrical reference oscillation and in a measuring branch of the measuring device, an electrical measuring oscillation can be generated, the coupling coil is arranged in the measuring branch and is inductively coupled to a resonant circuit coil of the sensor, and the phase detector detects the reference oscillation at the reference branch and picks up the measuring vibration on the measuring branch, and set up such is that he has the phase difference between reference oscillation and Measuring vibration determined.

Kern der Erfindung ist ein einfach realisierbares Konzept zur Messung des frequenzabhängigen Phasengangs der Impedanz einer Spule, hier der Koppelspule, mit induktiver Ankopplung eines auszuwertenden Schwingkreises eines Sensors. Zu diesem Zweck wird die Phasenverschiebung einer elektrischen Schwingung, die durch die Kopplung der auswerteseitigen Koppelspule an den Schwingkreis des Sensors verursacht wird, mit der Phase einer Referenzschwingung verglichen. Der frequenzabhängige Phasenunterschied der beiden Schwingungen ist mit dem vorliegenden Schaltungskonzept einfach zu bestimmen. Der Phasenunterschied der beiden Schwingungen ermöglicht die Ermittlung der Resonanzfrequenz und der Güte des Schwingkreises des auszuwertenden Sensors. Insbesondere ist auf diese Weise die telemetrische Auswertung von Sensoren, beispielsweise kapazitiver oder induktiver Sensoren, und damit die telemetrische Bestimmung von vom Sensor aufgenommenen physikalischen Messgrößen möglich.core The invention is an easily realizable concept for measurement the frequency-dependent phase response of the impedance of a coil, here the coupling coil, with inductive coupling of a to be evaluated Oscillation circuit of a sensor. For this purpose, the phase shift an electrical oscillation caused by the coupling of the Auswerteitigen Coupling coil is caused to the resonant circuit of the sensor, with compared to the phase of a reference oscillation. The frequency-dependent Phase difference of the two oscillations is with the present Circuit design easy to determine. The phase difference of Both oscillations allow the determination of the resonant frequency and the quality of the resonant circuit of the sensor to be evaluated. In particular, in this way the telemetric evaluation of Sensors, for example, capacitive or inductive sensors, and so that the telemetric determination of absorbed by the sensor physical measurands possible.

Des Weiteren bietet die erfindungsgemäße Messeinrichtung den Vorteil, dass diese kostengünstig umsetzbar ist. Bevorzugt ist, dass die Messeinrichtung als integrierter Schaltkreis (ASIC) oder als Teil eines derartigen Schaltkreises ausgebildet ist. Die Messeinrichtung ist mit einer Schaltung mit herkömmlicher Low-Cost-Silizium-Technologie unter wenig Flächenbedarf herstellbar. Die Koppelspule kann in dem Schaltkreis integriert sein oder an diesen als gesondertes Bauteil angeschlossen sein.Of Further offers the measuring device according to the invention the advantage that this is inexpensive to implement. Prefers is that the measuring device as an integrated circuit (ASIC) or formed as part of such a circuit. The Measuring device is with a circuit with conventional Low-cost silicon technology with little space requirement produced. The coupling coil can be integrated in the circuit be connected to this or as a separate component.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Messsystem mit einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung und einem passiven Sensor, wobei der Sensor einen elektrischen Schwingkreis mit einer Schwingkreisspule aufweist, die induktiv mit der Koppelspule der Messeinrichtung koppelbar ist.One Another object of the invention is a measuring system with an inventive Measuring device and a passive sensor, the sensor has a having an electrical resonant circuit with a resonant circuit coil, which can be coupled inductively with the coupling coil of the measuring device.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Ausführungsform, die durch mehrere Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert.The Invention will be described below with reference to an embodiment, which is represented by several drawings, explained in more detail.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein elektrisches Schaltbild eines induktiv gekoppelten passiven Sensors, 1 an electrical circuit diagram of an inductively coupled passive sensor,

2a einen berechneten Frequenzgang der Phase der gemessenen Impedanz Z der Koppelspule mit induktiv angekoppeltem Schwingkreis des Sensors für verschiedene Werte der Kapazität des Sensors, 2a a calculated frequency response of the phase of the measured impedance Z of the inductively coupled oscillation circuit of the sensor for different values of the capacitance of the sensor,

2b einen berechneten Frequenzgang der Phase der gemessenen Impedanz Z der Koppelspule mit induktiv angekoppeltem Schwingkreis des Sensors für verschiedene Werte eines Serienwiderstandes des Sensors, und 2 B a calculated frequency response of the phase of the measured impedance Z of the coupling coil with inductively coupled oscillation circuit of the sensor for different values of a series resistance of the sensor, and

3 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Messsystems mit einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung und einem passiven Sensor. 3 a block diagram of a measuring system according to the invention with a measuring device according to the invention and a passive sensor.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of invention

Im Folgenden wird zunächst mit Hilfe der 1 das Messprinzip, das der erfindungsgemäßen Messeinrichtung zugrunde liegt, erläutert. Die 1 zeigt ein elektrisches Schaltbild eines mit einer Koppelspule einer nicht näher dargestellten Messeinrichtung induktiv gekoppelten Sensors 20. Der Sensor 20 weist einen LC-Schwingkreis mit einer Induktivität L2, einem Widerstand R2 und einer Kapazität C2 auf. Der Sensor 20 ist induktiv an die Koppelspule der Messeinrichtung angekoppelt, die mit einer Induktivität L1 und einem Widerstand R1 dargestellt ist.The following is first with the help of 1 the measuring principle, which is the basis of the measuring device according to the invention explained. The 1 shows an electrical circuit diagram of an inductively coupled to a coupling coil of a measuring device not shown sensor 20 , The sensor 20 has an LC resonant circuit with an inductance L 2 , a resistor R 2 and a capacitance C 2 . The sensor 20 is inductively coupled to the coupling coil of the measuring device, which is shown with an inductance L 1 and a resistor R 1 .

Das in 1 gezeigte System lässt sich durch das bekannte T-Ersatzschaltbild aus der Transformatortheorie beschreiben. Dieses liefert für die komplexe Impedanz Z über der Koppelspule folgenden Ausdruck: Z = R1 + jωL1 + ω2M2/(R2 + j(ωL2 – 1/ωC2)). Hierbei ist M = k√L1L2 die Gegeninduktivität der Schwingkreisspule und der Koppelspule mit dem geometrieabhängigen Kopplungsfaktor k (0 ≤ k ≤ 1), ω ist die Kreisfrequenz. Der Frequenzgang der Phase von Z, für den φ2 = arctan(Im{Z}/Re{Z}) gilt, zeigt ein charakteristisches Minimum bei der Resonanzkreisfrequenz ωRES des Schwingkreises des Sensors 20, deren Form und Tiefe von dem Kopplungsfaktor k und der Sensorgüte Q abhängt. 2A zeigt den berechneten Frequenzgang der Phase der Impedanz Z der Koppelspule für verschiedene Werte der Sensorkapazität C2, 2B für verschiedene Werte des Sensor-Serienwiderstandes R2. Der Serienwiderstand wird indirekt ausgedrückt durch die Güte Q, für die gilt Q ∝ 1/R2. Die Resonanzfrequenz wo ist einem Schwingkreis mit der Kapazität C0 zugeordnet.This in 1 System shown can be described by the known T-equivalent circuit diagram from the transformer theory. This gives the following expression for the complex impedance Z across the coupling coil: Z = R 1 + jωL 1 + ω 2 M 2 / (R 2 + j (ωL 2 - 1 / ωC 2 )). Here, M = k√L 1 L 2 is the mutual inductance of the resonant circuit coil and the coupling coil with the geometry-dependent coupling factor k (0 ≤ k ≤ 1), ω is the angular frequency. The frequency response of the phase of Z, for which φ 2 = arctan (Im {Z} / Re {Z}), shows a characteristic minimum at the resonant circuit frequency ω RES of the resonant circuit of the sensor 20 whose shape and depth depends on the coupling factor k and the sensor Q quality. 2A shows the calculated frequency response of the phase of the impedance Z of the coupling coil for different values of the sensor capacitance C 2 , 2 B for different values of the sensor series resistance R 2 . The series resistance is expressed indirectly by the quality Q, for which Q α 1 / R 2 applies. The resonance frequency wo is assigned to a resonant circuit with the capacitance C 0 .

Die 3 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Messsystems. Das Messsystem umfasst eine erfindungsgemäße Messeinrichtung 1 zur telemetrischen Auswertung 1 eines einen elektrischen Schwingkreis aufweisenden passiven Sensors und einen passiven Sensor 20.The 3 shows a block diagram of a measuring system according to the invention. The measuring system comprises a measuring device according to the invention 1 for telemetric evaluation 1 a passive resonant circuit having a passive sensor and a passive sensor 20 ,

Die Messeinrichtung 1 umfasst eine Schwingungsquelle 3, eine Koppelspule 4 und einen Phasendetektor 5. Die Schwingungsquelle 3 ist hier ein Oszillator mit veränderbarer Frequenz (variable frequency oscillator, VFO) zur Erzeugung einer sinusförmigen Wechselspannung. Die Koppelspule 4 hat den Zweck, den Schwingkreis des Sensors 20 induktiv an die Messeinrichtung 1 anzukoppeln.The measuring device 1 includes a vibration source 3 , a coupling coil 4 and a phase detector 5 , The vibration source 3 Here is a variable frequency oscillator (VFO) for generating a sinusoidal AC voltage. The coupling coil 4 has the purpose of the resonant circuit of the sensor 20 inductively to the measuring device 1 to dock.

Mittels der Schwingungsquelle 3 ist eine sinusförmige Wechselspannung erzeugbar. An einem Knoten 10 wird die sinusförmige Wechselspannung aufgeteilt auf einen Referenzzweig 6 und einen Messzweig 7 der Messeinrichtung 1. Im Messzweig 7 wird die Wechselspannung zunächst durch einen Transkonduktanzverstärker 8 in einem Wechselstrom mit konstanter Amplitude umgewandelt. Der Wechselstrom wird in die Koppelspule 4, die auf einer Seite geerdet ist, eingeprägt. Damit fällt über der Koppelspule 4 eine Wechselspannung ab, die zu der komplexwertigeren Impedanz der Koppelspule 4 proportional ist. Diese Wechselspannung wird an einen Eingang des Phasendetektors 5 geführt. Zusätzlich kann ein Spannungsfolger als Puffer zwischengeschaltet sein.By means of the vibration source 3 is a sinusoidal AC voltage generated. At a node 10 the sinusoidal AC voltage is divided into a reference branch 6 and a measuring branch 7 the measuring device 1 , In the measuring branch 7 the AC voltage is first passed through a transconductance amplifier 8th converted in an alternating current with constant amplitude. The alternating current is in the coupling coil 4 , grounded on one side, imprinted. This falls over the coupling coil 4 an alternating voltage, which is the complex valued impedance of the coupling coil 4 is proportional. This AC voltage is applied to an input of the phase detector 5 guided. In addition, a voltage follower may be interposed as a buffer.

Im Referenzzweig 6 wird die von der Schwingungsquelle 3 erzeugte Wechselspannung an einen weiteren Eingang des Phasendetektors geführt. Abhängig von der nachfolgenden Signalverarbeitung und der Qualität der eingesetzten Komponenten im Messzweig 7, beispielsweise der Güte der Koppelspule 4 und des Frequenzgangs des Transkonduktanzverstärkers 8, kann der Einsatz eines zusätzlichen Phasenkompensationsmittels 9 im Referenzzweig 6, beispielsweise eines Phasenkompensationsnetzwerkes, sinnvoll sein. Mittels eines Phasenkompensationsmittels 9 lässt sich eine unerwünschte Phasenverschiebung, die nicht durch die Messgröße selbst, sondern durch die Schaltung des Messzweiges 7 erzeugt wird, beispielsweise durch den Verstärker 8 oder die Koppelspule 4, kompensieren. Eine Kompensation wird dadurch erreicht, dass das Phasenkompensationsmittel 9 den Phasengang des Messzweiges 7 ohne angekoppelten Sensor 20 nachbildet.In the reference branch 6 becomes that of the vibration source 3 generated AC voltage passed to another input of the phase detector. Depending on the subsequent signal processing and the quality of the components used in the measuring branch 7 , For example, the quality of the coupling coil 4 and the frequency response of the transconductance amplifier 8th , the use of an additional phase compensation agent 9 in the reference branch 6 , For example, a phase compensation network, be useful. By means of a phase compensation agent 9 can be an undesirable phase shift, not by the measured variable itself, but by the circuit of the measuring branch 7 is generated, for example by the amplifier 8th or the coupling coil 4 , compensate. Compensation is achieved in that the phase compensation means 9 the phase response of the measuring branch 7 without coupled sensor 20 replicates.

Der Phasendetektor 5 ist derart eingerichtet, dass er den Phasenunterschied zwischen der ggf. phasenkompensierten Wechselspannung im Referenzzweig 6, der „Referenz-Wechselspannung”, und der Wechselspannung in Messzweig 7, der „Messwechselspannung” ermittelt.The phase detector 5 is arranged such that it the phase difference between the possibly phase-compensated AC voltage in the reference branch 6 , the "reference AC voltage", and the AC voltage in the measuring branch 7 which determines "measurement AC voltage".

Der Phasendetektor 5 kann sowohl ein digitaler als auch ein analoger Phasendetektor sein und die Phase mit üblichen Varianten, wie z. B. mittels Flip-Flops, XOR-Gatter oder Analog-Multiplizierer/Mischer detektieren. Vorzugsweise liefert der Phasendetektor 5 eine Gleichspannung, die im Idealfall zur Phasendifferenz der Messschwingung und der Referenzschwingung proportional ist.The phase detector 5 can be both a digital and an analog phase detector and the phase with conventional variants, such as. B. by means of flip-flops, XOR gates or analog multiplier / mixer detect. Preferably, the phase detector provides 5 a DC voltage, which is ideally proportional to the phase difference of the measuring oscillation and the reference oscillation.

Der Sensor 20 umfasst einen elektrischen Schwingkreis mit einer Schwingkreisspule 21 und einen Kondensator 22. Die Schwingkreisspule 21 ist induktiv mit der Koppelspule 4 der Messeinrichtung 1 koppelbar.The sensor 20 includes an electrical resonant circuit with a resonant circuit coil 21 and a capacitor 22 , The resonant circuit coil 21 is inductive with the coupling coil 4 the measuring device 1 coupled.

Der Sensor 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel als kapazitiver Drucksensor ausgebildet, bei dem die Kapazität des Kondensators 22 abhängig ist in einem Umgebungsdruck. Derartige Drucksensoren sind hinlänglich bekannt. Alternativ kann, je nach Anwendung, anstatt eines kapazitiven Sensors auch ein induktiver Sensor eingesetzt werden.The sensor 20 is formed in this embodiment as a capacitive pressure sensor, wherein the capacitance of the capacitor 22 is dependent on an ambient pressure. Such pressure sensors are well known. Alternatively, depending on the application, instead of a capacitive sensor and an inductive sensor can be used.

Die Messeinrichtung 1 ist derart eingerichtet, dass die Frequenz der von der Schwingungsquelle 3 erzeugten Wechselspannung über einen ausreichend großen Frequenzbereich verfahren wird, und der Phasendetektor 5 über diesen Frequenzbereich für eine Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzen den Phasenunterschied zwischen der Referenzschwingung und der Messschwingung ermittelt. Eine induktive Kopplung zwischen der Koppelspule 4 der Messeinrichtung 1 und der Schwingkreisspule 21 des Sensors 20 führt zu einem Phasengang, dessen Verlauf abhängig ist von der Güte und insbesondere der Resonanzfrequenz des Schwingkreises des Sensors 20, wie in den 2A und 2B gezeigt und weiter oben beschrieben.The measuring device 1 is set up such that the frequency of the vibration source 3 generated AC voltage is traversed over a sufficiently large frequency range, and the phase detector 5 determined over this frequency range for a plurality of different frequencies, the phase difference between the reference vibration and the measuring vibration. An inductive coupling between the coupling coil 4 the measuring device 1 and the resonant circuit coil 21 of the sensor 20 leads to a phase response whose course depends on the quality and in particular the resonant frequency of the resonant circuit of the sensor 20 as in the 2A and 2 B shown and described above.

Mittels eines Auswertemittels 2, das beispielsweise durch eine Recheneinheit mit einem Mikroprozessor ausgebildet sein kann, kann aus dem vom Phasendetektor 5 ermittelten Phasengangs die Resonanzfrequenz und/oder Güte des Sensors 20 bestimmt werden. Die Bestimmung der Resonanzfrequenz und/oder Güte des Sensors 20 ermöglicht es wiederum, auf die mit dem Sensor 20 gemessene physikalische Größe zu schließen, hier auf den Umgebungsdruck. Das Auswertemittel 2 kann Bestandteil der Messeinrichtung 1 sein oder als eigenständiger Einheit ausgebildet sein, die mit einer Messeinrichtung 1 verbindbar ist.By means of an evaluation means 2 , which may be formed for example by a computing unit with a microprocessor, may be from that of the phase detector 5 determined phase response, the resonant frequency and / or quality of the sensor 20 be determined. The determination of the resonance frequency and / or quality of the sensor 20 allows it to turn on the sensor 20 to close the measured physical quantity, here on the ambient pressure. The evaluation means 2 can be part of the measuring device 1 be or be designed as a separate entity with a measuring device 1 is connectable.

Das beschriebene erfindungsgemäße Messsystem mit Messeinrichtung 1 und Sensor 20 eignet sich beispielsweise für die Messung eines Druckes innerhalb einer Abgasanlage eines Autos, insbesondere im Bereich eines dieser Partikelfilters. Der kapazitive, passive Drucksensor 20 besitzt den Vorteil, dass er abgasresistent aufgebaut werden kann, die telemetrische Auswertung des Sensors 20 durch die Messeinrichtung 1 ermöglicht ist, die Messeinrichtung 1 räumlich getrennt von dem Drucksensor 20 anzuordnen. Die Messeinrichtung 1 ist als integrierter Schaltkreis oder als Teil eines integrierten Schaltkreises ausbildbar.The described measuring system according to the invention with measuring device 1 and sensor 20 is suitable, for example, for measuring a pressure within an exhaust system of a car, in particular in the region of a particle filter. The capacitive, passive pressure sensor 20 has the advantage that it can be constructed resistant to exhaust gas, the telemetric evaluation of the sensor 20 through the measuring device 1 is possible, the measuring device 1 spatially separated from the pressure sensor 20 to arrange. The measuring device 1 is designed as an integrated circuit or as part of an integrated circuit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 2007/0247138 [0003] US 2007/0247138 [0003]

Claims (10)

Messeinrichtung (1) zur telemetrischen Auswertung eines einen elektrischen Schwingkreis aufweisenden passiven Sensors (20), umfassend mindestens eine Schwingungsquelle (3), eine Koppelspule (4) und einen Phasendetektor (5), wobei mittels der mindestens einen Schwingungsquelle (3) in einem Referenzzweig (6) der Messeinrichtung (1) eine elektrische Referenzschwingung und in einem Messzweig (7) der Messeinrichtung eine elektrische Messchwingung erzeugbar ist, die Koppelspule (4) in dem Messzweig (7) angeordnet ist und induktiv an eine Schwingkreisspule (21) des Sensors (20) ankoppelbar ist, und der Phasendetektor (5) die Referenzschwingung am Referenzzweig (6) und die Messschwingung am Messzweig (7) abgreift und derart eingerichtet ist, dass er den Phasenunterschied zwischen Referenzschwingung und Messschwingung ermittelt.Measuring device ( 1 ) for the telemetric evaluation of a passive resonant circuit having an electrical oscillating circuit ( 20 ) comprising at least one vibration source ( 3 ), a coupling coil ( 4 ) and a phase detector ( 5 ), wherein by means of the at least one vibration source ( 3 ) in a reference branch ( 6 ) of the measuring device ( 1 ) an electrical reference oscillation and in a measuring branch ( 7 ) of the measuring device, an electrical measuring oscillation can be generated, the coupling coil ( 4 ) in the measuring branch ( 7 ) is arranged and inductively connected to a resonant circuit coil ( 21 ) of the sensor ( 20 ), and the phase detector ( 5 ) the reference oscillation at the reference branch ( 6 ) and the measuring oscillation at the measuring branch ( 7 ) and is arranged to determine the phase difference between the reference oscillation and the measuring oscillation. Messeinrichtung nach Anspruch 1, zusätzlich aufweisend ein Auswertemittel (2), wobei das Auswertemittel (2) derart eingerichtet ist, dass es aus dem vom Phasendetektor (5) ermittelten Phasenunterschied zwischen Referenzschwingung und Messschwingung die Resonanzfrequenz und/oder Güte des auszuwertenden Sensors (20) ermittelt.Measuring device according to claim 1, additionally comprising an evaluation means ( 2 ), wherein the evaluation means ( 2 ) is arranged so that it from the phase detector ( 5 ) determined phase difference between the reference oscillation and the measurement oscillation, the resonance frequency and / or quality of the sensor to be evaluated ( 20 ). Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine von der Schwingungsquelle (3) erzeugte elektrische Schwingung zur Erzeugung der Referenzschwingung und der Messschwingung auf Messzweig (7) und Referenzzweig (6) aufgeteilt wird.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein one of the oscillation source ( 3 ) generated electrical oscillation for generating the reference oscillation and the measuring oscillation on the measuring branch ( 7 ) and reference branch ( 6 ) is divided. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der Schwingungsquelle (3) elektrische Schwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen erzeugbar sind und die Messeinrichtung derart eingerichtet ist, dass die Frequenz der von der Schwingungsquelle (3) erzeugten elektrischen Schwingung über einen Frequenzbereich verfahren wird und der Phasendetektor (5) über diesen Frequenzbereich für mehrere Frequenzen innerhalb dieses Frequenzbereichs den Phasenunterschied zwischen Referenzschwingung und Messschwingung ermittelt.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein by means of the vibration source ( 3 ) electrical vibrations with different frequencies can be generated and the measuring device is set up such that the frequency of the vibration from the source ( 3 ) is moved over a frequency range and the phase detector ( 5 ) determines the phase difference between the reference oscillation and the measuring oscillation over this frequency range for a plurality of frequencies within this frequency range. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Koppelspule (4) auf einer Seite geerdet ist.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the coupling coil ( 4 ) is grounded on one side. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Messzweig (7) ein Transkonduktanzverstärker (8) angeordnet ist.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein in the measuring branch ( 7 ) a transconductance amplifier ( 8th ) is arranged. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Referenzzweig (6) ein Phasenkompensationsmittel (9) angeordnet ist.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein in the reference branch ( 6 ) a phase compensation means ( 9 ) is arranged. Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (1) als integrierter Schaltkreis ausgebildet ist.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the measuring device ( 1 ) is designed as an integrated circuit. Messsystem mit Messeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einem passiven Sensor (20), wobei der Sensor (20) einen elektrischen Schwingkreis mit einer Schwingkreisspule (21) aufweist, die induktiv mit der Koppelspule (4) der Messeinrichtung (1) koppelbar ist.Measuring system with measuring device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8 and a passive sensor ( 20 ), whereby the sensor ( 20 ) an electrical resonant circuit with a resonant circuit coil ( 21 ) which is inductively connected to the coupling coil ( 4 ) of the measuring device ( 1 ) can be coupled. Messsystem nach Anspruch 9, wobei der Sensor (20) als Drucksensor zum Messen eines Druckes ausgebildet ist.Measuring system according to claim 9, wherein the sensor ( 20 ) is formed as a pressure sensor for measuring a pressure.
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