DE102018113671A1 - Method for determining the moisture content of a moisture-absorbing material - Google Patents

Method for determining the moisture content of a moisture-absorbing material Download PDF

Info

Publication number
DE102018113671A1
DE102018113671A1 DE102018113671.4A DE102018113671A DE102018113671A1 DE 102018113671 A1 DE102018113671 A1 DE 102018113671A1 DE 102018113671 A DE102018113671 A DE 102018113671A DE 102018113671 A1 DE102018113671 A1 DE 102018113671A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
moisture
heating element
sensor
temperature
moisture content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102018113671.4A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102018113671B4 (en
Inventor
Antoni Picard
David Schönfisch
Jörg Blinn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HOCHSCHULE KAISERSLAUTERN
Original Assignee
HOCHSCHULE KAISERSLAUTERN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HOCHSCHULE KAISERSLAUTERN filed Critical HOCHSCHULE KAISERSLAUTERN
Priority to DE102018113671.4A priority Critical patent/DE102018113671B4/en
Priority to PCT/EP2019/063558 priority patent/WO2019233793A1/en
Publication of DE102018113671A1 publication Critical patent/DE102018113671A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102018113671B4 publication Critical patent/DE102018113671B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/56Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
    • G01N25/58Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content by measuring changes of properties of the material due to heat, cold or expansion
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227Applications

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Ermittlung des Feuchtegehalts eines Feuchtigkeit aufnehmenden Materials (8), insbesondere eines Textils, oder eines Feuchtigkeit enthaltenden Materials, insbesondere Haut, mit einem ein Heizelement (3) umfassenden Feuchtigkeitssensor (1), der mit einer Steuereinheit (5) und einer Auswerteschaltung gekoppelt ist, wird durch die zeitliche Steuerung und Analyse der Temperaturänderung des Heizelementes (3) unter Ausnutzung der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Wärmepulses im Material (8) sowie der unterschiedlichen Temperatureffekte aufgrund der unterschiedlichen Wärmekapazitäten je nach Feuchtegehalt der Abstand zu dem Heizelement (3), in dem der Feuchtegehalt gemessen wird, beeinflusst.In a method for determining the moisture content of a moisture-absorbing material (8), in particular a textile, or a moisture-containing material, in particular skin, comprising a moisture sensor (1) comprising a heating element (3) with a control unit (5) and a Evaluating circuit is coupled, by the timing and analysis of the change in temperature of the heating element (3) taking advantage of the finite propagation velocity of the heat pulse in the material (8) and the different temperature effects due to the different heat capacities depending on the moisture content of the distance to the heating element (3), in which the moisture content is measured, influenced.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung des Feuchtegehalts eines Feuchtigkeit aufnehmenden oder Feuchtigkeit enthaltenden Materials, insbesondere eines Textils, mit einem ein Heizelement umfassenden Feuchtigkeitssensor, der mit einer Steuereinheit, einer Energieversorgung und einer Auswerteschaltung gekoppelt ist.The invention relates to a method for determining the moisture content of a moisture-absorbing or moisture-containing material, in particular a textile, comprising a moisture sensor comprising a heating element, which is coupled to a control unit, a power supply and an evaluation circuit.

In vielen technischen Anwendungsbereichen ist die Kenntnis bezüglich des Feuchtegehalts von Materialien wichtig und wird gemessen, wobei sich die Messung in relativ dünnen Materialschichten häufig als problematisch erweist.In many technical applications, knowledge of the moisture content of materials is important and is measured, with measurement in relatively thin layers of material often proving problematic.

In der Literatur, beispielsweise in Materialfeuchtemessung: Grundlagen - Messverfahren - Applikationen - Normen, Kontakt & Studium, Band 513, Klaus Kupfer, Expert-Verlag, 1997 , sind eine Vielzahl von Messmethoden für unterschiedliche Verwendungszwecke beschrieben, wobei häufig Methoden der Bau- und Bodenfeuchtemessung erläutert sind, die die Gemeinsamkeit aufweisen, dass relativ große Bereiche vermessen werden und eine lokale Abgrenzung oftmals nicht möglich ist. Besondere Anforderungen, beispielsweise körpernaher Messungen, werden mit den bekannten Methoden nur unzureichend erfüllt.In the literature, for example in material moisture measurement: Basics - Measurement Methods - Applications - Standards, Contact & Study, Volume 513, Klaus Kupfer, Expert-Verlag, 1997 , a variety of measurement methods are described for different purposes, whereby methods of building and soil moisture measurement are often explained, which have in common that relatively large areas are measured and local delimitation is often not possible. Special requirements, for example measurements close to the body, are only insufficiently met with the known methods.

Mit der gravimetrischen Methode ist eine Messung des Wassergehalts eines Materials möglich, bei der das Trockengewicht des Materials mit dessen Feuchtgewicht verglichen wird. Hierzu wird dem zu untersuchenden Material eine Probe entnommen und gegebenenfalls getrocknet, wobei sich die Probenentnahme in einigen Fällen schwierig gestaltet, da es nicht immer möglich ist, aus einem Gesamtsystem eine Probe herauszutrennen. Eine kontinuierliche Messung des Wassergehalts ist nahezu unmöglich, wobei Messergebnisse nicht den tatsächlichen Wassergehalt angeben, wenn die Probe nicht zeitnah gewogen werden kann, da ein Teil der in dem Material der Probe aufgenommenen Feuchtigkeit verdunstet. Gravimetrische Methoden sind beispielsweise in der US 4 316 384 A1 , US 4 666 007 A1 , US 4 750 143 A1 , US 4 798 252 A1 und US 4 889 201 A1 angegeben.The gravimetric method enables the water content of a material to be measured by comparing the dry weight of the material with its wet weight. For this purpose, a sample is taken from the material to be examined and, if necessary, dried, the sampling being difficult in some cases, since it is not always possible to separate a sample from an overall system. A continuous measurement of the water content is almost impossible, and measurement results do not indicate the actual water content if the sample cannot be weighed in a timely manner, since part of the moisture absorbed in the material of the sample evaporates. Gravimetric methods are for example in the US 4,316,384 A1 . US 4,666,007 A1 . US 4,750,143 A1 . US 4,798,252 A1 and US 4,889,201 A1 specified.

Im Weiteren sind elektrische Methoden, insbesondere die elektrische Widerstandsmessung und die Kapazitätsmessung, zur Bestimmung des Wassergehalts in einem Material, beispielsweise aus der US 5 402 075 A1 , US 6 647 782 B2 , US 6 222 376 B1 und der US 5 861 758 A1 bekannt. Hierbei werden Elektroden im oder am zu untersuchenden Material angeordnet und das elektrische Messsignal bzw. elektrische Messwerte zur Auswertung erfasst. Diese Methoden eignen sich grundsätzlich zur Verwendung im Zusammenhang mit relativ dünnen Materialschichten, allerdings erweist sich die Beeinflussung der Messwerte durch ionische Verunreinigungen oder parasitäre, oft zeitlich veränderliche Kapazitäten, wie sie beispielsweise bei körpernahen Messungen auftreten, als nachteilig.Furthermore, there are electrical methods, in particular the electrical resistance measurement and the capacitance measurement, for determining the water content in a material, for example from the US 5,402,075 A1 . US 6,647,782 B2 . US 6 222 376 B1 and the US 5,861,758 A1 known. Here, electrodes are arranged in or on the material to be examined and the electrical measurement signal or electrical measurement values are recorded for evaluation. These methods are fundamentally suitable for use in connection with relatively thin layers of material, but the influence of the measured values by ionic impurities or parasitic, often time-varying capacitances, such as those that occur in measurements close to the body, has proven to be disadvantageous.

Bei thermischen Messmethoden wird die Materialfeuchte aufgrund der sich mit dem Wassergehalt ändernden thermischen Eigenschaften, wie zum Beispiel die Wärmleitfähigkeit oder Wärmekapazität, bestimmt, wobei diese Messmethoden in der Praxis wenig störanfällig sind und ihre Hauptanwendung im Bausektor liegt.In thermal measuring methods, the moisture content of the material is determined by the thermal properties, such as thermal conductivity or heat capacity, which change with the water content. In practice, these measurement methods are less susceptible to interference and their main application is in the construction sector.

Die EP 1 844 323 B1 offenbart eine Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchtigkeit in einem Medium, insbesondere Erde, auf Basis einer thermischen Messung. Die Vorrichtung weist mindestens einen Messfühler auf, der aus einem Temperatursensor und einem Mittel zum Erwärmen des Temperatursensors besteht, Im Weiteren umfasst die Vorrichtung eine Auswerteelektronik und eine Steuereinheit, die der Erwärmung des beheizbaren Temperatursensors mit einem Heizpuls und der Bestimmung des Feuchtegehalts eines den Messfühler umgebenden Mediums dienen. Der Messfühler ist von einer Zwischenschicht aus einem saugfähigen, mechanisch deformierbaren und thermisch isolierenden Material aus synthetischen Fasern und/oder aus Filz umgeben. Eine Aussage bezüglich des räumlichen Messbereichs, der durch Variation der Form des Heizpulses und der Zeit der Messung beeinflusst wird, ist dieser Offenbarung nicht zu entnehmen.The EP 1 844 323 B1 discloses a device for determining the moisture in a medium, in particular earth, based on a thermal measurement. The device has at least one measuring sensor, which consists of a temperature sensor and a means for heating the temperature sensor. Furthermore, the device comprises evaluation electronics and a control unit which is used to heat the heatable temperature sensor with a heating pulse and to determine the moisture content of a sensor surrounding the sensor Serve medium. The sensor is surrounded by an intermediate layer made of an absorbent, mechanically deformable and thermally insulating material made of synthetic fibers and / or of felt. A statement regarding the spatial measuring range, which is influenced by varying the shape of the heating pulse and the time of the measurement, cannot be gathered from this disclosure.

Aus der EP 0 981 737 A1 ist ein Sensor zur Bestimmung des Feuchtegehalts bekannt, der vorzugsweise als Mikrosystem in Silizium-Technologie hergestellt ist und eine entweder dauerhaft oder mittels eines kurzen Pulses beheizbare Membran mit einem ersten Temperatursensor sowie einen von der Membran thermisch isolierten zweiten Temperatursensor zur Bestimmung der Umgebungstemperatur umfasst. Auf der Membran ist ein saugfähiges Material, beispielsweise Holz, Papier, Karton oder eine poröse Keramik, angeordnet. Die beim Heizen der Membran entstehende Wärme wird durch das saugfähige Material an die Umgebung abgeleitet. Die Differenztemperatur zwischen den beiden Temperatursensoren stellt einen Referenzwert für die Materialfeuchte dar. Durch die Erwärmung mittels eines Heizpulses ist zwar der Energiebedarf minimiert, allerdings ist keine räumliche Eingrenzung des Messbereichs möglich.From the EP 0 981 737 A1 a sensor for determining the moisture content is known, which is preferably produced as a microsystem using silicon technology and comprises a membrane which can be heated either permanently or by means of a short pulse and has a first temperature sensor and a second temperature sensor which is thermally insulated from the membrane for determining the ambient temperature. An absorbent material, for example wood, paper, cardboard or a porous ceramic, is arranged on the membrane. The heat generated when the membrane is heated is dissipated to the surroundings by the absorbent material. The difference in temperature between the two temperature sensors represents a reference value for the material moisture. Although heating by means of a heating pulse minimizes the energy requirement, it is not possible to limit the measuring range in space.

Die US 3 550 439 A1 beschreibt ein so genanntes Bekleidungs-Hygrometer, mit dem Feuchtegehalt von Textilien bestimmbar ist, wobei eine einem Kondensator ähnliche Struktur und ein hygroskopisches Material zum Einsatz kommen. Der Feuchtegehalt wird ohne Wärmepuls mittels einer elektrischen Kapazitätsmessung bestimmt.The US 3,550,439 A1 describes a so-called clothing hygrometer, with which the moisture content of textiles can be determined, using a structure similar to a capacitor and a hygroscopic material. Of the Moisture content is determined without a heat pulse using an electrical capacitance measurement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die eine Aussage bezüglich eines Feuchtegehalts in einem Feuchtigkeit aufnehmenden oder Feuchtigkeit enthaltenden Material ermöglichen, wobei der räumliche Messbereich variierbar ist und der Feuchtegehalt in einer dünnen Materialschicht bzw. in unmittelbarer Umgebung des Feuchtigkeitssensors messbar ist und wobei der räumliche Messbereich nicht durch eine körperliche Barriere, d. h. nicht aufgrund des Einflusses eines Umgebungsmaterials, beeinflusst wird.The invention has for its object to provide a method and an apparatus of the type mentioned above or make a statement about a moisture content in a moisture-absorbing or moisture-containing material, the spatial measurement range is variable and the moisture content in a thin Material layer or in the immediate vicinity of the moisture sensor is measurable and wherein the spatial measurement range is not affected by a physical barrier, d. H. not influenced by the influence of a surrounding material.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.According to the invention the object is solved by the features of the independent claims.

Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.The dependent claims represent advantageous embodiments.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird durch die zeitliche Steuerung und Analyse der Temperaturänderung des Heizelementes unter Ausnutzung der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Wärmepulses im Material sowie der unterschiedlichen Temperatureffekte aufgrund der unterschiedlichen Wärmekapazitäten je nach Feuchtegehalt der Abstand zu dem Heizelement, in dem der Feuchtegehalt gemessen wird, beeinflusst.In a method of the type mentioned by the timing and analysis of the change in temperature of the heating element by utilizing the finite propagation velocity of the heat pulse in the material and the different temperature effects due to the different heat capacities depending on the moisture content of the distance to the heating element in which the moisture content is measured , influenced.

Das Heizelement, ein Widerstandsheizelement, wird für einen kurzen definierten Zeitraum mit einem definierten elektrischen Strom zur Erwärmung beaufschlagt, wobei die Wärme durch das den Feuchtigkeitssensor umgebende Material aufgenommen und abgeleitet wird. Das Verfahren ermöglicht die Ermittlung des Feuchtegehalts in einem Material, das auch einen relativ dünnen Querschnitt aufweisen kann, beispielsweise ein Textil eines Bekleidungsstücks oder eines Schuhs oder dergleichen, mittels einer thermischen Methode, wobei die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Heizpulses und die damit einhergehende Begrenzung des Messvolumens genutzt wird. Die Temperatur des Heizelementes in Abhängigkeit von der Zeit und dem Feuchtegehalt beschreibt einen Temperaturverlauf, der zur Ermittlung des Feuchtegehalts ermittelt wird.The heating element, a resistance heating element, is subjected to heating for a short defined period of time with a defined electric current, wherein the heat is absorbed and dissipated by the material surrounding the moisture sensor. The method makes it possible to determine the moisture content in a material, which may also have a relatively thin cross-section, for example a textile of a garment or a shoe or the like, by means of a thermal method, wherein the finite propagation speed of a heating pulse and the associated limitation of the measuring volume used becomes. The temperature of the heating element as a function of time and the moisture content describes a temperature profile, which is determined to determine the moisture content.

Als Messwert für die Umgebungsfeuchte kann somit die durch den definierten Heizpuls erzeugte Temperaturänderung bzw. der zeitliche Temperaturverlauf verwendet werden. Da sich die Wärme mit endlicher Ausbreitungsgeschwindigkeit in die Umgebung ausbreitet, ist es möglich den räumlichen Einflussbereich, durch die Dauer des Heizpulses bzw. die Zeitpunkte der Temperaturmessungen zu definieren. Durch genaue Kontrolle des zeitlichen Ablaufs der Temperaturmessung wird das beeinflusste Messvolumen des zu untersuchenden oder zu überwachenden Materials wirksam begrenzt. Es ist weiterhin möglich, durch geschickte Wahl des zeitlichen Messfensters auch gezielt Bereiche zu vermessen, die mittelbar an den Sensor grenzen, d.h. man kann die Messung auf bestimmte diskrete Schichten fokussieren, die in einem definierten Abstand vom Sensor liegen. Somit ist es möglich den Wassergehalt in dünnen Schichten, insbesondere von textilem Material, das bei der Fertigung von Bekleidung Verwendung findet, zu messen ohne, dass die weitere Umgebung, wie physikalische Barrieren, das Messergebnis beeinflussen. Insbesondere ist das Verfahren geeignet, die Feuchte in dünnen Schichten zu bestimmen, deren Umgebung nicht näher definiert ist. Als Beispiel sind Textilschichten zu nennen, die in mehr oder weniger gut definierten Kontakt zum menschlichen Körper und/oder weiteren Textilschichten und/oder zur Umgebungsluft stehen.Thus, the temperature change produced by the defined heat pulse or the temporal temperature profile can be used as the measured value for the ambient humidity. Since the heat propagates at finite propagation velocity into the environment, it is possible to define the spatial influence range, by the duration of the heating pulse or the time points of the temperature measurements. By accurately controlling the timing of the temperature measurement, the affected measurement volume of the material to be examined or monitored is effectively limited. It is also possible to measure by skillful choice of the temporal measurement window also targeted areas that border indirectly to the sensor, i. you can focus the measurement on certain discrete layers, which are at a defined distance from the sensor. Thus, it is possible to measure the water content in thin layers, in particular of textile material used in the manufacture of clothing, without the wider environment, such as physical barriers, influencing the measurement result. In particular, the method is suitable for determining the moisture in thin layers whose environment is not defined in more detail. As an example, textile layers are mentioned, which are in more or less well-defined contact with the human body and / or other textile layers and / or the ambient air.

Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit und der hohen Wärmekapazität von Wasser im Vergleich zu Luft ist die durch die Umgebung von dem Heizelement abgeführte thermische Energie stark abhängig von dem Wassergehalt dessen Umgebung.Due to the high thermal conductivity and high heat capacity of water compared to air, the thermal energy dissipated by the environment from the heating element is highly dependent on the water content of its environment.

Der Wärmestrom selbst kann während des Wärmepulses variieren, der Verlauf sollte jedoch für die einzelnen Messungen gleich sein. Es ist möglich den gesamten Temperaturverlauf während des Heizpulses zu analysieren oder aber auch an definierten Zeitpunkten. Wichtig ist, dass die Ausbreitungsfront der Wärme zum Zeitpunkt der Messung innerhalb des gewünschten Messvolumens verbleibt bzw. der Kontakt mit der Umgebung außerhalb des gewünschten Messvolumens noch nicht auf die Messung am Sensor zurückwirken kann.The heat flow itself may vary during the heat pulse, but the course should be the same for each measurement. It is possible to analyze the entire temperature profile during the heating pulse or at defined times. It is important that the propagation front of the heat remains within the desired measurement volume at the time of the measurement or that the contact with the environment outside the desired measurement volume can not yet have an effect on the measurement at the sensor.

Das Heizelement des Feuchtigkeitssensors ist durch eine dünne elektrisch nicht leitfähige Schicht von der Umgebung geschützt.The heating element of the humidity sensor is protected from the environment by a thin electrically non-conductive layer.

Als Temperatursensor kann das Heizelement selbst verwendet werden, in dem sein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand überwacht und ausgewertet wird, oder es ist ein direkt an dem Heizelement angebrachter Temperatursensor vorgesehen, der selbstverständlich ebenfalls mit der Auswerteschaltung und der Steuereinheit gekoppelt ist. Selbstverständlich kann die Steuereinheit neben Speicherelementen, Schnittstellen und CPU weitere elektronische Bauteile umfassen, insbesondere auch mit Eingabe- und/oder Ausgabeeinheiten gekoppelt oder zur drahtlosen Datenübertragung ausgebildet sein. Die Energieversorgung kann stationär über ein Netzteil oder aber auch in Form einer Batterie für z.B. mobile Anwendungen oder körpernahen Anwendungen erfolgen. Durch die Wahl der Wärmepulslänge, der Intensität oder auch der Häufigkeit einer Messung kann der Energieverbrauch an die jeweilige Situation angepasst werden.The heating element itself can be used as the temperature sensor, in which its temperature-dependent electrical resistance is monitored and evaluated, or a temperature sensor which is attached directly to the heating element and is of course also coupled to the evaluation circuit and the control unit is provided. Of course, in addition to memory elements, interfaces and CPU, the control unit can comprise further electronic components, in particular also be coupled to input and / or output units or be designed for wireless data transmission. The energy supply can be stationary via a power supply unit or also in the form of a battery for, for example, mobile applications or applications close to the body. By choosing the heat pulse length, the intensity or the frequency of a measurement the energy consumption can be adapted to the respective situation.

Das von dem Feuchtigkeitssensor unmittelbar erfasste Messvolumen kann aus dem auf seinen Feuchtigkeitsgehalt zu untersuchenden Material bestehen. Alternativ ist es möglich, den Feuchtigkeitssensor in ein mit dem zu untersuchenden Material in engem Feuchteaustausch stehendes Referenzmaterial einzubetten. Das auf seinen Feuchtigkeitsgehalt zu untersuchende Medium kann somit z.B. ein Textil selbst sein und unmittelbar auf den Feuchtigkeitssensor wirken oder aber mittelbar über das mit dem Feuchtigkeitssensor fest verbundene und feuchteaufnehmende Referenzmaterial, das in einem Feuchteaustausch mit der Umgebung steht. Ist die Wasseraufnahme im Referenzmaterial annähernd hysteresefrei sowie schnell genug im Vergleich zu der Änderung des Wassergehaltes der Umgebung, dann lässt sich der Feuchtegehalt im Referenzmaterial als Aquipotentialwert, der in der Bodenphysik oft als „Saugspannung“ bezeichnet wird, für die Umgebungsfeuchte annehmen.The measurement volume directly detected by the moisture sensor can consist of the material to be examined for its moisture content. Alternatively, it is possible to embed the moisture sensor in a reference material in close moisture exchange with the material to be examined. The medium to be examined for its moisture content can thus be used e.g. be a textile itself and act directly on the moisture sensor or indirectly via the humidity sensor sensor firmly attached and moisture-absorbing reference material, which is in a moisture exchange with the environment. If the water absorption in the reference material is virtually hysteresis-free and fast enough in comparison to the change in the water content of the environment, then the moisture content in the reference material can be taken as the Aquipotential value, which is often referred to in soil physics as "suction stress", for the ambient humidity.

Der zum Heizen und zur Temperaturmessung geeignete Feuchtigkeitssensor kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden und entsprechend in die Messumgebung integriert werden. Beim Aufbau des Feuchtigkeitssensors sollte darauf geachtet werden, dass die Wärmekapazität seiner Struktur gering ist und der Kontakt zu dem zu untersuchenden Material, das auch als Messkörper bezeichnet werden kann, zur Erfassung der Feuchte ausreichend gut ist.The moisture sensor suitable for heating and for temperature measurement can be realized in different ways and correspondingly integrated into the measuring environment. When installing the humidity sensor, care should be taken that the heat capacity of its structure is low and the contact with the material to be investigated, which can also be referred to as a measuring body, is sufficiently good for detecting the moisture.

Es ist möglich, eine Struktur des Feuchtigkeitssensors auf einem konventionellen Schaltungsträger, z. B. einer Leiterplatte, aufzubauen. Alternativ kann die Sensorstruktur auf einem flexiblen Schaltungsträger, z. B. einer Folie, oder einem flexiblen und dehnbaren Schaltungsträger, z. B. einer dehnbaren Folie, aufgebracht werden, so dass sich der Feuchtigkeitssensor eng an das zu überwachende bzw. zu untersuchende Material anschmiegen oder in das Material eingebaut werden kann, z. B. in ein Textil.It is possible to have a structure of the humidity sensor on a conventional circuit carrier, e.g. B. a circuit board to build. Alternatively, the sensor structure on a flexible circuit carrier, for. As a film, or a flexible and stretchable circuit carrier, for. As a stretchable film, are applied, so that the moisture sensor can closely conform to the monitored or to be examined material or incorporated into the material, for. B. in a textile.

Bevorzugt umfasst der Feuchtigkeitssensor ein Dünnschicht-Heizelement aus Gold, das auf ein dünnes, folienartiges Polyimid-Substrat aufgetragen ist. Der Wärmepuls breitet sich durch das Polyimid aus und reagiert anschließend auf die Feuchte der unmittelbaren Sensorumgebung.Preferably, the moisture sensor comprises a gold thin film heating element coated on a thin film-like polyimide substrate. The heat pulse propagates through the polyimide and then reacts to the humidity of the immediate sensor environment.

Als weitere Option kann die Struktur auch als Faden, Faser, Draht oder als leitfähiges Garn ausgebildet sein und entsprechend in z.B. textiles Gewebe, d.h. unmittelbar in Kleidung oder Schuhwerk, eingebunden werden. Hierdurch können Textilien mit weitgehend integrierter Sensorstruktur aufgebaut werden, die nicht den normalen Feuchtetransport des Textils bzw. des Kleidungsstücks stören, wodurch wesentliche Vorteile im Aufbau intelligenter Bekleidung erzielbar sind.As a further option, the structure can also be formed as a thread, fiber, wire or as a conductive yarn and can be correspondingly incorporated in e.g. textile fabric, i. immediately in clothing or footwear. As a result, textiles can be constructed with a largely integrated sensor structure, which does not disturb the normal moisture transport of the textile or the garment, whereby substantial advantages in the construction of intelligent clothing can be achieved.

Die thermische Feuchtemessmethode ist robust gegenüber vielerlei Störeinflüsse wie z.B. ionische Verunreinigungen, parasitäre Kapazitäten oder elektrische Störfelder, weshalb sie auch in einer harschen Umgebung, also insbesondere realitätsnah und unter besonderer Beanspruchung durch einen Träger der Bekleidung sowie Umwelteinflüsse, eingesetzt werden kann. Bei der thermischen Feuchtemessmethode handelt es sich darüber hinaus um eine zerstörungsfreie Methode, so dass der Feuchtigkeitssensor direkt am Material anwendbar ist, ohne dass eine Probe von dem Material abgetrennt werden muss. Durch den kurzen Wärmepuls oder Hitzepuls ist es möglich den Messbereich auf einen kleinen Bereich zu beschränken. Es ist also möglich dünne Schichten zu vermessen ohne eine größere Beeinflussung der weiteren Umgebung hinnehmen zu müssen.The thermal moisture measurement method is robust against many interferences such as e.g. ionic impurities, parasitic capacitances or electrical interference fields, which is why they can also be used in a harsh environment, ie in particular close to reality and under particular stress by a wearer of the clothing as well as environmental influences. In addition, the thermal moisture measurement method is a nondestructive method so that the moisture sensor is directly applicable to the material without having to separate a sample from the material. Due to the short heat pulse or heat pulse, it is possible to limit the measuring range to a small range. It is therefore possible to measure thin layers without having to accept a greater influence on the wider environment.

Im Gegensatz zu vielen anderen Messmethoden, wie z. B. der kapazitiven Feuchtemessung, ist die thermische Feuchtemessmethode auch in Bereichen mit sehr hoher Materialfeuchte sehr sensitiv. Wird der Feuchtigkeitssensor in Form einer fadenähnlichen Struktur in ein Textil eingearbeitet, können verschiedene Messaufgaben im Bereich Sport, Gesundheit, Ambient Assisted Living (AAL) relativ einfach gelöst werden, ohne den normalen Feuchtetransport zu beeinflussen. Ebenso ist es möglich Sensoren auf Basis von perforierten Folien aufzubauen, so dass der normale Feuchtetransport nicht behindert wird.Unlike many other measurement methods, such as. As the capacitive humidity measurement, the thermal moisture measurement method is very sensitive even in areas with very high moisture content. If the moisture sensor is incorporated into a textile in the form of a thread-like structure, various measurement tasks in the field of sports, health, ambient assisted living (AAL) can be solved relatively easily, without influencing the normal moisture transport. It is also possible to build sensors based on perforated films, so that the normal moisture transport is not hindered.

Aufgrund der robusten Arbeitsweise des Messprinzips ist der Feuchtigkeitssensor in körpernah getragenen Systemen verwendbar, beispielsweise in tragbaren Elektronikgeräten (Wearables) oder direkt in Textilien bzw. Bekleidung, insbesondere Funktions- oder Schutzbekleidung, um das Feuchteklima zu quantifizieren oder aber auch Ventilationssysteme aktiv zu steuern. Durch die sehr kurzen Heizpulse sind energiesparende kleine Systeme möglich. Die Ventilationssysteme selbst können aktiver oder passiver Natur sein, z.B. Klappen oder Ventilatoren.Due to the robust operation of the measuring principle, the moisture sensor can be used in systems worn close to the body, for example in portable electronic devices (wearables) or directly in textiles or clothing, in particular functional or protective clothing, in order to quantify the humidity climate or else to actively control ventilation systems. Due to the very short heating pulses, energy-saving small systems are possible. The ventilation systems themselves may be active or passive in nature, e.g. Flaps or fans.

Wesentlich ist die Möglichkeit der Steuerung des Abstandes vom Heizelement in dem die Messung des Feuchtegehaltes erfolgt. Dies geschieht über die zeitliche Steuerung des Heizpulses und unter Ausnutzung der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Wärmepulses im Material sowie der unterschiedlichen Temperatureffekte aufgrund der unterschiedlichen Wärmekapazitäten je nach Feuchtegehalt.Essential is the possibility of controlling the distance from the heating element in which the measurement of the moisture content takes place. This is done via the timing of the heating pulse and taking advantage of the finite propagation speed of the heat pulse in the material and the different temperature effects due to the different heat capacities depending on the moisture content.

Im einfachsten Fall kann man den räumlichen Messbereich begrenzen, dass so die Messung auf eine dünne Schicht um den Feuchtigkeitssensor begrenzt werden kann. Möglich ist auch eine Analyse von über die Laufzeit des Wärmepulses definierten Schichten in einem gewissen Abstand vom Heizelement. In the simplest case, the spatial measuring range can be limited so that the measurement can be limited to a thin layer around the moisture sensor. It is also possible to analyze layers defined over the duration of the heat pulse at a certain distance from the heating element.

Der Sensor kann unterschiedlich aufgebaut werden. Praktikable Ausführungsformen sind z.B. dünne Leiterbahnen aus Gold auf einer sehr dünnen Polyimidfolie oder aber auch als Halbleiterbauelement oder dünne leitfähige Fäden. Essentiell ist, dass die Wärmekapazität durch eine miniaturisierte Bauform, z.B. in Dünnschichttechnik oder Mikrotechnik, sehr klein gehalten werden kann, was die Sensorempfindlichkeit verbessert.The sensor can be structured differently. Practical embodiments are e.g. thin gold tracks on a very thin polyimide film or as a semiconductor device or thin conductive threads. It is essential that the heat capacity be reduced by a miniaturized design, e.g. in thin film technology or microtechnology, can be kept very small, which improves the sensor sensitivity.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations. The scope of the invention is defined only by the claims.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings.

Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Wärmeverteilung,
  • 3 Diagramme zur Darstellung der Zusammenhänge zwischen der Heizleistung und der Temperatur über die Zeit in trockenem und feuchtem Material,
  • 4 ein Diagramm zur Darstellung der Eindringtiefe der Wärme in das Messmaterial und die Umgebung über der Zeit,
  • 5 ein Diagramm einer Feuchtigkeitsmessung,
  • 6 ein Diagramm einer Feuchtemessung, in dem die Widerstands- sowie die berechnete Temperaturänderung des Sensors über der Zeit aufgetragen sind, wobei unterschiedliche Feuchtezustände gezeigt sind (W=Wet, feucht; D=Dry, trocken).
It shows:
  • 1 1 shows a schematic representation of an arrangement for carrying out the method according to the invention,
  • 2 a schematic representation of a heat distribution,
  • 3 Diagrams to show the relationships between the heating power and the temperature over time in dry and moist material,
  • 4 a diagram showing the depth of penetration of the heat into the measuring material and the environment over time,
  • 5 a diagram of a moisture measurement,
  • 6 a diagram of a moisture measurement, in which the resistance as well as the calculated temperature change of the sensor are plotted over time, different moisture states being shown (W = wet, moist; D = dry, dry).

Der Feuchtigkeitssensor 1 umfasst eine Struktur 2, auf dem ein Heizelement 3 angeordnet ist, das über elektrische Anschlüsse 4 mit einer elektronischen Steuereinheit 5, die eine Auswerteschaltung 6 und selbstverständlich neben Speicherelementen auch eine CPU umfasst, und einer Energiequelle 7, beispielsweise in Form einer Batterie oder eines Akkumulators gekoppelt ist, um das Heizelement 3 für eine vorgegebene Zeitspanne mit einem definierten Heizstrom zu beaufschlagen und derart einen Heizpuls oder Wärmepuls zu erzeugen und die Temperaturerhöhung zur Ermittlung des Feuchtegehalts des Materials, dem der Feuchtigkeitssensor 1 zugeordnet ist, zu messen.The moisture sensor 1 includes a structure 2 on which a heating element 3 is arranged via electrical connections 4 with an electronic control unit 5 which is an evaluation circuit 6 and of course includes a CPU in addition to memory elements, and an energy source 7 , for example in the form of a battery or an accumulator is coupled to the heating element 3 to apply a defined heating current for a predetermined period of time and thus generate a heating pulse or heat pulse and the temperature increase to determine the moisture content of the material that the moisture sensor 1 is assigned to measure.

Das Heizelement 3 ist als ein Dünnschicht-Heizelement ausgebildet, das auf der dünnen Polyimid-Struktur 2 aufgedampftes Gold umfasst und mit einer weiteren Polyimid-Schicht abgekapselt ist. Andere Materialien und Herstellungsverfahren sind möglich.The heating element 3 is designed as a thin-film heating element based on the thin polyimide structure 2 evaporated gold and encapsulated with a further polyimide layer. Other materials and manufacturing processes are possible.

2 ist zu entnehmen, dass die durch die Pfeile 10 angedeutete Wärmeverteilung ausgehend von dem Feuchtigkeitssensor 1 in das zu untersuchende bzw. zu überwachende Material 8, bei dem es sich beispielsweise um ein Textil eines Bekleidungsstückes oder auch eine Windel handeln kann, erfolgt und innerhalb der Messzeit nicht darüber hinaus in die Umgebung 9. 2 it can be seen that by the arrows 10 indicated heat distribution based on the moisture sensor 1 into the material to be examined or monitored 8th , which can be, for example, a textile of a piece of clothing or a diaper, does not go into the environment within the measuring time 9 ,

Nach 3 ist veranschaulicht, wie sich der sprunghafte Verlauf eines Wärmestroms Q über die Zeit t gemäß dem Linienverlauf 11 auf eine Kerntemperatur T über die Zeit t auswirkt, wobei die Kurve 12 an trockenem Material 8 und die Kurve 13 an feuchtem/nassem Material 8 ermittelt ist. Aufgrund der hohen thermischen Effusivität von Wasser wird Wärme durch das Material 8 mit höherem Wassergehalt besser von dem Feuchtigkeitssensor 1 abgeführt. Andere Verläufe des Wärmestroms, wie z.B. ein sehr kurzer Puls, sind ebenfalls möglich.After 3 is illustrated how the abrupt course of a heat flow Q over time t according to the line 11 to a core temperature T over time t affects the curve 12 of dry material 8th and the curve 13 on damp / wet material 8th is determined. Due to the high thermal effusiveness of water, heat is generated by the material 8th with higher water content better from the moisture sensor 1 dissipated. Other courses of the heat flow, such as a very short pulse, are also possible.

Eine Darstellung der Eindringtiefe x der Wärme bzw. des Wärmestroms des Heizpulses in das Material 8 in Abhängigkeit von der Zeit t, ist 4 zu entnehmen, wobei mit zunehmender Zeit auch die Eindringtiefe zunimmt. Die Eindringtiefe ist eine Wurzelfunktion der Zeit und der Temperaturleitfähigkeit der Umgebung und lässt sich über die „mittlere quadratische Verschiebung“ der statistischen Physik beschreiben. Auch nach dem Abschalten des Heizstromes breitet sich die Wärme weiterhin aus. Daher ist es z.B. auch möglich, lediglich einen kurzen Heizpuls zu verwenden und nach diesem das Abkühlverhalten des Feuchtigkeitssensors 1 zu betrachten. A representation of the depth of penetration x the heat or the heat flow of the heating pulse into the material 8th depending on the time t , is 4 can be seen, the depth of penetration also increases with increasing time. The depth of penetration is a root function of the time and the thermal conductivity of the environment and can be described using the "mean quadratic shift" of statistical physics. The heat continues to spread even after the heating current has been switched off. It is therefore also possible, for example, to use only a short heating pulse and then the cooling behavior of the moisture sensor 1 consider.

5 stellt dar, wie sich die Temperatur T des Feuchtigkeitssensors 1 bei einem sprunghaften Wärmestrom Q verhält. Abhängig von der Zeit t wird der Temperaturverlauf durch die Polyimid-Struktur 2 des Feuchtigkeitssensors 1, anschließend durch die unmittelbare Sensorumgebung, nämlich dem Material 8 und dessen Feuchtegehalt, und bei längerer Messung durch die sich an das Material 8 anschließende Umgebung 9 beeinflusst. Durch die Betrachtung eines bestimmten Zeitintervalls kann der Einfluss der Umgebung 9 aus der Feuchtemessung diskriminiert werden. D.h. die Feuchtemessung ist auf die unmittelbare Sensorumgebung gezielt zu begrenzen. 5 represents how the temperature T of the moisture sensor 1 with a sudden heat flow Q behaves. Depending on the time t is the temperature profile through the polyimide structure 2 of the moisture sensor 1 , then through the immediate sensor environment, namely the material 8th and its moisture content, and when measuring for a long time due to the material 8th subsequent environment 9 affected. By contemplation a certain time interval can influence the environment 9 be discriminated against from the moisture measurement. This means that the moisture measurement must be limited to the immediate sensor environment.

6 zeigt ein Diagramm mit dem typischen Signalverlauf einer simulierten Messung an einem textilen Material 8 und sechs unterschiedlichen Feuchtezuständen von lufttrocken (D) bis hin zu vollständig durchnässt (W). Dargestellt ist Widerstandsänderung des Heizelementes (ΔR/R), sowie dessen Temperaturänderung in willkürlichen Einheiten, welche beide in direktem Zusammenhang stehen (PTC-Widerstandseigenschaften). Der Zeitbereich von 100ms bis 300ms (Mx) ist für diese Messung geeignet um die Feuchtigkeit in dem Textil abzuschätzen. 6 shows a diagram with the typical signal curve of a simulated measurement on a textile material 8th and six different moisture levels from air dry (D) to completely soaked (W). It shows the change in resistance of the heating element (ΔR / R) and its change in temperature in arbitrary units, both of which are directly related (PTC resistance properties). The time range from 100ms to 300ms (Mx) is suitable for this measurement to estimate the moisture in the textile.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.1.
Feuchtigkeitssensorhumidity sensor
2.Second
Strukturstructure
3.Third
Heizelementheating element
4.4th
Anschlussconnection
5.5th
Steuereinheitcontrol unit
6.6th
Auswerteschaltungevaluation
7.7th
Energiequelleenergy
8.8th.
Materialmaterial
9.9th
UmgebungSurroundings
10.10th
Pfeilarrow
11.11th
Linienverlaufcurve
12.12th
KurveCurve
13.13th
Kurve Curve
QQ
Wärmestromheat flow
tt
ZeitTime
TT
Temperaturtemperature
xx
Eindringtiefepenetration depth
MxMx
Messbereichmeasuring range
DD
trockendry
WW
nasswet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 4316384 A1 [0004]US 4316384 A1 [0004]
  • US 4666007 A1 [0004]US 4666007 A1 [0004]
  • US 4750143 A1 [0004]US 4750143 A1 [0004]
  • US 4798252 A1 [0004]US 4798252 A1 [0004]
  • US 4889201 A1 [0004]US 4889201 A1 [0004]
  • US 5402075 A1 [0005]US 5402075 A1 [0005]
  • US 6647782 B2 [0005]US 6647782 B2 [0005]
  • US 6222376 B1 [0005]US 6222376 B1 [0005]
  • US 5861758 A1 [0005]US 5861758 A1 [0005]
  • EP 1844323 B1 [0007]EP 1844323 B1 [0007]
  • EP 0981737 A1 [0008]EP 0981737 A1 [0008]
  • US 3550439 A1 [0009]US 3550439 A1 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Grundlagen - Messverfahren - Applikationen - Normen, Kontakt & Studium, Band 513, Klaus Kupfer, Expert-Verlag, 1997 [0003]Basics - Measurement Methods - Applications - Standards, Contact & Study, Volume 513, Klaus Kupfer, Expert-Verlag, 1997 [0003]

Claims (12)

Verfahren zur Ermittlung des Feuchtegehalts eines Feuchtigkeit aufnehmenden Materials (8), insbesondere eines Textils, oder eines Feuchtigkeit enthaltenden Materials, insbesondere Haut, mit einem ein Heizelement (3) umfassenden Feuchtigkeitssensor (1), der mit einer Steuereinheit (5) und einer Auswerteschaltung gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch die zeitliche Steuerung und Analyse der Temperaturänderung des Heizelementes (3) unter Ausnutzung der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Wärmepulses im Material (8) sowie der unterschiedlichen Temperatureffekte aufgrund der unterschiedlichen Wärmekapazitäten je nach Feuchtegehalt der Abstand zu dem Heizelement (3), in dem der Feuchtegehalt gemessen wird, beeinflusst wird.Method for determining the moisture content of a moisture-absorbing material (8), in particular a textile, or a moisture-containing material, in particular skin, with a moisture sensor (1) comprising a heating element (3), which is coupled to a control unit (5) and an evaluation circuit is characterized in that the time control and analysis of the temperature change of the heating element (3) using the finite rate of propagation of the heat pulse in the material (8) and the different temperature effects due to the different heat capacities, depending on the moisture content, the distance to the heating element (3) in which the moisture content is measured is influenced. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) das Heizelement (3) für eine vorgegebene Zeitspanne mit einem definierten Heizstrom beaufschlagt und der Temperaturverlauf, also die zeitabhängige Temperaturänderung zur Ermittlung des Feuchtegehalts gemessen wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the control unit (5) applies a defined heating current to the heating element (3) for a predetermined period of time and the temperature profile, that is to say the time-dependent temperature change, is measured in order to determine the moisture content. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Auswerteschaltung (6) die Temperaturänderung während und/oder nach der Heizstrombeaufschlagung des Heizelementes (3) durch die Erfassung des Temperaturwiderstandes des Heizelements (3) oder ein Signal eines an dem Heizelement (3) angeordneten Temperatursensors erfasst wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the evaluation circuit (6) detects the temperature change during and / or after the heating current is applied to the heating element (3) by detecting the temperature resistance of the heating element (3) or a signal from a temperature sensor arranged on the heating element (3). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) die Höhe des Heizstroms und die Dauer der Heizstrombeaufschlagung variiert, wobei der Verlauf des Heizstroms bei einzelnen Messungen der Temperatur gleich ist.Procedure according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the control unit (5) varies the level of the heating current and the duration of the heating current application, the course of the heating current being the same for individual measurements of the temperature. Feuchtigkeitssensor mit einem Heizelement (3) und einem Temperatursensor, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) von einer elektrisch nichtleitenden Schicht umgeben ist.Moisture sensor with a heating element (3) and a temperature sensor, characterized in that the heating element (3) is surrounded by an electrically non-conductive layer. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (2) des Feuchtigkeitssensors einen flexiblen Schaltungsträger umfasst.Humidity sensor after Claim 5 , characterized in that the structure (2) of the moisture sensor comprises a flexible circuit carrier. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (2) des Feuchtigkeitssensors (1) als eine aus einem Polyimid gefertigte Folie ausgebildet ist.Humidity sensor after Claim 5 , characterized in that the structure (2) of the moisture sensor (1) is designed as a film made of a polyimide. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (2) gelocht oder perforiert ist.Humidity sensor after Claim 6 or 7 , characterized in that the structure (2) is perforated or perforated. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (2) des Feuchtigkeitssensors (1) fadenförmig oder faserförmig ausgebildet ist.Humidity sensor after Claim 5 or 6 , characterized in that the structure (2) of the moisture sensor (1) is thread-like or fiber-shaped. Feuchtigkeitssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) aus einer Goldfolie gefertigt ist.Humidity sensor after Claim 5 , characterized in that the heating element (3) is made of a gold foil. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitssensor (1) unmittelbar in das zu überwachende Material (8) eingebunden oder benachbart zu dem zu überwachenden Material angeordnet ist.Arrangement for performing the method according to Claim 1 , characterized in that the moisture sensor (1) is integrated directly into the material to be monitored (8) or is arranged adjacent to the material to be monitored. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtigkeitssensor (1) in ein Referenzmaterial eingebettet ist, das mit dem zu untersuchenden Material (8) in Verbindung steht.Arrangement for performing the method according to Claim 1 , characterized in that the moisture sensor (1) is embedded in a reference material which is connected to the material to be examined (8).
DE102018113671.4A 2018-06-08 2018-06-08 Method for determining the moisture content of a moisture-absorbing material Active DE102018113671B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018113671.4A DE102018113671B4 (en) 2018-06-08 2018-06-08 Method for determining the moisture content of a moisture-absorbing material
PCT/EP2019/063558 WO2019233793A1 (en) 2018-06-08 2019-05-26 Method for determining the moisture content of a moisture-absorbing material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018113671.4A DE102018113671B4 (en) 2018-06-08 2018-06-08 Method for determining the moisture content of a moisture-absorbing material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102018113671A1 true DE102018113671A1 (en) 2019-12-12
DE102018113671B4 DE102018113671B4 (en) 2021-03-18

Family

ID=66668930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018113671.4A Active DE102018113671B4 (en) 2018-06-08 2018-06-08 Method for determining the moisture content of a moisture-absorbing material

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018113671B4 (en)
WO (1) WO2019233793A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111638165B (en) * 2020-05-26 2023-03-21 浙江兴红建设工程检测有限公司 Method for detecting durability of external wall energy-saving heat-insulating structure
CN115281381A (en) * 2022-08-16 2022-11-04 湖北中烟工业有限责任公司 Electric heating cigarette preheating method

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3550439A (en) 1968-09-30 1970-12-29 Us Agriculture Clothing hygrometer
US4316384A (en) 1979-09-04 1982-02-23 General Mills, Inc. Digital moisture meter and method for determining percent weight loss
US4666007A (en) 1985-05-11 1987-05-19 Sartorius Gmbh Drying balance with scale on top
US4750143A (en) 1984-11-21 1988-06-07 Institut De Recherches Siderurgie Francaise Apparatus for the rapid determination of the moisture content of a material
US4798252A (en) 1987-02-28 1989-01-17 Sartorius Gmbh Drying balance with temperature control
US4889201A (en) 1988-01-25 1989-12-26 Sartorius Gmbh Drying balance with evaluation circuit for determining the end of the drying
US5402075A (en) 1992-09-29 1995-03-28 Prospects Corporation Capacitive moisture sensor
US5861758A (en) 1995-03-07 1999-01-19 Vdo Adolf Schindling Ag Process and system for the operation of a resistive moisture sensor
EP0981737A1 (en) 1997-05-15 2000-03-01 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Sensor for determining moisture content
US6222376B1 (en) 1999-01-16 2001-04-24 Honeywell International Inc. Capacitive moisture detector and method of making the same
US6647782B2 (en) 2001-07-16 2003-11-18 Denso Corporation Capacitive humidity sensor
WO2006081693A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-10 Plantcare Ag Device for measuring thermal properties in a medium and method for determining the moisture content in the medium
DE102005017699A1 (en) * 2005-04-07 2006-10-12 Festo Ag & Co. Humidity sensor device comprises heating system that heats, pulse-like, membrane whose temperature profile is recorded by temperature sensor arrangement
DE102011076219A1 (en) * 2011-05-20 2012-11-22 TU Chemnitz Arrangement for performing contactless detection of moisture in e.g. commercial diaper, has oscillating circuit directly stitched on or into incontinence material that is releasably arranged on or in support material
US20180144227A1 (en) * 2014-11-07 2018-05-24 3M Innovative Properties Company Wireless sensor for thermal property with thermal source

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3216241A (en) * 1960-06-23 1965-11-09 Lab For Electronics Inc Moisture gauging system
US3813927A (en) * 1973-07-16 1974-06-04 L Furgason Moisture transducer
DE3147195A1 (en) * 1981-11-27 1983-06-09 Central'nyj naučno-issledovatel'skij institut koževenno-obuvnoj promyšlennosti, Moskva Method of determining the moisture content of fibrous materials and bulk goods and apparatus for performing it
US4532797A (en) * 1981-11-30 1985-08-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Instrumentation for sensing moisture content of material using a transient thermal pulse
US4408482A (en) * 1981-12-18 1983-10-11 Tsentralny Nauchno-Issledovatelsky Institut Kozhevenno-Obuvnoi Promyshlennosti Method and apparatus for the determination of moisture content of fibrous and granular materials
JPH0650764Y2 (en) * 1989-10-25 1994-12-21 矢崎総業株式会社 Specific heat moisture sensor
US5533393A (en) * 1995-01-13 1996-07-09 Honeywell Inc. Determination of dew point or absolute humidity
US7003404B2 (en) * 2003-09-03 2006-02-21 A&D Company Limited Control method for moisture meter, control program for moisture meter, record medium recording control program for moisture meter and moisture meter

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3550439A (en) 1968-09-30 1970-12-29 Us Agriculture Clothing hygrometer
US4316384A (en) 1979-09-04 1982-02-23 General Mills, Inc. Digital moisture meter and method for determining percent weight loss
US4750143A (en) 1984-11-21 1988-06-07 Institut De Recherches Siderurgie Francaise Apparatus for the rapid determination of the moisture content of a material
US4666007A (en) 1985-05-11 1987-05-19 Sartorius Gmbh Drying balance with scale on top
US4798252A (en) 1987-02-28 1989-01-17 Sartorius Gmbh Drying balance with temperature control
US4889201A (en) 1988-01-25 1989-12-26 Sartorius Gmbh Drying balance with evaluation circuit for determining the end of the drying
US5402075A (en) 1992-09-29 1995-03-28 Prospects Corporation Capacitive moisture sensor
US5861758A (en) 1995-03-07 1999-01-19 Vdo Adolf Schindling Ag Process and system for the operation of a resistive moisture sensor
EP0981737A1 (en) 1997-05-15 2000-03-01 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Sensor for determining moisture content
US6222376B1 (en) 1999-01-16 2001-04-24 Honeywell International Inc. Capacitive moisture detector and method of making the same
US6647782B2 (en) 2001-07-16 2003-11-18 Denso Corporation Capacitive humidity sensor
WO2006081693A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-10 Plantcare Ag Device for measuring thermal properties in a medium and method for determining the moisture content in the medium
EP1844323B1 (en) 2005-02-02 2008-09-17 Plantcare AG Device and method for determining the moisture content in a medium
DE102005017699A1 (en) * 2005-04-07 2006-10-12 Festo Ag & Co. Humidity sensor device comprises heating system that heats, pulse-like, membrane whose temperature profile is recorded by temperature sensor arrangement
DE102011076219A1 (en) * 2011-05-20 2012-11-22 TU Chemnitz Arrangement for performing contactless detection of moisture in e.g. commercial diaper, has oscillating circuit directly stitched on or into incontinence material that is releasably arranged on or in support material
US20180144227A1 (en) * 2014-11-07 2018-05-24 3M Innovative Properties Company Wireless sensor for thermal property with thermal source

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Grundlagen - Messverfahren - Applikationen - Normen, Kontakt & Studium, Band 513, Klaus Kupfer, Expert-Verlag, 1997
MATTANA, Giorgio; BRIAND, Danick: Recent advances in printed sensors on foil. In: Materials Today, 2016, 19. Jg., Nr. 2, S. 88-99. *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018113671B4 (en) 2021-03-18
WO2019233793A1 (en) 2019-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10945663B2 (en) Smart sensing systems and related methods
Kinkeldei et al. A textile integrated sensor system for monitoring humidity and temperature
DE19513274C2 (en) Method of measuring dew point or gas concentration and device for predicting icing
DE102013212485B4 (en) Method for operating a sensor arrangement
DE60124638T2 (en) Detection of a finger based on its resistance in a fingerprint sensor
DE102010051459A1 (en) Wound monitoring with textile transducer systems
DE102018113671B4 (en) Method for determining the moisture content of a moisture-absorbing material
DE10032015A1 (en) Test strip analysis unit for bodily fluid, employs temperature history correction system which will not drain batteries
DE102012011212A1 (en) Sensor for determining level of infection of wound under dressings, has evaluation circuit that compares complex impedance values detected at start of measurement and at excitation frequencies
DE102011086479A1 (en) Integrated humidity sensor and method for its production
Tessarolo et al. Wireless textile moisture sensor for wound care
WO2014016106A1 (en) Capacitive device for measuring the moisture content of soil and having a porous access element
DE60127292T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR GAS DISCHARGE SPECTROSCOPY
EP0981737B1 (en) Sensor for determining moisture content
CN103063712B (en) Layered soil moisture lysimeter sensor and installation method thereof
DE102009047354A1 (en) Method and control device for detecting a gas concentration of a gas from a gas mixture
EP2012092B1 (en) Measuring device with at least two sensors
DE102009004393A1 (en) Accumulating humidity sensor
Valente MEMS devices in agriculture
DE10202198A1 (en) Device for measuring matrix potential in material comprises unit for measuring water content, and reference body made from fibers and in contact with measured object
Kumar et al. Design and development of a Computerized Wicking Tester for longitudinal wicking in fibrous assemblies
DE102011010409A1 (en) Artificial skin element for robot i.e. robot hand, has elastically-deformable distance pieces arranged between lower and outer layers, and cooling medium-flow path formed between supply pipe and discharge pipe in flow volume
DE102006023181A1 (en) Sensor arrangement for measuring a subjective temperature
WO2013053624A1 (en) Method for increasing the immunity of a fire detector to false alarms
DE10225238A1 (en) Sock for investigating climatic conditions of clothing item has arrangement for measuring temperature in sock material and arrangement for measuring moisture in sock material with capacitive sensor(s)

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final