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Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung für Druckmessungen von Fluiden sowie ein System für Druckmessungen von Fluiden.
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In zunehmenden Maße werden Sensoren oder generell Sensorvorrichtungen für Druckmessungen von Fluiden sowohl bei der Entwicklung von technologischen Produkten als auch in solchen Produkten selbst verwendet, um sehr präzise Messdaten zu generieren und diese beispielsweise anschließend für entsprechende Optimierungsverfahren einzusetzen. Dabei kann es sich bei den oben genannten Fluiden sowohl um gasförmige als auch flüssige Medien handeln. Zum Beispiel werden in der Automobilindustrie ebenfalls für verschiedenste Anwendungsgebiete derartige Sensoren eingesetzt. Beispielsweise werden im Zuge der Aerodynamikmessungen im Windkanal Sensoren beziehungsweise Sensornetzwerke eingesetzt, um neue Erkenntnisse für Produktentwicklungen zu gewinnen. In diesem Zusammenhang ist eine flexible Anwendung auch in geometrisch komplexen Strukturen wünschenswert. Insbesondere sollen solche Sensorvorrichtungen dort eingesetzt werden, wo geringe Druckunterschiede auf Oberflächen gemessen werden sollen.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits zahlreiche technische Vorrichtungen bekannt, welche sich auf unterschiedliche Art und Weise mit dem Thema Druckmessungen im weitesten Sinne beschäftigen. Beispielsweise sind auf diesem technischen Gebiet Druckmessdosen, Dehnungsmessstreifen oder piezo-resistive Drucksensoren als bekannt vorauszusetzen.
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So ist aus der Druckschrift
DE 10 2004 030 380 B4 ein mikromechanischer Drucksensor und ein Verfahren zum Selbsttest eines solchen als bekannt zu entnehmen. Insbesondere wird eine mikromechanische Membran- oder Brückenstruktur offenbart, welche auch als mikromechanischer Sensor oder Aktor angesehen werden kann. Dabei ist an der mikromechanischen Membran- oder Brückenstruktur eine Wandlerstruktur zur Erzeugung einer mechanischen Verformung der mikromechanischen Membran- oder Brückenstruktur in Ansprache auf ein von außen zugeführtes Signal vorgegebener Art und Größe und eine Einrichtung zur Erfassung der mechanischen Verformung der mikromechanischen Membran- oder Brückenstruktur vorgesehen. Zudem wird ein Verfahren zum Selbsttest dieser mikromechanischen Membran- oder Brückenstruktur offenbart. Dabei wird die erfasste mechanische Verformung mit einem Wert für das von außen zugeführte Signal der mechanischen Verformung verglichen und ein das Ergebnis des Vergleichs anzeigendes Selbsttest-Ergebnissignal erzeugt.
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Aus der Druckschrift
DE 101 01 180 A1 ist zudem ein Differenzdrucksensor und ein Verfahren zur Differenzdruckmessung als bekannt zu entnehmen. Dabei umfasst so ein Differenzdrucksensor zur Bestimmung von Druckdifferenzen zwischen zwei Dosierpunkten einen mit einem Übertragungsfluid gefüllten Druckbehälter und eine im Druckbehälter angeordnete Messzelle, die von dem Übertragungsfluid umgeben ist. Zudem sind zwei Halbzellen, welche einen membranartigen verformbaren Körper, der die beiden Halbzellen druckdicht gegeneinander abdichtet, und zwei Druckleitungen vorgesehen. Jede Druckleitung führt den Druck von einer der beiden Dosierstellen außerhalb des Druckbehälters zu einer der beiden Halbzellen zu. Zudem ist mindestens ein Druckspeicher vorgesehen, dessen Druck auf das Übertragungsfluid im Behälter einwirkt. Als Druckspeicher eignen sich elastische oder zusammendrückbare Körper mit linearen oder sich verjüngenden Kurven. Der Druckspeicher kompensiert dabei Volumenänderungen im Übertragungsfluid aufgrund von Temperaturschwankungen.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2010 032 690 A1 ist zudem ein Drucksensor als bekannt zu entnehmen. Der Drucksensor umfasst ein membranartiges Verformungselement, das ein zu messendes Medium verschließt. Das Verformungselement umfasst eine Erfassungseinheit zum Erfassen einer druckinduzierten Verformung und zum Erzeugen eines elektrisch auswertbaren Sensorsignals, das der Verformung entspricht. Die Detektionseinheit ist durch einen Magnetfelddetektor ausgelegt, der mit dem Deformationselement gekoppelt ist.
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Allgemein sind die bisherigen Lösungsansätze nur begrenzt flexibel einsetzbar. Insbesondere bei einem Einsatz, welcher mit einer flexiblen oberflächennahen Anpassung der Messgeräte und der zugehörigen Infrastruktur einhergeht, sind heutige Lösungen nur bedingt einsetzbar. Häufig sind flexiblere Lösungen dann nur einmal einsetzbar und liefern nur bedingt eine zuverlässige Messwertereihe oder einen einzelnen Messwert. Zudem bedingen heutige Lösungen, welche wiedereinsetzbar sind, häufig einen aufwendigen Messaufbau. Auch sind nicht alle bisherigen Lösungen gleichermaßen zuverlässig sowohl für den Einsatz bei Messungen von Überdruckmessungen als auch Unterdruckmessungen einsetzbar.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Sensorvorrichtung für Druckmessungen von Fluiden beziehungsweise ein System für Druckmessungen von Fluiden bereitzustellen, welche eine besonders flexible und dabei zuverlässige Anwendung gewährleisten.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Sensorvorrichtung für Druckmessungen von Fluiden bereitgestellt wird. Eine solche Sensorvorrichtung umfasst dabei ein Membranelement, welches in einem Rahmenelement angeordnet ist und eine neutrale Faser aufweist, wobei das Membranelement zumindest ein Formgedächtnislegierungs-Element umfasst, welches auf oder in dem Membranelement und außerhalb der neutralen Faser angeordnet ist, sodass Druckunterschiede von einem an dem Membranelement anliegendem Druck mittels des zumindest einen Formgedächtnislegierungs-Elements erfassbar sind. Auf diese Weise ist eine besonders flexible und zuverlässige Anwendung möglich, da die vorgestellte Anordnung sich flexibel an eine zu bemessende Messstelle aufgrund des Aufbaus flexibel anpassen lässt. Insbesondere kann ein anliegender Druck sowohl von der einen Seite als auch von der anderen Seite anliegen. Formgedächtnislegierungs-Elemente weisen ein superelastisches Verhalten auf und haben zudem eine elastische Formänderung im einstelligen Prozentbereich, sodass zudem eine zuverlässige Anwendung während des Einsatzes gewährleistet wird. Die Formänderung ist deutlich größer als die beispielsweise von konventionellen Sensormaterialien, wie zum Beispiel Konstantan in Dehnmessstreifen. Zudem bieten Formgedächtnislegierungs-Elemente bei hoher Sensitivität (k-Faktor > 3) einen großen Messbereich. Es besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Dehnung des Drahts und elektrischem Widerstand. Die vorgestellte Anordnung aus Membranelement mit der für das Membranelement charakteristischen neutralen Faser zusammen mit dem zumindest einen Formgedächtnislegierungs-Element kann auch als Verbund aufgefasst werden, welcher dann wiederum in dem Rahmenelement entsprechend angeordnet beziehungsweise eingespannt ist. Die neutrale Faser ist also nur ein bestimmter Bereich des Membranelements, wobei das zumindest eine Formgedächtnislegierungs-Element deutlich nachvollziehbar außerhalb dieses Bereichs angeordnet ist. Das Vorhandensein einer feststellbaren neutralen Faser impliziert dabei eine gewisse Dicke des Membranelements an sich, da ansonsten keine definierte Verortung des zumindest einen Formgedächtnislegierungs-Element möglich ist. Der Verbund geht dabei über eine reine mechanische Kopplung der Komponenten hinaus. Vielmehr bilden das zumindest eine Formgedächtnislegierungs-Element und das Membranelement eine gemeinsame Einheit. Mit anderen Worten ist dieser Verbund auf einem beispielsweise steifen Rahmen fixiert, der das Ein- und Aufwölben des Membranelements, welches beispielsweise als Folie ausgebildet sein kann, infolge von beidseitig auftretenden Druckänderungen im Fluidvolumen zulässt. Insofern kann das Rahmenelement selbst einen das Membranelement beziehungsweise einen äußeren Umfang des Membranelements vollständig oder zumindest teilweise umgebenden Rahmen darstellen oder ein Element sein, welches einem Rahmen beziehungsweise seiner Funktion ähnelt. Es ist also vorstellbar, dass das Rahmenelement nicht zwangsläufig eine vollständig geschlossene Rahmenstruktur aufweist. Das Rahmenelement sorgt für eine stabile Anordnung des Membranelements in seinem inneren Bereich und ist somit stabiler ausgeführt als das Membranelement, wobei sich diese erhöhte Stabilität beispielsweise in einer erhöhten Steifigkeit des Rahmenelements gegenüber dem Membranelement einstellt. Das Rahmenelement kann beispielsweise zumindest ein Halteelement aufweisen, mittels welchem das Membranelement in diesem Rahmenelement gesondert angeordnet ist. Es lassen sich dabei kleinste Druckunterschiede (= 5 Pa) verursacht beispielsweise von Fluiden, messen und es kann dabei ein Messbereich abgedeckt werden, der gegenüber dem Referenzdruck kleiner oder größer sein kann und mehrere Tausend kPa umfassen kann. Dabei kann die Positionierung des Formgedächtnislegierungs-Elements, welches auch als Sensormaterial bezeichnet werden kann, in unterschiedlichen Varianten auf oder in dem Membranelement beziehungsweise schlicht der Membran ausgeführt werden. Dabei kann beispielsweise der Abstand des Sensormaterials aus einer Formgedächtnislegierung zur Ober- beziehungsweise Unterseite variiert werden. Dabei kann die Membran über eine oder mehrere Messstellen verfügen. Es kann somit eine Formflexibilität und eine Sensitivität erreicht werden, welche einen Erfassbarkeit von kleinen Druckunterschieden im einstelligen Pa-Bereich ermöglicht, wobei diese insbesondere aufgrund des konstruktiven Aufbaus wie beschrieben ermöglicht wird. Auch kann somit eine Variabilität in Hinsicht auf die Ortsauflösung (von Millimeter- bis Meter-Bereich) und Erfassung von Druckverteilungen beziehungsweise Modularität der einzelnen Sensoren, wenn mehrere eingesetzt werden, erreicht werden.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein System für Druckmessungen von Fluiden bereitgestellt wird. Solch ein System umfasst dabei zumindest zwei Sensorvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die zumindest zwei Sensorvorrichtungen über zumindest ein zumindest teilweise elektrisch leitfähiges Verbindungselement miteinander verbunden sind, sodass an zumindest einer Messstelle, welche mit zumindest einer der Sensorvorrichtung verbunden ist, ein Druckunterschied von einem an dem Membranelement anliegendem Druck messbar ist. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für das vorgestellte System.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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So ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Formgedächtnislegierungs-Element als drahtförmiges und/oder blechförmiges Halbzeug ausgebildet ist. Beispielsweise sind Drähte superelastischer Formgedächtnislegierungen außerhalb der neutralen Fasern in dem Membranelement integriert. Eine Messung von Über- und Unterdruck ist auch mit nur einem Draht außerhalb der neutralen Faser möglich, wenn dieser vorgedehnt ist. Bei einem Wechsel zwischen Über- und Unterdruck erhöht oder verringert der Draht dann im Zugbereich seine Vordehnung beziehungsweise in einem eindeutigen Zusammenhang seinen ohmschen Widerstand. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise eine Kontaktierung der Formgedächtnislegierungs-Elemente, welche auch als Sensordrähte bezeichnet werden können, mit zugeordneten Signaldrähten vollzogen werden, welche dann die gemessenen Werte beziehungsweise Signale entsprechend weiterleiten können. Beispielsweise kann der Sensordraht als Widerstand in einer Wheatstone'schen Messbrücke angeschlossen werden und es kann somit ein Signalverlauf einer Ausgangsspannung ausgewertet werden. Ein mögliches Mittel, die Empfindlichkeit des Formgedächtnislegierungs-Elements einzustellen, ist die Querschnittsgestaltung. Insofern kann beispielsweise das zumindest eine Formgedächtnislegierung-Element mit einem Querschnitt vorliegen, welcher kleiner als eine Gesamtdicke des Membranelements ist. Andere Ausführungen der Querschnittsgestaltung sind möglich, wobei ein vorgesehener Einsatzzweck zu berücksichtigen ist. In einer Ausführung des Formgedächtnislegierungs-Elements mit minimaler Querschnittsfläche ist nur ein geringer Kraftaufwand zur Verformung des Verbunds notwendig, welcher zur Erfassung von kleinsten Druckunterschieden verwendet werden kann. Dazu muss das Formgedächtnislegierungs-Element nicht zwangsläufig als Draht ausgeführt werden. Alternativ kann das Formgedächtnislegierungs-Element in Blechform vorliegen.
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Zudem ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Formgedächtnislegierungs-Element zumindest teilweise auf dem Membranelement mittels eines Beschichtungsverfahren aufgetragen ist. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
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Auch ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Formgedächtnislegierungs-Element zumindest teilweise linear und/oder zumindest teilweise flächig angeordnet ist. Je nach Anwendungsfall ist somit eine besonders flexible Sensorvorrichtung bereitstellbar, sodass eine zuverlässige Messung besonders gut möglich ist.
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Ferner ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Formgedächtnislegierungs-Element zumindest teilweise am Rand des Membranelements und/oder zumindest teilweise mittig des Membranelements angeordnet ist. Je nach Anwendungsfall ist somit eine besonders flexible Sensorvorrichtung bereitstellbar, sodass eine zuverlässige Messung besonders gut möglich ist.
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Auch ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Formgedächtnislegierungs-Element oberhalb oder unterhalb der neutralen Faser angeordnet ist. Je nach Beaufschlagungsrichtung des angelegten Drucks ist somit eine besonders sensible Messung von Druckunterschieden möglich.
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Zudem ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest zwei Formgedächtnislegierungs-Elemente vorgesehen sind, wobei zumindest ein Formgedächtnislegierungs-Element oberhalb oder unterhalb der neutralen Faser angeordnet ist und das zumindest eine andere Formgedächtnislegierungs-Element entsprechend auf der jeweiligen anderen Seite der neutralen Faser angeordnet ist. Je nach Beaufschlagungsrichtung des angelegten Drucks ist somit eine besonders sensible Messung von Druckunterschieden möglich. Zudem können somit auch sich von beiden Seiten ändernde Druckunterschiede unmittelbar und besonders sensibel wahrgenommen werden. Zudem ist solch eine Anordnung noch flexibler einsetzbar und somit für ein breites Spektrum von Anwendungsszenarien geeignet. Zudem ist bei entsprechender Verschaltung der Formgedächtnislegierungs-Elemente damit eine Kompensation von Temperaturänderungseinflüssen möglich.
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Auch ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Membranelement eine Polymerfolie oder zumindest teilweise eine Polymerfolie ist und wobei das Membranelement rund oder als Vieleck ausgebildet ist. Eine Polymerfolie hat einen Einfluss auf die Empfindlichkeit der Sensorvorrichtung. Eine geringe Steifigkeit und eine geringe Materialstärke der Polymerfolie erhöht die Empfindlichkeit gegenüber Druckunterschieden. Ist zudem der Verbund, welcher auch als spezielles Sensorelement bezeichnet werden kann, mechanisch vorgespannt, ist eine Messung von Über- und Unterdruck mit beispielsweise nur einem Draht außerhalb der neutralen Faser möglich. Bei einem Wechsel zwischen Über- und Unterdruck erhöht oder verringert der Draht seine Vordehnung im schwellenden Zugbereich und damit proportional seinen ohmschen Widerstand, welcher als Messsignal erfasst werden kann.
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Schlussendlich ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Membranelement benutzerdefiniert vorspannbar ist und wobei das Rahmenelement zumindest teilweise aus einem steiferen Material als das Material des Membranelements ausgebildet ist.
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Auf diese Weise ist eine besonders zuverlässige Anwendung möglich, da das Rahmenelement, beispielsweise als Rahmen ausgeführt, im Vergleich zur Sensorfolie sehr steif ausgebildet sein kann und sich bei den zu erwartenden Druckunterschieden nicht verformt, sodass die eigentlichen Messergebnisse präzise und zuverlässig ermittelbar sind. Das Rahmenelement kann auch als Trägerelement bezeichnet werden. Am Trägerelement selbst erfolgt beispielsweise die Kontaktierung der Sensordrähte mit den Signaldrähten.
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Ein möglicher Einsatz der Sensorvorrichtung beziehungsweise des Systems, welches auch als ein Netzwerk von einzelnen Sensorvorrichtungen bezeichnet werden kann, ist die ortsaufgelöste Messung von Luftdruckunterschieden auf der Außenhaut eines Fahrzeugs. Das ist sowohl im Entwicklungsprozess zur Optimierung der aerodynamischen Form des Fahrzeugs, als auch im Serienfahrzeug zum Beispiel zur Erfassung von Seitenwind anwendbar. Entsprechend kann das Sensorelement, bestehend aus Verbundfolie mit Formgedächtnislegierungs-Drähten sowie dem steifen Trägerrahmen, einzeln oder im Netzwerk mehrerer dieser Elemente betrieben werden. Im Zuge des Einsatzes in der Fahrzeugindustrie kann das System beziehungsweise die Sensorvorrichtung beispielsweise bei Windkanalmessungen, bei Freifeldmessungen sowie bei der Integration in Serienfahrzeugen gewerblich angewendet werden. Darüberhinaus sind Anwendungsfelder sowohl in der Luftfahrt, der Bahn als auch bei Windenergieanlagen denkbar. Prinzipiell lässt sich das System aber bei allen strömungstechnischen Problemstellungen zur Druckmessung einsetzen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht von einer Sensorvorrichtung;
- 2 eine schematische Seitenansicht von einer weiteren Sensorvorrichtung;
- 3 eine schematische Draufsicht von einer Sensorvorrichtung;
- 4 eine schematische Darstellung von einem System für Druckmessungen von Fluiden;
- 5 eine schematische Darstellung von einem System für Druckmessungen von Fluiden im Einsatz.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht von einer Sensorvorrichtung 10. Diese Sensorvorrichtung 10 ist dabei mit einem Membranelement 12 dargestellt, welches mittig in einem Rahmenelement 14 eingespannt ist. In dieser schematischen Seitenansicht sind die gezeigten Dimensionen und Abmaße nur beispielhaft dargestellt und es sind beliebig andere Variationen vorstellbar. Insbesondere kann das Membranelement 12 dabei eine andere Dicke aufweisen. Das Membranelement 12 hängt bezogen auf die Bildebene leicht durch, sodass sich ein geschwungener Verlauf der Oberseite 16 beziehungsweise der Unterseite 18 einstellt. Im Wesentlichen mittig des Membranelements 12 ist beispielhaft eine für das gezeigte Membranelement 12 charakteristische neutrale Faser 20 dargestellt. Es handelt sich also um diejenige Faser oder Schicht beziehungsweise Material des Membranelements 12, deren Länge sich bei einer Verdrehung beziehungsweise Verbiegung nicht ändert. Diese Faser ist somit charakteristisch für dieses Membranelement 12, wobei die gezeigte Linie nur zu Visualisierungszwecken eingezeichnet vorliegt und somit nicht ein weiteres Bauteil an sich darstellt. Zwischen der dargestellten neutralen Faser 20 und der Oberseite 16 von dem Membranelement 12 ist ein Formgedächtnislegierungs-Element 22 dargestellt, welches ebenfalls ähnlich dem Membranelement 12 selbst in dem Rahmenelement 14 eingespannt vorliegt. Insofern ist das Formgedächtnislegierungs-Element 22 derart in dem Membranelement 12 angeordnet, sodass eine Formveränderung des Membranelements 12 entsprechend zu einer Formveränderung des Formgedächtnislegierungs-Elements 22 führt. Das Rahmenelement 14 ist dabei im Wesentlichen rechteckig dargestellt, wobei das Membranelement 12 mittig von den in dieser Schnittansicht dargestellten rechten und linken (bezogen auf die Bildebene) Seitenbereichen des Rahmenelements 14 eingespannt vorliegt. Diese Anordnung ist ebenfalls nur beispielhaft dargestellt und es sind andere Variationen vorstellbar. Angeschlossene Signaldrähte sind dabei nicht dargestellt, können aber entsprechend dem Zweck der Sensorvorrichtung 10 beispielsweise seitlich in dem Rahmenelement 14 vorgesehen sein.
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2 zeigt eine schematische Seitenansicht von einer weiteren Sensorvorrichtung 10. Diese Sensorvorrichtung 10 ist dabei mit einem Membranelement 12 dargestellt, welches mittig in einem Rahmenelement 14 eingespannt ist. In dieser schematischen Seitenansicht sind die gezeigten Dimensionen und Abmaße nur beispielhaft dargestellt und es sind beliebig andere Variationen vorstellbar. Insbesondere kann das Membranelement 12 dabei eine andere Dicke aufweisen. Das Membranelement 12 hängt bezogen auf die Bildebene leicht durch, sodass sich ein geschwungener Verlauf der Oberseite 16 beziehungsweise der Unterseite 18 einstellt. Im Wesentlichen mittig des Membranelements 12 ist beispielhaft eine neutrale Faser 20 dargestellt. Zwischen der dargestellten neutralen Faser 20 und der Oberseite 16 von dem Membranelement 12 und zwischen der dargestellten neutralen Faser 20 und der Unterseite 16 von dem Membranelement 12 ist jeweils ein Formgedächtnislegierungs-Element 22 dargestellt, welches ebenfalls ähnlich dem Membranelement 12 selbst in dem Rahmenelement 14 eingespannt vorliegt. Insofern sind die dargestellten Formgedächtnislegierungs-Elemente 22 derart in dem Membranelement 12 angeordnet, sodass eine Formveränderung des Membranelements 12 entsprechend zu einer Formveränderung der Formgedächtnislegierungs-Elemente 22 führt. Eine beidseitige Druckbeaufschlagung des Membranelements 12 lässt sich somit besonders gut nachvollziehen und messen. Das Rahmenelement 14 ist dabei im Wesentlichen rechteckig dargestellt, wobei das Membranelement 12 mittig von den in dieser Schnittansicht dargestellten rechten und linken (bezogen auf die Bildebene) Seitenbereichen des Rahmenelements 14 eingespannt vorliegt. Diese Anordnung ist ebenfalls nur beispielhaft dargestellt und es sind andere Variationen vorstellbar. Angeschlossene Signaldrähte sind dabei nicht dargestellt, können aber entsprechend dem Zweck der Sensorvorrichtung 10 beispielsweise seitlich in dem Rahmenelement 14 vorgesehen sein.
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3 zeigt eine schematische Draufsicht von einer Sensorvorrichtung 10. Dabei könnte diese Draufsicht sowohl gemäß einer Sensorvorrichtung 10 von 1 als auch von 2 sein. Es ist ein im Wesentlichen rechteckiges Rahmenelement 14 dargestellt, in dessen Mitte ein eingespanntes Membranelement 12 zu erkennen ist. Mittig in dem Membranelement 12 ist zudem ein Formgedächtnislegierungs-Element 22 dargestellt, welches ebenfalls ähnlich dem Membranelement 12 selbst in dem Rahmenelement 14 eingespannt vorliegt. Die dargestellten Abmaße sowohl des Rahmenelements 14, als auch des Membranelements 12 sowie des Formgedächtnislegierungs-Elements 22 sind lediglich beispielhaft und schematisch stark vereinfacht dargestellt. Es sind je nach Anwendungsfall beliebige Variationen denkbar. Auch die Positionierung des Formgedächtnislegierungs-Elements 22 auf oder in dem Membranelement 12 ist in verschiedensten Variationen vorstellbar. Angeschlossene Signaldrähte sind dabei nicht dargestellt, können aber entsprechend dem Zweck der Sensorvorrichtung 10 beispielsweise seitlich in dem Rahmenelement 14 vorgesehen sein.
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4 zeigt eine schematische Darstellung von einem System 24 für Druckmessungen von Fluiden. Das dargestellte System 24 ist dabei aus insgesamt sechzehn einzelnen Sensorvorrichtungen 10 aufgebaut, welche in gleichen Abständen in einer vier mal vier Matrix angeordnet sind. Die dargestellten Sensorvorrichtungen 10 sind dabei mit jeweiligen benachbarten Sensorvorrichtungen 10 mittels elektrisch leitfähigen Verbindungselementen 26 miteinander gekoppelt, sodass hier ein gemessener Wert jeweils übertragen werden kann. Eine nicht näher dargestellte Messstelle könnte somit beispielsweise an jeglichem elektrisch leitfähigen Verbindungselementen 26 vorgesehen sein, sodass gemessene Werte von dem System 24 über diese Messstelle entsprechend detektiert und weitergeleitet werden kann.
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5 zeigt eine schematische Darstellung von einem System 24 für Druckmessungen von Fluiden im Einsatz. Das dargestellte System 24 ist in diesem Fall aus insgesamt vierzig einzelnen Sensorvorrichtungen 10 aufgebaut, welche in gleichen Abständen in einer vier mal zehn Matrix angeordnet sind. Die dargestellten Sensorvorrichtungen 10 sind dabei mit jeweiligen benachbarten Sensorvorrichtungen 10 mittels elektrisch leitfähigen oder zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Verbindungselementen 26 miteinander gekoppelt, sodass hier ein gemessener Wert jeweils übertragen werden kann. Eine nicht näher dargestellte Messstelle könnte somit beispielsweise an jeglichen elektrisch leitfähigen Verbindungselementen 26 vorgesehen sein, sodass gemessene Werte von dem System 24 über diese Messstelle entsprechend detektiert und weitergeleitet werden kann. Das System 24 ist auf einem flexiblem Gegenstand 28 angeordnet. Der flexible Gegenstand 28 kann beispielsweise eine Folie oder eine Matte sein. Das System 24 ist auf der dem Betrachter der 5 zugewandten Oberfläche des Gegenstands 28 angeordnet. Der flexible Gegenstand 28 ist im Wesentlichen beispielhaft rechteckig dargestellt, wobei eine s-förmige Verbiegung angedeutet ist. Mit anderen Worten ist der Gegenstand 28 auf dem das System 24 angeordnet ist, verbogen dargestellt, sodass ein konvexer Bereich in Richtung des Betrachters auf der linken Seite bezogen auf die Bildebene dargestellt ist und sich ein konkaver Bereich an den konvexen Bereich auf der rechten Seite bezogen auf die Bildebene anschließt. Schematisch angedeutet ist das System 24 so dargestellt, dass dieser verbogene Verlauf des Gegenstands 24 im Wesentlichen auch von dem System 24 beziehungsweise von den einzelnen Sensorvorrichtungen 10 eingehalten wird. Das System 24 ist also mit den einzelnen Sensorvorrichtungen 10 derart flexibel, dass je nach Einsatz und Anwendungsgebiet eine hohe Flexibilität erreicht werden kann, wobei somit auch während einer Formveränderung des Gegenstands 24 während eines Einsatz mittels des angeordneten Systems 24 zuverlässig und präzise entsprechende Messwerte erhoben werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sensorvorrichtung
- 12
- Membranelement
- 14
- Rahmenelement
- 16
- Oberseite
- 18
- Unterseite
- 20
- neutrale Faser
- 22
- Formgedächtnislegierungs-Element
- 24
- System
- 26
- Verbindungselement
- 28
- Gegenstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004030380 B4 [0004]
- DE 10101180 A1 [0005]
- DE 102010032690 A1 [0006]
