DE102018220532A1 - Induktive Messvorrichtung mit Kalibriereinrichtung und Verfahren - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung mit einem Sender (1, 2, 3) für ein Senden eines Messsignals, einem Empfänger (4) für ein Empfangen einer Antwort auf das gesendete Messsignal und einer Signalverarbeitungseinrichtung (7, 8, 9; 18) für eine Ermittlung eines Messergebnisses aus der Antwort, wobei der Sender und/oder der Empfänger eine Spule (3; 4; 16) aufweisen, mit einer Kalibriereinrichtung für eine Reduzierung eines Störeinflusses auf das Messergebnis, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung so eingerichtet ist, dass von einer Stromquelle (DC) ein Stromimpuls in die Spule (3; 4; 16) eingeleitet werden kann und die Signalverarbeitungseinrichtung (7, 8, 9; 18) mithilfe des durch den Stromimpuls erzeugten Kalibriersignals eine Messwertkorrektur durchführen und ein Messergebnis aus der Antwort und der Messwertkorrektur ermittelt kann.Die Erfindung betrifft ferner ein Messverfahren.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung mit einem Sender für ein Senden eines Messsignals, einem Empfänger für ein Empfangen einer Antwort auf das gesendete Messsignal und einer Signalverarbeitungseinrichtung für die Ermittlung eines Messergebnisses aus der Antwort. Der Sender und/oder der Empfänger weisen wenigstens eine Spule auf. Die Messvorrichtung umfasst eine Kalibriereinrichtung für eine Reduzierung eines Störeinflusses auf das Messergebnis. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren für den Betrieb der Messvorrichtung.
- Aus der Druckschrift
DE 197 31 560 A1 ist eine Messvorrichtung mit einem Sender für ein Senden eines Messsignals und einem Empfänger für ein Empfangen einer Antwort auf das gesendete Messsignal zum Orten und zur Identifizierung von metallischen Munitionskörpern unterhalb der Erdoberfläche bekannt. Es wird mithilfe einer Sendespule des Senders ein sich zeitlich veränderndes Magnetfeld als Messsignal erzeugt. Durch dieses kann in einem ferromagnetischen Munitionskörper ein Wirbelstrom und damit einhergehend ein Sekundärfeld als Antwort erzeugt werden. Hierdurch wird in Empfangsspulen des Empfängers ein Ortungssignal induziert, welches ausgewertet wird. - Gemäß der
EP 1 289 147 A1 wird bei einer Messvorrichtung der eingangs genannten Art durch einen Schwingkreis ein Erregungssignal als Messsignal erzeugt. Durch Annäherung oder Anwesenheit eines Objekts kann das Erregungssignal beeinflusst werden. Dieser Einfluss wird durch einen Empfänger der Messvorrichtung ermittelt. Die ermittelte Antwort wird durch die Messvorrichtung bewertet. - Die Druckschrift
DE 10 2009 026 403 A1 offenbart ebenfalls eine Messvorrichtung mit einem Sender für ein Senden eines Messsignals und einem Empfänger für ein Empfangen einer Antwort auf das gesendete Messsignal. Der Sender umfasst einen Primärkreis, welche eine Sendespule enthält. Der Empfänger umfasst einen Sekundärkreis mit Empfängerspule. Es gibt einen Kurzschlusspfad, durch den die Sendespule induktiv mit der Empfängerspule für Diagnosezwecke gekoppelt werden kann. - Die Druckschrift
WO 2018014891 A1 beschreibt ein Kalibrierungsverfahren für elektromagnetische Induktionsmesssysteme sowie eine dafür geeignete Vorrichtung. Es wird ein Kalibrierungsverfahren zur Verfügung gestellt, welches bei Bodenmessungen der scheinbaren elektrischen Leitfähigkeit Einflüsse berücksichtigt, die auf das Messgerät selbst zurückzuführen sind oder aus der Umgebung kommen und die die Messung beeinflussen. Mit dem Verfahren ist die individuelle Kalibrierung eines elektrischen Induktionssystems möglich, welches Umgebungseinflüsse berücksichtigt. Zur Kalibrierung wird ein Induktionsmessgerät mit mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger in mindestens zwei Höhen über dem zu vermessenden Boden aufgebaut und die scheinbaren elektrischen Leitfähigkeiten in einem Vorwärtsmodell berechnet und anschließend in einem Inversionsverfahren optimiert. - Die
EP 2657726 A2 offenbart ein Verfahren zur elektromagnetischen Messung der elektrischen Leitfähigkeit eines Mediums. Dabei wird das Medium durch eine Sendespule mit einem magnetischen Wechselfeld (Primärfeld) beaufschlagt, so dass im Medium Ströme induziert werden und ein weiteres magnetisches Wechselfeld (Sekundärfeld) ausbilden, wobei das Sekundärfeld mit einer Empfangsspule gemessen und hieraus die Leitfähigkeit des Mediums ausgewertet wird. Erfindungsgemäß wird das Primärfeld am Ort der Sendespule direkt oder indirekt gemessen und hieraus der Beitrag des Primärfeldes zum Feld am Ort der Empfangsspule ausgewertet. Auf Grund des Superpositionsprinzips überlagern sich die Beiträge des Primärfeldes und des Sekundärfeldes zum gesamten Feld am Ort der Sekundärspule störungsfrei. Die in der Sekundärspule induzierte Spannung, die als Messsignal dient, hängt linear von diesem gesamten Feld ab. Daher können der Beitrag des Primärfeldes und damit auch seine temperaturabhängige Drift herauskorrigiert werden, wenn das Primärfeld am Ort der Sendespule und die räumliche Anordnung von Sende- und Empfangsspule zueinander bekannt sind. - Durch die vorliegende Erfindung soll mit geringem technischen Aufwand mittels einer Messvorrichtung der vorgenannten Art besonders genau gemessen werden können.
- Die Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Ein Verfahren umfasst zur Lösung der Aufgabe die Merkmale des Nebenanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Eine Messvorrichtung umfasst einen Sender für ein Senden eines Messsignals, einen Empfänger für ein Empfangen einer Antwort auf das gesendete Messsignal und eine Signalverarbeitungseinrichtung. Die Signalverarbeitungseinrichtung ist so eingerichtet, dass mit dieser ein gesuchtes Messergebnis aus der Antwort ermittelt werden kann. Der Sender und/oder der Empfänger weisen eine Spule auf. Es ist eine Kalibriereinrichtung vorhanden, um einen Störeinfluss auf das Messergebnis reduzieren zu können. Die Kalibriereinrichtung ist so eingerichtet, dass von einer Stromquelle ein Stromimpuls in die Spule eingeleitet wird. Durch das Einleiten eines Stromimpulses wird ein Kalibriersignal erzeugt. Die Signalverarbeitungseinrichtung führt mithilfe des durch den Stromimpuls erzeugten Kalibriersignals eine Messwertkorrektur durch. Das Kalibriersignal enthält eine Information über einen Störeinfluss durch die Spule. „Messwertkorrektur“ meint, dass dieser Störeinfluss durch die Signalverarbeitungseinrichtung ermittelt wird und als Messergebnis ein Ergebnis ausgegeben wird, dass diesen ermittelten Störeinfluss nicht mehr umfasst. Mit geringem technischem Aufwand wird so ein Messergebnis erhalten, bei dem verfälschende Störeinflüsse reduziert sind. Messergebnisse können daher besonders genau ermittelt werden.
- Vorteilhaft ist die Kalibriereinrichtung so eingerichtet, dass eine Messung unterbrochen wird und während der Unterbrechung der Stromimpuls in die Spule eingeleitet wird. „Unterbrechen“ meint, dass eine Messpause eingelegt wird. Nach Ablauf der Messpause wird also die Messung fortgesetzt. Es können so Störeinflüsse im Verlaufe einer Messung ermittelt werden. Hierdurch gelingt es weiter verbessert, Messergebnisse besonders genau zu ermitteln. Eine Messung kann unterbrochen werden, indem der Sender vorrübergehend abgeschaltet wird und folglich dann kein Messsignal gesendet wird.
- In einer Ausführungsform umfasst die Kalibriereinrichtung eine Schalteinrichtung, die so eingerichtet ist, dass durch Einschalten und anschließendes Ausschalten der Schalteinrichtung der Stromimpuls in die Spule eingeleitet werden kann. Mit technisch einfachen Mitteln kann so der Stromimpuls erzeugt werden. Auch ist es mit technisch einfachen Mitteln so möglich, während einer Messpause einen Stromimpuls in die Spule einzuleiten.
- Vorteilhaft ist die Signalverarbeitungseinrichtung so eingerichtet, dass diese ein Signal als Kalibriersignal verwendet, das durch die Spule nach dem Ausschalten der Schalteinrichtung und vor der Durchführung oder Fortsetzung einer Messung erzeugt wird. Das Kalibriersignal ist bei dieser Ausgestaltung also eine Antwort im Anschluss an den in die Spule eingeleiteten Stromimpuls. Dies trägt weiter verbessert dazu bei, ein Messsignal besonders genau ermitteln zu können.
- Die Schalteinrichtung umfasst vorzugsweise eine Gleichspannungsquelle und einen ersten elektrischen Widerstand. Die Gleichspannungsquelle ist mit dem ersten elektrischen Widerstand verbunden. Damit ist gemeint, dass es einen elektrischen Leiter gibt, der einerseits mit der Gleichspannungsquelle elektrisch verbunden ist und andererseits mit dem ersten elektrischen Widerstand, so dass ein Strom von der Gleichspannungsquelle zu dem ersten elektrischen Widerstand fließen kann. Der elektrische Leiter kann ein aus Metall bestehender Draht sein oder einen solchen Draht umfassen. Der elektrische Leiter kann eine Leiterbahn einer Platine sein. Der elektrische Leiter kann aus Kupfer bestehen.
- Der erste elektrische Widerstand ist mit einem zweiten elektrischen Widerstand durch einen elektrischen Leiter verbunden, so dass ein Strom von der Gleichspannungsquelle durch den ersten Widerstand hindurch zu dem zweiten elektrischen Widerstand fließen kann. Der zweite elektrische Widerstand ist durch einen elektrischen Leiter mit der Spule verbunden, so dass der Strom von dem ersten elektrischen Widerstand durch den zweiten elektrischen Widerstand hindurch in die Spule hinein fließen kann.
- Die elektrische Verbindung bzw. der elektrische Leiter zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Widerstand ist über einen Schalter mit Masse elektrisch verbunden und zwar durch elektrische Leiter. Bei geschlossenem Schalter fließt Strom von der Gleichstromquelle zur Masse. Bei geöffnetem Schalter kann Strom nicht von der Gleichstromquelle zur Masse fließen. Dieser fließt dann zur Spule. Wird der Schalter geöffnet und im Anschluss daran wieder geschlossen, so wird dadurch ein Stromimpuls in die Spule eingeleitet.
- Die Schalteinrichtung umfasst einen Mikrokontroller, der so eingerichtet ist, dass durch den Mikrocontroller das Öffnen und Schließen des Schalters gesteuert werden kann.
- Insgesamt ist diese Schalteinrichtung in der Lage, innerhalb einer kurzen Messpause einen Stromimpuls in geeigneter Weise in die Spule einzuleiten, um so ein Kalibriersignal erzeugen zu können.
- Der erste elektrische Widerstand ist vorteilhaft wenigstens 1000000 mal größer als der Kurzschlusswiderstand des Schalters, um den Strom nahezu vollständig über den geschlossenen Schalter ableiten zu können, sodass er nicht über den zweiten Widerstand fließt. Der Kurzschlusswiderstand ist vorteilhaft kleiner als 10 mΩ. Der erste elektrische Widerstand kann 10 kΩ bis 30 kΩ betragen.
- Der zweite elektrische Widerstand ist vorteilhaft größer als der erste Widerstand. Der zweite elektrische Widerstand kann 100 kΩ bis 300 kΩ betragen.
- Die Signalverarbeitungseinrichtung ist vorteilhaft so eingerichtet, dass diese während des Betriebs eine vorgegebene Schwingungsgleichung an das Kalibriersignal anpasst. Es werden durch das Anpassen Parameter der Schwingungsgleichung ermittelt. Aus den Parametern wird mithilfe einer Frequenzgleichung ein Korrekturwert ermittelt. Durch die Signalverarbeitungseinrichtung kann auf diese Weise ein um einen Korrekturwert bereinigtes Messsignal ermittelt werden.
- Vorteilhaft steuert eine Kalibriereinrichtung eine Messung so, dass eine Messung wiederkehrend unterbrochen wird und während einer jeden Unterbrechung die Kalibriereinrichtung einen Stromimpuls in die Spule einleitet. Zeitliche Änderungen von Störeinflüssen können so kontinuierlich berücksichtigt werden. Es ist dadurch möglich, weiter verbessert ein Messergebnis zu ermitteln.
- Der Sender kann eine elektrische Spannungsquelle umfassen, mit der eine Spannung an einer Spule des Senders oder an einen elektrischen Schwingkreis des Senders angelegt werden kann, um ein magnetisches oder ein elektromagnetisches Messsignal zu erzeugen. Der Sender und/oder der Empfänger können ein oder mehrere Spulen umfassen. Die Signalverarbeitungseinrichtung kann einen Verstärker umfassen, mit dem die Antwort verstärkt wird.
- Die Signalverarbeitungseinrichtung kann einen Analog-Digital-Wandler umfassen, mit dem die Antwort digitalisiert werden kann. Die Signalverarbeitungseinrichtung kann einen Prozessor umfassen, mit dem die Antwort ausgewertet wird. Die Signalverarbeitungseinrichtung kann eine Ausgabeeinrichtung umfassen, mit der eine verarbeitete Antwort, also ein Messwert, ausgegeben wird.
- Die Messvorrichtung kann so eingerichtet sein, dass durch diese eine Phasendifferenz zwischen Messsignal und Antwort ermittelt wird und die ermittelte Phasendifferenz ausgewertet wird. Die Messvorrichtung kann so eingerichtet sein, dass diese für die Analyse eines Untergrunds eingesetzt werden kann. Die Messvorrichtung kann so eingerichtet sein, dass mit dieser ein Maß für die elektrische Leitfähigkeit eines Untergrunds ermittelt werden kann.
- Die Ausgabeeinrichtung kann einen Monitor und/oder einen Lautsprecher umfassen, um die verarbeitete Antwort ausgegeben. Die Ausgabeeinrichtung kann eine Datenschnittstelle umfassen, über die die verarbeitete Antwort an ein anderes Gerät übermittelt werden kann.
- Die Messvorrichtung kann zur Messung der scheinbaren elektrischen Leitfähigkeit von Böden eingerichtet sein. Die Messvorrichtung kann so eingerichtet sein, dass eine Untersuchung eines oberflächennahen Bodens bis beispielsweise 40 Meter oder 50 Meter Tiefe möglich ist.
- Eine dafür geeignete Messvorrichtung umfasst typischer Weise einen Sender mit einer Spule, auch „Sendespule“ genannt, und einen Empfänger mit ein oder mehreren Spulen, auch „Empfängerspule(n)“ genannt. Es ist ein vorgegebener Abstand zwischen Sendespule und den ein oder mehreren Empfängerspulen vorhanden. Durch Anregen der Sendespule mit einem Wechselstrom im Frequenzbereich von typischerweise zwischen 100 Hz bis 100 kHz kann ein magnetisches Feld erzeugt werden, das auch als Primärfeld bezeichnet wird. Aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit des Bodens werden durch das Primärfeld Induktionsströme hervorgerufen, welche wiederum ein magnetisches Feld, das sogenannte Sekundärfeld, hervorrufen. Das Sekundärfeld ist in der Regel einige Größenordnungen kleiner als das Primärfeld. Der Empfänger kann beide Felder zusammen messen, um daraus die scheinbare elektrische Leitfähigkeit (ECa) eines Bodens zu ermitteln.
- Störeinflüsse können die Genauigkeit eines Messergebnisses beeinträchtigen. Solche Störeinflüsse können beispielsweise auf Temperatureinflüssen oder Rauschen beruhen. Durch die vorliegende Erfindung können solche Störeinflüsse reduziert werden. Messergebnisse können so verbessert werden.
- Eine jede Spule kann zu Störeinflüssen führen. Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, einen jeden Störeinfluss einer jeden Spule zumindest zu reduzieren. Eine erfindungsgemäße Messvorrichtung ist entsprechend skalierbar.
- Auch weitere Bauteile wie Analog - Digital - Wandler können zu temperaturabhängigen Störeinflüssen führen. Um auch solche Störeinflüsse zu reduzieren, gibt es bevorzugt für die entsprechenden Bauteile Temperatursensoren, mit denen die Temperaturen des jeweiligen Bauteils gemessen werden. Beispielsweise anhand von Kalibrierungsmessungen kann der Störeinfluss in Abhängigkeit von der Temperatur bekannt sein. Es kann so mithilfe von gemessenen Temperaturen der jeweilige Störeinfluss ermittelt werden. Auf dieser Basis können weitere Korrekturwerte für die jeweiligen Bauteile erstellt werden. Auch diese Korrekturwerte werden vorzugsweise genutzt, um einen Messwert zu erhalten, der möglichst nicht durch solche Störeinflüsse verfälscht wird.
- Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren für den Betrieb einer Messvorrichtung, bei dem innerhalb einer Sekunde eine Messung zumindest einmal, bevorzugt mehrmals, unterbrochen wird, innerhalb einer jeden Messpause ein Kalibriersignal erzeugt wird, um unter Einbeziehung der Kalibriersignale Messergebnisse zu ermitteln. Es werden so kontinuierlich Störeinflüsse ermittelt. Es werden Messergebnisse erhalten, die durch diese Störeinflüsse nicht beeinflusst sind. Es kann daher besonders genau gemessen werden, ohne dafür einen übermäßig großen Aufwand betreiben zu müssen.
- Es zeigen:
-
1 : Blockschaltbild einer Messvorrichtung; -
2 : Strompulse und daraus resultierende Kalibriersignale; -
3 : Kalibriereinrichtung - Wie in der
1 gezeigt, kann die Messvorrichtung eine Wechselstromquelle mit einem Wechselstromgenerator1 und einem elektronischen Verstärker2 umfassen. Der Sender kann eine Sendespule3 aufweisen. Der Empfänger kann eine Empfängerspule4 aufweisen. Sendespule3 und Empfängerspule4 können räumlich voneinander getrennt sein. Sendespule3 und Empfängerspule4 können in Luft5 oberhalb eines Bodens6 angeordnet sein, um den Boden6 untersuchen zu können. - Eine mit der Sendespule
3 verbundene Signalverarbeitungseinrichtung kann einen elektronischen Verstärker7 , einen Analog - Digital - Wandler8 und eine Signalverarbeitung9 umfassen. Die Signalverarbeitung9 kann einen Mikrokontroller aufweisen. Eine Kalibriereinrichtung kann eine Steuerung10 , eine Bauteilgruppe oder Schaltkreis11 und einen elektrischen Schalter12 umfassen, um einen elektrischen Impuls in die Empfängerspule4 einleiten zu können. - Für eine Messung kann durch die Wechselstromquelle
1 ,2 ein Wechselstrom in die Sendespule3 eingeleitet werden. Die Sendespule3 erzeugt dadurch eine elektromagnetische Welle. Ein Anteil13 der elektromagnetischen Welle passiert den Boden6 und gelangt so zur Empfängerspule4 . Ein Anteil14 der elektromagnetischen Welle gelangt ausschließlich durch die Luft5 hindurch zur Empfängerspule4 . Der Boden6 bewirkt eine Phasenverschiebung des Anteils13 relativ zum Anteil14 . Durch diese Phasenverschiebung steht ein Maß für die Charakterisierung des Bodens6 zu Verfügung. In der Empfängerspule4 wird durch die elektromagnetische Welle13 ,14 eine Antwort induziert. Die Antwort wird an die Signalverarbeitungseinrichtung7 ,8 ,9 weitergeleitet, die aus der Antwort einen Messwert ermittelt. - Beispielsweise gesteuert durch eine Steuerung kann die Wechselstromquelle
1 ,2 vorrübergehend abgeschaltet werden. Innerhalb einer so entstandenen Messpause kann gesteuert durch die Steuerung10 ein Stromimpuls in die Sendespule4 eingeleitet werden. Die Steuerung10 kann beispielsweise den Schalter12 öffnen und schließen, um so einen Stromimpuls in die Empfängerspule4 einzuleiten. Dies kann periodisch geschehen. So zeigt die2 rechteckförmige StromimpulseTF(IN) , die während Messpausen periodisch in die Empfängerspule4 eingeleitet werden. Hierdurch erzeugt die Empfängerspule4 eine in der2 gezeigte AntwortTF(OUT) . Als Kalibriersignal kann nun der Anteil15 der AntwortTF(OUT) verwendet werden. Das Kalibriersignal15 schließt sich zeitlich an das Ende eines Stromimpulses an. Zeitlich nach dem Ende eines Kalibriersignals kann eine Messung fortgesetzt werden, also die Wechselstromquelle1 ,2 beispielsweise wieder eingeschaltet werden. Das Kalibriersignal15 kann wie in der2 gezeigt eine gedämpfte Schwingung sein. - Die Signalverarbeitungseinrichtung
7 ,8 ,9 verarbeitet sowohl ein von der Sendespule4 stammendes Messsignal als auch ein von der Sendespule4 stammendes Kalibriersignal15 , um hieraus einen Messwert zu ermitteln. - Eine Kalibrierungseinrichtung kann auch für eine Sendespule
3 vorgesehen sein, wie dies in der1 gezeigt wird. Umfasst ein Sender oder ein Empfänger eine Mehrzahl von Spulen, so kann für jede weitere Spule eine weitere Kalibrierungseinrichtung vorgesehen sein. Die Messvorrichtung ist in diesem Sinn skalierbar. -
-
- Der so ermittelte Wert GTFA(jω) ist ein Maß für die durch die Spule verursachte Phasenverschiebung und kann daher ein Korrekturwert sein. Dieses Maß kann bei der Ermittlung des Messwertes durch die Signalverarbeitungseinrichtung
7 ,8 ,9 berücksichtigt werden. - Die
3 zeigt weitere mögliche Einzelheiten. Gezeigt werden ein Ersatzschaltbild16 für eine Spule „Rx coil “, eine Schalteinrichtung17 und eine Signalverarbeitungseinrichtung18 . Die Schalteinrichtung17 umfasst eine Gleichspannungsquelle DC. Die Gleichspannungsquelle DC ist durch einen elektrischen Leiter mit einem ersten elektrischen WiderstandRdr verbunden. Der erste elektrische WiderstandRdr ist durch einen elektrischen Leiter mit einem zweiten elektrischen WiderstandRd verbunden. Der erste elektrische WiderstandRdr kann 20 kΩ betragen. Der zweite elektrische WiderstandRd kann 200 kΩ betragen. Der elektrische Leiter zwischen dem ersten elektrischen WiderstandRdr und dem zweiten elektrischen WiderstandRd ist mit einem elektrischen Schalter19 verbunden, der gesteuert durch einen Mikrokontroller MC geöffnet und geschlossen werden kann. Ist der elektrische Schalter19 geschlossen, so fließt ein elektrischer Strom von der Gleichspannungsquelle DC zur Masse20 . Wird der elektrische Schalter19 gesteuert durch den Mikrokontroller MC geöffnet und wieder geschlossen, so wird wie in der2 gezeigt ein elektrischer Impuls in die Spule Rx coil eingeleitet. - Bezugszeichenliste
-
- 1:
- Wechselstromgenerator
- 2:
- Verstärker / Elektronik
- 3:
- Sendespule
- 4:
- Empfängerspule
- 5:
- Luft
- 6:
- Boden
- 7:
- Verstärker/ Elektronik
- 8:
- ADC, Analog - Digital - Wandler
- 9:
- Signalverarbeitung
- 10:
- Steuerung
- 11:
-
TFA - 12:
- Schalter
- 13:
- elektromagnetische Welle
- 14:
- elektromagnetische Welle
- 15:
- Kalibriersignal
- 16:
- Ersatzschaltbild für eine Spule „
Rx coil “ - 17:
- Schalteinrichtung
- 18:
- Signalverarbeitungseinrichtung
- 19:
- Schalter
- 20:
- Masse
- Dc:
- Gleichspannungsquelle
- Rdr:
- erster elektrischer Widerstand
- Rd:
- zweiter elektrischer Widerstand
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- 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.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19731560 A1 [0002]
- EP 1289147 A1 [0003]
- DE 102009026403 A1 [0004]
- WO 2018014891 A1 [0005]
- EP 2657726 A2 [0006]
Claims (12)
- Messvorrichtung mit einem Sender (1, 2, 3) für ein Senden eines Messsignals, einem Empfänger (4) für ein Empfangen einer Antwort auf das gesendete Messsignal und einer Signalverarbeitungseinrichtung (7, 8, 9; 18) für eine Ermittlung eines Messergebnisses aus der Antwort, wobei der Sender und/oder der Empfänger eine Spule (3; 4; 16) aufweisen, mit einer Kalibriereinrichtung für eine Reduzierung eines Störeinflusses auf das Messergebnis, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung so eingerichtet ist, dass von einer Stromquelle (DC) ein Stromimpuls in die Spule (3; 4; 16) eingeleitet werden kann und die Signalverarbeitungseinrichtung (7, 8, 9; 18) mithilfe des durch den Stromimpuls erzeugten Kalibriersignals eine Messwertkorrektur durchführen und ein Messergebnis aus der Antwort und der Messwertkorrektur ermittelt kann.
- Messvorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung so eingerichtet ist, dass während der Unterbrechung einer Messung der Stromimpuls in die Spule (3; 4; 16) eingeleitet wird. - Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung eine Schalteinrichtung (17) umfasst, die so eingerichtet ist, dass durch Einschalten und anschließendes Ausschalten der Schalteinrichtung (17) der Stromimpuls in die Spule (3; 4; 16) eingeleitet werden kann.
- Messvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (7, 8, 9; 18) so eingerichtet ist, dass diese ein Signal als Kalibriersignal verarbeitet, das durch die Spule (3; 4; 16) nach dem Ausschalten der Schalteinrichtung (17) und vor der Durchführung einer Messung erzeugt wird.
- Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung eine Gleichspsannungsquelle (DC) umfasst, die mit einem ersten elektrischen Widerstand (Rdr) verbunden ist und der erste elektrische Widerstand (Rdr) mit einem zweiten elektrischen Widerstand (Rd) verbunden ist und der zweite elektrische Widerstand (Rd) mit der Spule (3; 4; 16) verbunden ist und die elektrische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Widerstand über einen Schalter (19) mit Masse (20) verbunden ist, so dass bei geschlossenem Schalter (20) Strom von der Gleichstromquelle (DC) zur Masse (20) fließt und bei geöffnetem Schalter (19) Strom von der Gleichspannungsquelle (DC) zur Spule (3; 4; 16) fließt, und die Schalteinrichtung einen Mikrocontroller (MC) umfasst, der so eingerichtet ist, dass durch den Mikrocontroller (MC) das Öffnen und Schließen des Schalters (19) gesteuert werden kann.
- Messvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Widerstand vorteilhaft 1000000 mal größer ist als der Kurzschlusswiderstand des Schalters.
- Messvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite elektrische Widerstand vorteilhaft größer als der erste Widerstand ist.
- Messvorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Widerstand (Rdr) 10 kΩ bis 30 kΩ beträgt und der zweite elektrische Widerstand (Rd) 100 kΩ bis 300 kΩ beträgt. Der Kurzschlusswiderstand des Schalters ist vorteilhaft kleiner als 10 mΩ.
- Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (7, 8, 9; 18) so eingerichtet ist, dass diese während des Betriebs eine vorgegebene Schwingungsgleichung an das Kalibriersignal anpasst und dadurch Parameter der Schwingungsgleichung ermittelt und aus den Parametern mithilfe einer Frequenzgleichung einen Korrekturwert ermittelt und ein um den Korrekturwert bereinigtes Messsignal ermittelt.
- Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung eine Messung so steuert, dass eine Messung wiederkehrend unterbrochen wird und während einer jeden Unterbrechung die Kalibriereinrichtung einen Stromimpuls in die Spule einleitet.
- Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Temperatursensoren vorhanden sind, durch die die Temperatur von ein oder mehreren Bauteilen gemessen wird und anhand von gemessenen Temperaturen ein oder mehrere Korrekturwerte ermittelt werden und durch die Signalverarbeitungseinrichtung ein Messergebnis auch unter Berücksichtigung der ein oder mehreren weiteren Korrekturwerte ermittelt werden kann.
- Verfahren für den Betrieb einer Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer Sekunde eine Messung zumindest einmal, bevorzugt mehrmals, unterbrochen wird, innerhalb einer jeden Messpause ein Kalibriersignal erzeugt wird, um unter Einbeziehung der Kalibriersignale Messergebnisse zu ermitteln.
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