DE102020100861A1 - Measuring device for determining a dielectric value - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messgerät (1) zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes eines Mediums (2), bei dem keine der Komponenten in das Medium (2) hineinragen muss. Hierzu basiert das Messgerät (1) auf einer Antennen-Anordnung (11), die zumindest zwei unterschiedlich lange und speziell angeordnete Spulenkerne (111, 111') umfasst. Dabei ist zur Einprägung eines Hochfrequenz-Signals (SHF) auf mindestens einen der Spulenkerne (111, 111') eine Spule (113, 113') aufgewickelt. Der Dielektrizitätswert wird durch Abgreifen eines entsprechenden Empfangssignals rHFan der bzw. den Spulen (113, 113') ermittelt. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung der Magnete (111, 111') bzw. der Spulen (113, 113') kann die Antennen-Anordnung (11) zum Medium (2) hin flach abschließend realisiert werden, wobei das Nahfeld des Hochfrequenz-Signals (SHF) zu Bestimmung des Dielektrizitätswertes dennoch ausreichend tief in das Medium (2) eindringen kann.The invention relates to a measuring device (1) for determining the dielectric value of a medium (2), in which none of the components have to protrude into the medium (2). For this purpose, the measuring device (1) is based on an antenna arrangement (11) which comprises at least two specially arranged coil cores (111, 111 ') of different lengths. A coil (113, 113 ') is wound onto at least one of the coil cores (111, 111') to impress a high-frequency signal (SHF). The dielectric value is determined by tapping off a corresponding received signal rHFan the coil or coils (113, 113 '). This arrangement according to the invention of the magnets (111, 111 ') or the coils (113, 113') allows the antenna arrangement (11) to be implemented flat towards the medium (2), with the near field of the high-frequency signal (SHF ) can nevertheless penetrate sufficiently deep into the medium (2) to determine the dielectric value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messgerät zur Bestimmung eines Dielektrizitätswertes eines Mediums.The invention relates to a measuring device for determining a dielectric value of a medium.

In der Automatisierungstechnik, insbesondere zur Prozessautomatisierung werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung diverser Messgrößen dienen. Bei der zu erfassenden Messgröße kann es sich beispielsweise um einen Füllstand, einen Durchfluss, einen Druck, die Temperatur, den pH-Wert, das Redoxpotential, eine Leitfähigkeit oder den Dielektrizitätswert eines Mediums in einer Prozessanlage handeln. Zur Erfassung der entsprechenden Messwerte umfassen die Feldgeräte jeweils geeignete Sensoren bzw. basieren auf geeigneten Mess-Verfahren. Eine Vielzahl verschiedener Feldgeräte-Typen wird von der Firmen-Gruppe Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.In automation technology, in particular for process automation, field devices are often used that are used to record various measured variables. The measured variable to be recorded can be, for example, a level, a flow rate, a pressure, the temperature, the pH value, the redox potential, a conductivity or the dielectric value of a medium in a process plant. To acquire the corresponding measured values, the field devices each include suitable sensors or are based on suitable measurement methods. A large number of different types of field devices are manufactured and sold by the Endress + Hauser group of companies.

Die Bestimmung des Dielektrizitätswertes (auch bekannt als „Dielektrizitätszahl“ oder „Relative Permittivität“) diverser Medien ist sowohl bei Feststoffen, als auch bei flüssigen und gasförmigen Füllgütern, wie beispielsweise Treibstoffen, Abwässern, Gasen oder Chemikalien von großem Interesse, da dieser Wert einen zuverlässigen Indikator für Verunreinigungen, den Feuchtegehalt, die Stoffkonzentration bzw. die Stoffzusammensetzung darstellen kann. Mögliche Messprinzipien zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes bestehen darin, die Amplitude, die Phasenverschiebung oder die Signal-Laufzeit von Hochfrequenz-Signalen zu messen. Hierbei wird ein Hochfrequenz-Signal mit einer definierten Frequenz bzw. innerhalb eines definierten Frequenzbandes in das Medium eingekoppelt und ein entsprechendes Empfangssignal bezüglich seiner Amplitude, Phasenlage oder Signallaufzeit in Bezug zum ausgesendeten Hochfrequenz-Signal ausgewertet. Dabei bezieht sich der Begriff „Hochfrequenz-Signal“ bzw. „Radar“ im Kontext dieser Patentanmeldung auf entsprechende Signale mit Frequenzen zwischen 0.1 GHz und 30 GHz.The determination of the dielectric value (also known as "dielectric constant" or "relative permittivity") of various media is of great interest for solids as well as for liquid and gaseous filling goods such as fuels, waste water, gases or chemicals, as this value is a reliable one Indicator for impurities, the moisture content, the substance concentration or the substance composition can represent. Possible measuring principles for determining the dielectric value are to measure the amplitude, the phase shift or the signal transit time of high-frequency signals. Here, a high-frequency signal with a defined frequency or within a defined frequency band is coupled into the medium and a corresponding received signal is evaluated with regard to its amplitude, phase position or signal propagation time in relation to the transmitted high-frequency signal. The term “high frequency signal” or “radar” in the context of this patent application refers to corresponding signals with frequencies between 0.1 GHz and 30 GHz.

Ein phasenbasiertes Dielektrizitätswert-Messgerät wird beispielsweise in der Veröffentlichungsschrift DE 10 2017 130728 A1 . Hierbei wird der Effekt genutzt, dass die Signalgeschwindigkeit und somit die Phasenlage entlang einer Mess-Sonde einer vom Dielektrizitätswert desjenigen Mediums abhängt, das entlang der Mess-Sonde vorherrscht. Prinzipiell wird hierbei zwischen einer relativen und einer absoluten Phasenmessung unterschieden, wobei im Falle einer absoluten Phasenmessung zusätzlich eine so genannte Quadranten-Korrektur durchgeführt wird.A phase-based dielectric value measuring device is described, for example, in the publication DE 10 2017 130728 A1 . This makes use of the effect that the signal speed and thus the phase position along a measuring probe depends on the dielectric value of the medium that prevails along the measuring probe. In principle, a distinction is made here between a relative and an absolute phase measurement, with what is known as a quadrant correction being carried out in the case of an absolute phase measurement.

Zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes mittels Signallaufzeit-Messung kann beispielsweise das TDR-Prinzip (TDR ist ein Akronym für „Time Domain Reflectometry“; zu Deutsch „Zeitbereichsreflektometrie“) angewendet werden. Bei diesem Messprinzip sendet der Sensor ein pulsförmiges Hochfrequenz-Signal mit einer Frequenz zwischen 0,1 GHz und 150 GHz entlang einer elektrisch leitfähigen Mess-Sonde aus und misst die Laufzeit des Pulses bis zum Empfang des reflektierten Hochfrequenz-Signals. Dabei wird der Effekt genutzt, dass die Pulslaufzeit abhängig vom Dielektrizitätswert desjenigen Stoffes ist, der die Mess-Sonde umgibt. Beschrieben ist das Funktionsprinzip von TDR-Sensoren beispielsweise in der Veröffentlichungsschrift EP 0622 628 A2 . TDR-Sensoren werden in zahlreichen Ausführungsformen beispielsweise von der Firma IMKO Mikromodultechnik GmbH vertrieben. Vorteilhaft an TDR-Sensoren ist außerdem, dass neben dem Dielektrizitätswert potentiell auch der dielektrische Verlustfaktor des Stoffes bestimmt werden kann.For example, the TDR principle (TDR is an acronym for “Time Domain Reflectometry”) can be used to determine the dielectric value by means of signal propagation time measurement. With this measuring principle, the sensor sends a pulse-shaped high-frequency signal with a frequency between 0.1 GHz and 150 GHz along an electrically conductive measuring probe and measures the duration of the pulse until the reflected high-frequency signal is received. This makes use of the effect that the pulse transit time is dependent on the dielectric value of the substance that surrounds the measuring probe. The functional principle of TDR sensors is described, for example, in the publication EP 0622 628 A2 . TDR sensors are sold in numerous embodiments, for example by the company IMKO Mikromodultechnik GmbH. Another advantage of TDR sensors is that, in addition to the dielectric value, the dielectric loss factor of the material can potentially also be determined.

Unabhängig vom Messprinzip muss die Mess-Sonde des Messgerätes bei den gängigen Realisierungsvarianten in das Medium hineinstehen, damit das Medium bzw. dessen Dielektrizitätswert Einfluss auf die Phasen- oder Laufzeit-Messung hat. Insbesondere, wenn der Dielektrizitätswert in engen Rohren oder in Behältern mit Rührwerken oder Vergleichbarem zu messen ist, ist eine geeignete Montage des Messgerätes am Behälter gegebenenfalls nicht möglich. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Messgerät zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes eines bereitzustellen, bei dem keine der Komponenten in das Medium hineinstehen muss.Regardless of the measuring principle, the measuring probe of the measuring device must protrude into the medium in the common implementation variants so that the medium or its dielectric value has an influence on the phase or transit time measurement. In particular, if the dielectric value is to be measured in narrow pipes or in containers with agitators or something similar, it may not be possible to mount the measuring device appropriately on the container. The invention is therefore based on the object of providing a measuring device for determining the dielectric value of a device in which none of the components have to protrude into the medium.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Messgerät zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes eines Mediums. Hierzu umfasst das Messgerät zumindest folgende Komponenten:

  • - Eine Antennen-Anordnung, bestehend aus:
    • ◯ Zumindest zwei Spulenkernen mit
      • • einer überwiegend geraden Achse, die jeweils eine unterschiedliche Achslänge und einen entsprechenden Achs-Mittelpunkt aufweisen, und mit
      • • endseitigen Abwinklungen an den Achs-Enden,
      wobei die zumindest zwei Spulenkerne derart angeordnet sind,
      • • dass die Achs-Mittelpunkte auf einem gemeinsamen Normalenvektor liegen,
      • • dass die Achsen der Spulenkerne in jeweils einer Ebene, welche jeweils orthogonal zum Normalenvektor verläuft, ausgerichtet sind, und
      • • dass die Abwinklungen in etwa parallel zum Normalenvektor verlaufen, und
      • • dass, sofern das Messgerät mit gen Medium gerichtetem Normalenvektor angeordnet ist, die Spulenkerne mit zunehmender Achslänge weiter vom Medium entfernt sind, und
    • ◯ zumindest einer Spule, die auf einen der Spulenkerne aufgewickelt ist,
  • - eine Signalerzeugungs-Einheit, die ausgelegt ist, um in zumindest eine der zumindest einen Spule ein Hochfrequenz-Signal einzukoppeln, und
  • - eine Auswertungs-Einheit, die ausgelegt ist, um
    • ◯ aus zumindest einer der zumindest einen Spule ein Empfangssignal auszukoppeln, und um
    • ◯ anhand des Empfangssignals, insbesondere einer Phasenlage oder einer Amplitude des Empfangssignals, den Dielektrizitätswert zu bestimmen.
The invention solves this problem with a measuring device for determining the dielectric value of a medium. For this purpose, the measuring device comprises at least the following components:
  • - An antenna arrangement consisting of:
    • ◯ At least two coil cores with
      • • a predominantly straight axis, each with a different axis length and a corresponding axis center point, and with
      • • end bends at the axle ends,
      wherein the at least two coil cores are arranged in such a way
      • • that the center points of the axes lie on a common normal vector,
      • • that the axes of the coil cores are each aligned in a plane which is orthogonal to the normal vector, and
      • • that the bends run roughly parallel to the normal vector, and
      • • that, if the measuring device is arranged with a normal vector directed towards the medium, the coil cores are further away from the medium with increasing axial length, and
    • ◯ at least one coil that is wound onto one of the coil cores,
  • a signal generation unit which is designed to couple a high-frequency signal into at least one of the at least one coil, and
  • - An evaluation unit which is designed to
    • ◯ to decouple a received signal from at least one of the at least one coil, and to
    • ◯ to determine the dielectric value on the basis of the received signal, in particular a phase position or an amplitude of the received signal.

Dabei kann entweder auf jeden der Spulenkerne jeweils eine Spule aufgewickelt sein, oder zumindest derjenige/diejenigen Spulenkern/-kerne, auf die keine Spule aufgewickelt ist/sind, wird/werden als Permanentmagnet ausgelegt. Durch diese erfindungsgemäßen Anordnung der Magnete bzw. der Spulen kann eine zum Medium hin flach abschließende Antennen-Anordnung realisiert werden, mit der das Nahfeld des Hochfrequenz-Signals zu Bestimmung des Dielektrizitätswertes hinreichend tief in das Medium eindringen kann.Either a coil can be wound onto each of the coil cores, or at least that / those coil cores / cores on which no coil is / are wound is / are designed as a permanent magnet. This inventive arrangement of the magnets or the coils allows an antenna arrangement to be realized that closes flatly towards the medium and with which the near field of the high-frequency signal can penetrate the medium sufficiently deep to determine the dielectric value.

Unter dem Begriff „Einheit” wird im Rahmen der Erfindung prinzipiell jede elektronische Schaltung verstanden, die für den angedachten Einsatzzweck geeignet ausgelegt ist. Es kann sich also je nach Anforderung um eine Analogschaltung zur Erzeugung bzw. Verarbeitung entsprechender analoger Signale handeln. Es kann sich jedoch auch um eine Digitalschaltung wie einem FPGA oder einen Speichermedium in Zusammenwirken mit einem Programm handeln. Dabei ist das Programm ausgelegt, die entsprechenden Verfahrensschritte durchzuführen bzw. die notwendigen Rechenoperationen der jeweiligen Einheit anzuwenden. In diesem Kontext können verschiedene elektronische Einheiten des Dielektrizitätswert-Messgerätes im Sinne der Erfindung potentiell auch auf einen gemeinsamen physikalischen Speicher zurückgreifen bzw. mittels derselben physikalischen Digitalschaltung betrieben werden.In the context of the invention, the term “unit” is understood to mean in principle any electronic circuit that is designed to be suitable for the intended use. Depending on the requirements, it can therefore be an analog circuit for generating or processing corresponding analog signals. However, it can also be a digital circuit such as an FPGA or a storage medium in conjunction with a program. The program is designed to carry out the corresponding process steps or to apply the necessary arithmetic operations of the respective unit. In this context, different electronic units of the dielectric value measuring device in the sense of the invention can potentially also access a common physical memory or be operated by means of the same physical digital circuit.

Damit das Nahfeld des Hochfrequenz-Signals hinreichend tief in das Medium eindringt, ist es vorteilhaft, wenn das Messgerät vier oder mehr Spulenkerne umfasst. Zum gleichen Zweck ist es außerdem vorteilhaft, wenn die zumindest zwei Spulenkerne in Bezug zum Normalenvektor in einem Abstand von höchstens 1/2 der jeweils kürzeren Achslänge zueinander angeordnet sind. Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn die zumindest zwei Spulenkerne in Bezug zum Normalenvektor insbesondere um einen definierten Winkel zueinander verdreht sind. Hierdurch wird das Volumen des durchdrungenen Mediums erhöht. Dabei ist es zu einer symmetrischen Feld-Verteilung vorteilhaft, wenn der jeweilige Winkel 360°, geteilt durch zweimal die Anzahl an Spulenkernen beträgt, bzw. wenn die Verdrehung pro Spulenkern mit zunehmender Achslänge bzw. mit zunehmendem Abstand zum Medium im oder gegen den Uhrzeigersinn monoton zunimmt.So that the near field of the high-frequency signal penetrates sufficiently deeply into the medium, it is advantageous if the measuring device comprises four or more coil cores. For the same purpose it is also advantageous if the at least two coil cores are arranged in relation to the normal vector at a distance of at most 1/2 of the respective shorter axial length from one another. In addition, it is advantageous if the at least two coil cores are rotated with respect to the normal vector, in particular by a defined angle to one another. This increases the volume of the penetrated medium. It is advantageous for a symmetrical field distribution if the respective angle is 360 ° divided by twice the number of coil cores, or if the rotation per coil core is monotonous with increasing axis length or with increasing distance from the medium clockwise or counterclockwise increases.

Sofern auf mehr als einen Spulenkern eine Spule aufgewickelt ist, kann das Messgerät außerdem eine entsprechend ausgelegte Phasenverzögerungseinheit umfassen, mittels der das Hochfrequenz-Signal unter einer definierten Phasenverschiebung in die Spulen einkoppelbar ist. Hierbei ist die Phasenverzögerungseinheit vorzugsweise derart auszulegen, dass die jeweilige Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Spulen 360°, geteilt durch die Anzahl an Spulen beträgt, bzw. dass die Absolut-Phasenverschiebung in Bezug zur Phasenlage des Hochfrequenz-Signals am kürzesten Spulenkern pro Spulenkern mit zunehmender Achslänge monoton zunimmt. Auch hierdurch wird eine tiefere Eindringung des Hochfrequenz-Signals in das Medium bewirkt. Zur Erzielung dieses Effektes kann die Signalerzeugungs-Einheit außerdem so ausgelegt werden, dass das Hochfrequenz-Signal in die Spule desjenigen Spulenkerns, der die größte Achslänge aufweist, in Bezug zu den Amplituden des Hochfrequenz-Signals an den anderen Spulen mit der größten Amplitude eingekoppelt wird, bzw. dass das Hochfrequenz-Signal in die Spule desjenigen Spulenkerns, der die kleinste Achslänge aufweist, in Bezug zu den Amplituden des Hochfrequenz-Signals an den anderen Spulen mit der geringsten Amplitude eingekoppelt wird. Es versteht sich von selbst, dass das Messgerät bei solch einer Auslegung mehrere Spulen umfassen muss.If a coil is wound onto more than one coil core, the measuring device can also include a correspondingly designed phase delay unit by means of which the high-frequency signal can be coupled into the coils with a defined phase shift. The phase delay unit should preferably be designed in such a way that the respective phase shift between the individual coils is 360 ° divided by the number of coils, or that the absolute phase shift in relation to the phase position of the high-frequency signal on the shortest coil core per coil core with increasing axis length increases monotonically. This also causes the high-frequency signal to penetrate deeper into the medium. To achieve this effect, the signal generation unit can also be designed in such a way that the high-frequency signal is coupled into the coil of the coil core with the greatest axial length in relation to the amplitudes of the high-frequency signal at the other coils with the greatest amplitude , or that the high-frequency signal is coupled into the coil of the coil core that has the smallest axial length in relation to the amplitudes of the high-frequency signal at the other coils with the lowest amplitude. It goes without saying that the measuring device must include several coils in such a design.

Die Frequenz, mit der das Hochfrequenz-Signal erzeugt wird, ist prinzipiell in Abhängigkeit des Dielektrizitätswert-Messbereichs zu wählen. Bei einem Messbereich des Dielektrizitätswertes zwischen 2 und 140 (umfasst neben wässrigen Medien Gase mit 1 bis 1,5 und ölige Messmedien mit 2 bis 20) ist die Signalerzeugungs-Einheit entsprechend auszulegen, um das elektrische Hochfrequenz-Signal mit einer Frequenz zwischen 0,1 GHz und 30 GHz zu erzeugen. Bei wässrigen Medien, deren Dielektrizitätswert ca. 80 bis 100 beträgt, ist das Hochfrequenz-Signal vorzugsweise entsprechend mit einer Frequenz zwischen 5 GHz und 8 GHz zu erzeugen. Auch die Achslänge der Spulenkerne ist unter anderem in Abhängigkeit des Dielektrizitätswert-Messbereichs zu wählen. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, wenn sich die Achslängen um eine Längendifferenz zwischen jeweils 1/5 und 2/5, insbesondere zwischen 3/10 und 4/10 unterscheiden.The frequency with which the high-frequency signal is generated is to be selected in principle depending on the dielectric value measuring range. With a measuring range of the dielectric value between 2 and 140 (in addition to aqueous media, it includes gases with 1 to 1.5 and oily media with 2 to 20), the signal generation unit must be designed accordingly to generate the electrical high-frequency signal with a frequency between 0.1 GHz and 30 GHz. In the case of aqueous media, the dielectric value of which is approximately 80 to 100, the high-frequency signal should preferably be generated at a frequency between 5 GHz and 8 GHz. The axis length of the coil cores is also to be selected depending on the dielectric value measuring range, among other things. Is advantageous in this Relationship when the axis lengths differ by a length difference between 1/5 and 2/5, in particular between 3/10 and 4/10.

Korrespondierend zu dem erfindungsgemäßen Dielektrizitätswert-Messgerät gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten wird die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt außerdem durch ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb des Messgerätes gelöst. Demnach umfasst das Verfahren zumindest folgende Verfahrensschritte:

  • - Einkoppeln des Hochfrequenz-Signals in zumindest eine der zumindest einen Spule,
  • - Auskoppeln eines entsprechenden Empfangssignals aus zumindest einer der zumindest einen Spule, und
  • - Bestimmung des Dielektrizitätswertes anhand des Empfangssignals.
Corresponding to the dielectric value measuring device according to the invention according to one of the embodiment variants described above, the object on which the invention is based is also achieved by a corresponding method for operating the measuring device. Accordingly, the process comprises at least the following process steps:
  • - Coupling of the high-frequency signal into at least one of the at least one coil,
  • Decoupling of a corresponding received signal from at least one of the at least one coil, and
  • - Determination of the dielectric value based on the received signal.

Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

  • 1: Ein erfindungsgemäßes Dielektrizitätswert-Messgerät an einem Behälter,
  • 2: einen schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Messgerätes, und
  • 3: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Antennen-Anordnung.
The invention is explained in more detail with the aid of the following figures. It shows:
  • 1 : A dielectric value measuring device according to the invention on a container,
  • 2 : a schematic structure of the measuring device according to the invention, and
  • 3 : a plan view of the antenna arrangement according to the invention.

Zum allgemeinen Verständnis des erfindungsgemäßen Dielektrizitätswert-Messgerätes 1 ist in 1 eine schematische Anordnung des Messgerätes 1 an einem Behälter 3, der mit einem Medium 2 befüllt ist, gezeigt: Zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes des Mediums 2 ist das Messgerät 1 seitlich an einem Anschluss des Behälters 3, bspw. einem Flanschanschluss befestigt. Bei dem Medium 2 kann es sich um Flüssigkeiten wie Getränke, Lacke, Zement oder Treibstoffe, wie Flüssiggase oder Mineralöle handeln. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung des Messgerätes 1 bei Schüttgutförmigen Medien 2, wie bspw. Getreide.For a general understanding of the dielectric value measuring device according to the invention 1 is in 1 a schematic arrangement of the measuring device 1 on a container 3 that with a medium 2 is filled, shown: To determine the dielectric value of the medium 2 is the measuring device 1 on the side of a connection on the container 3 , e.g. attached to a flange connection. With the medium 2 it can be liquids such as beverages, paints, cement or fuels such as liquefied gases or mineral oils. However, it is also conceivable to use the measuring device 1 for media in bulk 2 such as grain.

Das Messgerät 1 kann optional mit einer übergeordneten Einheit 4, wie zum Beispiel einem Prozessleitsystem verbunden sein. Als Schnittstelle kann etwa „PROFIBUS“, „HART“, „Wireless HART“ oder „Ethernet“ implementiert sein. Hierüber kann der Dielektrizitätswert als Betrag, oder komplexwertig mit Realteil und Imaginärteil übermittelt werden. Es können aber auch anderweitige Informationen über den allgemeinen Betriebszustand des Messgerätes 1 kommuniziert werden.The measuring device 1 can optionally with a parent unit 4th , such as a process control system. "PROFIBUS", "HART", "Wireless HART" or "Ethernet" can be implemented as the interface. This can be used to transmit the dielectric value as an amount or as a complex value with real part and imaginary part. However, other information about the general operating status of the measuring device can also be provided 1 communicated.

Wie in 1 schematisch dargestellt ist, umfasst das Messgerät 1 zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes eine Antennen-Anordnung 11. Dabei wird die Antennen-Anordnung 11 von einer für elektromagnetische Hochfrequenz-Signale SHF durchlässige Wandung derart vom Medium 2 abgetrennt, dass das Messgerät 1 nach der Installation in etwa formschlüssig zur Behälter-Innenwand hin abschließt, so dass sich keine Komponenten des Messgerätes 1 in das Innere des Behälters 3 erstrecken.As in 1 is shown schematically, comprises the measuring device 1 an antenna arrangement to determine the dielectric value 11 . The antenna arrangement 11 from a wall permeable to electromagnetic high-frequency signals SHF in such a way from the medium 2 disconnected that the meter 1 after installation, closes with a form fit to the inner wall of the container, so that no components of the measuring device 1 inside the container 3 extend.

Die Antennen-Anordnung 11 ist erfindungsgemäß so ausgelegt, dass sie das zur Dielektrizitätswert-Bestimmung erforderliche Hochfrequenz-Signal SHF als elektromagnetisches Nahfeld in das Medium 2 abstrahlt. Wie in 2 gezeigt ist, basiert die Antennen-Anordnung 11 hierfür auf zwei Spulen 113, 113', die jeweils auf einem Spulenkern 111, 111' aufgewickelt sind. Dabei weisen die Spulen 113, 113' bzw. deren Spulenkerne 111, 111' eine gerade Achse auf, wobei die Achslängen I111 , I111 , jeweils verschieden sind. Wie aus 2 ersichtlich wird, liegen die entsprechenden Achs-Mittelpunkte m111 , m111 , der Achsen auf einem gemeinsamen Normalenvektor ň, wobei die zwei Spulenkerne 111, 111' derart parallel angeordnet sind, dass die Achsen der Spulen 113, 113' in parallelen Ebenen, welche jeweils orthogonal zum Normalenvektor ň verlaufen, ausgerichtet sind.The antenna arrangement 11 is designed according to the invention in such a way that it sends the high-frequency signal SHF required to determine the dielectric value into the medium as an electromagnetic near field 2 radiates. As in 2 is based on the antenna arrangement 11 for this on two spools 113 , 113 ' , each on a bobbin 111 , 111 ' are wound up. The coils point 113 , 113 ' or their coil cores 111 , 111 ' a straight axis, the axis lengths I 111 , I 111 , are each different. How out 2 can be seen, the corresponding axis centers are located m 111 , m 111 , the axes on a common normal vector ň , the two coil cores 111 , 111 ' are arranged in parallel such that the axes of the coils 113 , 113 ' in parallel planes, which are each orthogonal to the normal vector ň run, are aligned.

An beiden Enden der Achsen umfassen die zwei Spulenkerne 111, 111' endseitige Abwinklungen 112, 112' um jeweils 90°. Dementsprechend sind die Spulenkerne 111, 111' wiederum so angeordnet, dass die Abwinklungen 112, 112' parallel zum Normalenvektor ň verlaufen. Im Gegensatz zu der in 2 gezeigten Darstellung können die Abwinklungen 112, 112' zum jeweiligen Achs-Ende hin auch einen abgerundeten Übergang aufweisen.At both ends of the axles, the two coil cores comprise 111 , 111 ' end bends 112 , 112 ' by 90 ° each time. The coil cores are accordingly 111 , 111 ' again arranged so that the bends 112 , 112 ' parallel to the normal vector ň run away. In contrast to the in 2 The illustration shown can be the bends 112 , 112 ' also have a rounded transition towards the respective end of the axle.

Die zwei Spulenkerne 111, 111' sind innerhalb der Antennen-Anordnung 11 erfindungsgemäß so angeordnet, dass, wenn das Messgerät 1 mit gen Medium 2 gerichtetem Normalenvektor ň am Behälter 3 befestigt ist (wie es in 2 symbolisiert ist), die Spulenkerne 111, 111' mit zunehmender Achslänge I111 < I111 , weiter vom Medium 2 entfernt sind. Sofern das Messgerät 1 so ausgerichtet ist, dass der Normalenvektor ň gen Medium 2 zeigt, sind entsprechend auch die Abwinklungen 112, 112' der Spulenkerne 111, 111' gen Medium 2 ausgerichtet. Dieser erfindungsgemäße Auslegung der Antennen-Anordnung 11 ermöglicht es, dass das Hochfrequenz-Signal SHF zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes hinreichend tief in das Medium 2 eindringen kann, ohne dass irgendeine Komponente des Messgerätes 1 in das Medium 2 hineinragen muss.The two coil cores 111 , 111 ' are within the antenna arrangement 11 according to the invention arranged so that when the measuring device 1 with gene medium 2 directed normal vector ň on the container 3 attached (as it is in 2 is symbolized), the coil cores 111 , 111 ' with increasing axis length I 111 < I 111 , further from the medium 2 are away. Unless the measuring device 1 is oriented so that the normal vector ň gen medium 2 shows, the bends are accordingly 112 , 112 ' the coil cores 111 , 111 ' gen medium 2 aligned. This inventive design of the antenna arrangement 11 enables the high-frequency signal SHF to penetrate sufficiently deep into the medium to determine the dielectric value 2 can penetrate without any component of the measuring device 1 in the medium 2 must protrude.

Angesteuert werden die zwei Spulen 113, 113' bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Antennen-Anordnung 11 von einer Signalerzeugungs-Einheit 11, die das Hochfrequenz-Signal SHF erzeugt. Hierzu kann die Signalerzeugungs-Einheit 11 beispielsweise auf einem entsprechenden Hochfrequenz-Oszillator, wie beispielsweise einem spannungsgesteuerten Oszillator basieren.The two coils are controlled 113 , 113 ' at the in 2 shown embodiment of the antenna arrangement 11 from a signal generation unit 11 that generates the high-frequency signal SHF. The signal generation unit can do this 11 for example on a corresponding High frequency oscillator, such as a voltage controlled oscillator based.

Durch die erfindungsgemäße Auslegung der Spulen 113, 113' sind deren Impedanzen abhängig vom Dielektrizitätswert des Mediums 2. Ein Empfangs-Signal rHF , dass durch das Hochfrequenz-Signal SHF in den Spulen 113, 113' induziert wird, kann dementsprechend zur Ermittlung des Dielektrizitätswertes herangezogen werden. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsvariante wird das Empfangs-Signal rHF lediglich an der hinteren, längere Spule 113 abgegriffen. Hierzu ist diese Spule 113 über eine Sende-/Empfangsweiche 14 mit einer Auswertungs-Einheit 13 verbunden. Im Sinne der Erfindung ist es jedoch ebenfalls denkbar, dass Empfangs-Signal rHF zusätzlich oder alternativ auch an der vorderen Spule 113' abzugreifen. Dabei kann die Auswertungs-Einheit 13 den Realteil des Dielektrizitätswertes anhand der Phase oder der Laufzeit des Empfangssignals rHF bestimmen. Der Imaginärteil des Dielektrizitätswertes ist über die Amplitude bzw. die Dämpfung des Empfangssignals bestimmbar.Due to the design of the coils according to the invention 113 , 113 ' their impedances are dependent on the dielectric value of the medium 2 . A received signal r HF that by the high frequency signal SHF in the coils 113 , 113 ' is induced, can accordingly be used to determine the dielectric value. At the in 2 The embodiment variant shown is the receive signal r HF only on the rear, longer spool 113 tapped. This is what this coil is for 113 via a send / receive switch 14th with an evaluation unit 13th connected. In the context of the invention, however, it is also conceivable that the received signal r HF additionally or alternatively also on the front spool 113 ' to tap. The evaluation unit 13th the real part of the dielectric value based on the phase or the transit time of the received signal r HF determine. The imaginary part of the dielectric value can be determined via the amplitude or the attenuation of the received signal.

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsvariante wird das Hochfrequenz-Signal SHF nicht phasengleich in die zwei Spulen 113, 113' eingespeist, sondern mit einer definierten Phasenverschiebung φ von vorzugsweise 180°, also 360° geteilt durch die Anzahl an Spulen 113, 113' pro Antennen-Anordnung. Hierzu ist zwischen der Signalerzeugungs-Einheit 12 und den Spulen 113, 113' eine Phasenverzögerungseinheit 15 zwischengeschaltet. Realisiert werden kann die Phasenverzögerungseinheit 15 beispielsweise auf Basis einer Leitungs-Verästelung mit entsprechend verschieden langen Signalweglängen. Vorteilhaft an einer phasenverschobenen Ansteuerung ist, dass das Magnetfeld der Spulen 113, 113' hierdurch tiefer in das Medium 2 eindringt und somit die Auflösung der Dielektrizitätswert-Messung erhöht wird.At the in 2 The embodiment variant shown, the high-frequency signal SHF is not in phase in the two coils 113 , 113 ' fed in, but with a defined phase shift φ of preferably 180 °, i.e. 360 ° divided by the number of coils 113 , 113 ' per antenna arrangement. For this purpose is between the signal generation unit 12th and the coils 113 , 113 ' a phase delay unit 15th interposed. The phase delay unit can be implemented 15th for example on the basis of a line branching with signal path lengths of different lengths. The advantage of a phase-shifted control is that the magnetic field of the coils 113 , 113 ' thereby deeper into the medium 2 penetrates and thus the resolution of the dielectric value measurement is increased.

Eine weitere Möglichkeit, die Auflösung auf diese Art zu erhöhen, besteht im Gegensatz zu der in 2 gezeigten Ausführungsvariante der Antennen-Anordnung 11 darin, mehr als zwei Spulenkerne 111, 111' zu verwenden. Ideal sind diesbezüglich mindestens vier Spulenkerne 111, 111', die wiederum mit zunehmender Achslänge in Bezug zum Medium 2 entsprechend hintereinander angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist es im Rahmen der Erfindung nicht essentiell, dass auf alle Spulenkerne 111, 111' eine Spule 113, 113' aufgewickelt ist. Vielmehr müssen lediglich diejenigen Spulenkerne 111, 111', die keine Spule 113, 113' umfassen, als Permanentmagnete ausgeführt sein. Alle Spulenkerne 113, 113' auf die eine Spule 113, 113' aufgewickelt sind, können beispielsweise auch aus einem para- oder diamagnetischen Material beschaffen sein.Another way to increase the resolution in this way is in contrast to that in 2 shown embodiment of the antenna arrangement 11 in it, more than two coil cores 111 , 111 ' to use. In this regard, at least four coil cores are ideal 111 , 111 ' which in turn increases with the axis length in relation to the medium 2 are arranged accordingly one behind the other. In this context, it is not essential in the context of the invention that all coil cores 111 , 111 ' a coil 113 , 113 ' is wound up. Rather, only those coil cores need 111 , 111 ' who have no coil 113 , 113 ' include, be designed as permanent magnets. All coil cores 113 , 113 ' on the one reel 113 , 113 ' are wound, can for example also be made of a para- or diamagnetic material.

In 3 ist eine weitergehende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennen-Anordnung 11 gezeigt. Hierbei verlaufen die Achsen der zwei Spulenkerne 111, 111' nicht parallel zueinander, sondern die Achsen der zwei Spulenkerne 111, 111' sind in Bezug zum Normalenvektor ň um einen definierten Winkel α von 90° zueinander verdreht. Hierdurch wird das Volumen des Mediums 2, das von dem Nahfeld der Spulen 113, 113' durchdrungen wird, erhöht. Bei mehr als zwei Spulenkernen 111, 111' kann der Winkel α zwischen den einzelnen Kernen prinzipiell entsprechend 360°, geteilt durch zweimal die Anzahl an Spulenkernen 113, 113' konzipiert werden, also beispielsweise α = 45° bei vier Spulen 113, 113' pro Antennen-Anordnung. Hierdurch wird wiederum eine möglichst homogene Feldverteilung sichergestellt.In 3 is a further embodiment of the antenna arrangement according to the invention 11 shown. The axes of the two coil cores run here 111 , 111 ' not parallel to each other, but the axes of the two coil cores 111 , 111 ' are in relation to the normal vector ň at a defined angle α rotated by 90 ° to each other. This increases the volume of the medium 2 that of the near field of the coils 113 , 113 ' is penetrated, increases. If there are more than two coil cores 111 , 111 ' can the angle α between the individual cores in principle corresponding to 360 °, divided by twice the number of coil cores 113 , 113 ' be designed, for example α = 45 ° with four coils 113 , 113 ' per antenna arrangement. This in turn ensures a field distribution that is as homogeneous as possible.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
MessgerätMeasuring device
22
Mediummedium
33
Behältercontainer
44th
Übergeordnete EinheitParent unit
1111
Antennen-AnordnungAntenna arrangement
1212th
Signalerzeugungs-EinheitSignal generation unit
1313th
Auswertungs-EinheitEvaluation unit
1414th
Sende-/Empfangs-WeicheTransmit / receive switch
1515th
PhasenverzögerungseinheitPhase delay unit
111, 111'111, 111 '
SpulenkernCoil core
112, 112'112, 112 '
AbwinklungAngulation
113, 113'113, 113 '
SpuleKitchen sink
I111 , I111I111, I111
AchslängeAxle length
m111, m111,m111, m111,
Achs-MittelpunktAxis center point
rHFrHF
EmpfangssignalReceived signal
SHFSHF
Hochfrequenz-SignalHigh frequency signal
ňň
NormalenvektorNormal vector
αα
Winkelangle
φφ
PhasenverschiebungPhase shift

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017130728 A1 [0004]DE 102017130728 A1 [0004]
  • EP 0622628 A2 [0005]EP 0622628 A2 [0005]

Claims (15)

Messgerät zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes eines Mediums (2), umfassend: - Eine Antennen-Anordnung (11), bestehend aus: ◯ Zumindest zwei Spulenkernen (111, 111') mit • einer überwiegend geraden Achse, die jeweils eine unterschiedliche Achslänge (I111, I111') und einen entsprechenden Achs-Mittelpunkt (m111, m111') aufweisen, • endseitigen Abwinklungen (112, 112') an den Achs-Enden, wobei die zumindest zwei Spulenkerne (111, 111') derart angeordnet sind, • dass die Achs-Mittelpunkte (m11, m11') auf einem gemeinsamen Normalenvektor (ň) liegen, • dass die Achsen der Spulenkerne (111, 111') in jeweils einer Ebene, welche jeweils orthogonal zum Normalenvektor (ň) verläuft, ausgerichtet sind, und • dass die Abwinklungen (112, 112') in etwa parallel zum Normalenvektor (ň) verlaufen, und • dass, sofern das Messgerät (1) mit gen Medium (2) gerichtetem Normalenvektor (ň) angeordnet ist, die Spulenkerne (111, 111') mit zunehmender Achslänge (I111 < I111') weiter vom Medium (2) entfernt sind, und ◯ zumindest einer Spule (113, 113'), die auf einen der Spulenkerne (111, 111') aufgewickelt ist, - eine Signalerzeugungs-Einheit (12), die ausgelegt ist, um in zumindest eine der zumindest einen Spule (113, 113') ein Hochfrequenz-Signal (SHF) einzukoppeln, und - eine Auswertungs-Einheit (13), die ausgelegt ist, um ◯ aus zumindest einer der zumindest einen Spule (113, 113') ein Empfangssignal (rHF) auszukoppeln, und um ◯ anhand des Empfangssignals (rHF), insbesondere einer Phasenlage oder einer Amplitude des Empfangssignals (rHF), den Dielektrizitätswert zu bestimmen.Measuring device for determining the dielectric value of a medium (2), comprising: - An antenna arrangement (11), consisting of: ◯ At least two coil cores (111, 111 ') with • a predominantly straight axis, each with a different axis length (I 111 , I 111 ' ) and a corresponding axis center point (m 111 , m 111' ), • end bends (112, 112 ') at the axis ends, the at least two coil cores (111, 111') being arranged in this way , • that the axis centers (m 11 , m 11 ' ) lie on a common normal vector (ň), • that the axes of the coil cores (111, 111') are each in a plane which is orthogonal to the normal vector (ň) , are aligned, and • that the bends (112, 112 ') run approximately parallel to the normal vector (ň), and • that, provided that the measuring device (1) is arranged with the normal vector (ň) directed towards the medium (2), the Coil cores (111, 111 ') with increasing axial length (I 111 <I 111' ) further away from the medium ( 2) are removed, and ◯ at least one coil (113, 113 '), which is wound onto one of the coil cores (111, 111'), - a signal generation unit (12) which is designed to be inserted into at least one of the at least a coil (113, 113 ') to couple a high-frequency signal (SHF), and - an evaluation unit (13) which is designed to ◯ from at least one of the at least one coil (113, 113') a received signal (r HF ) and in order to determine the dielectric value on the basis of the received signal (r HF ), in particular a phase position or an amplitude of the received signal (r HF). Messgerät nach Anspruch 1, wobei auf jeden der Spulenkerne (111, 111') jeweils eine Spule (113, 113') aufgewickelt ist.Measuring device after Claim 1 , a coil (113, 113 ') being wound onto each of the coil cores (111, 111'). Messgerät nach Anspruch 1, wobei zumindest derjenige/diejenigen Spulenkern/-kerne (111, 111'), auf die keine Spule (113, 113') aufgewickelt ist/sind, als Permanentmagnet ausgelegt ist/sind, sofern nicht auf jeden der Spulenkerne (111, 111') eine Spule (113, 113') aufgewickelt ist.Measuring device after Claim 1 , wherein at least that / those coil cores (111, 111 ') on which no coil (113, 113') is / are designed as a permanent magnet, unless on each of the coil cores (111, 111 ') ) a spool (113, 113 ') is wound up. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest vier Spulenkerne (111, 111').Measuring device according to one of the preceding claims, comprising at least four coil cores (111, 111 '). Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei Spulenkerne (111, 111') in Bezug zum Normalenvektor (ň) insbesondere um einen definierten Winkel (α) zueinander verdreht sind.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the at least two coil cores (111, 111 ') are rotated with respect to the normal vector (ň), in particular by a defined angle (α) with respect to one another. Messgerät nach Anspruch 5, wobei der jeweilige Winkel (α) 360°, geteilt durch zweimal die Anzahl an Spulenkernen (111, 111'), beträgt.Measuring device after Claim 5 , the respective angle (α) being 360 ° divided by twice the number of coil cores (111, 111 '). Messgerät nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Verdrehung pro Spulenkern (111, 111') mit zunehmender Achslänge (I111, I111') im oder gegen den Uhrzeigersinn monoton zunimmt.Measuring device after Claim 5 or 6th , the rotation per coil core (111, 111 ') increasing monotonically with increasing axis length (I 111 , I 111' ) clockwise or counterclockwise. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: - Eine Phasenverzögerungseinheit (15), mittels der das Hochfrequenz-Signal (SHF) unter einer definierten Phasenverschiebung (φ) in die Spulen (113, 113') einkoppelbar ist, sofern auf mehr als einen Spulenkern (111, 111') eine Spule (113, 113') aufgewickelt ist.Measuring device according to one of the preceding claims, comprising: - a phase delay unit (15) by means of which the high-frequency signal (S HF ) can be coupled into the coils (113, 113 ') with a defined phase shift (φ), if more than one Coil core (111, 111 ') a coil (113, 113') is wound. Messgerät nach Anspruch 8, wobei die Phasenverzögerungseinheit (15) derart ausgelegt ist, dass die jeweilige Phasenverschiebung (φ) zwischen den einzelnen Spulen (113, 113') 360°, geteilt durch die Anzahl an Spulen (113, 113') beträgt.Measuring device after Claim 8 , wherein the phase delay unit (15) is designed such that the respective phase shift (φ) between the individual coils (113, 113 ') is 360 °, divided by the number of coils (113, 113'). Messgerät nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Phasenverzögerungseinheit (15) derart ausgelegt ist, dass die Absolut-Phasenverschiebung in Bezug zur Phasenlage des Hochfrequenz-Signals (SHF) am kürzesten Spulenkern (111) pro Spulenkern (111, 111') mit zunehmender Achslänge (I111, I111') monoton zunimmt.Measuring device after Claim 8 or 9 , the phase delay unit (15) being designed in such a way that the absolute phase shift in relation to the phase position of the high-frequency signal (S HF ) on the shortest coil core (111) per coil core (111, 111 ') with increasing axis length (I 111 , I 111 ' ) increases monotonically. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalerzeugungs-Einheit (12) ausgelegt ist, das Hochfrequenz-Signal (SHF) in die Spule (112) desjenigen Spulenkerns (111), der die größte Achslänge (I111 < I111') aufweist, in Bezug zu den Amplituden des Hochfrequenz-Signals (SHF) an den anderen Spulen (112') mit der größten Amplitude einzukoppeln, und/oder wobei die Signalerzeugungs-Einheit (12) ausgelegt ist, das Hochfrequenz-Signal (SHF) in die Spule (112') desjenigen Spulenkerns (111'), der die kleinste Achslänge (I111 < I111') aufweist, in Bezug zu den Amplituden des Hochfrequenz-Signals (SHF) an den anderen Spulen (112') mit der geringsten Amplitude einzukoppeln, sofern das Messgerät (1) mehrere Spulen (112, 112') umfasst.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the signal generation unit (12) is designed to feed the high-frequency signal (S HF ) into the coil (112) of that coil core (111) which has the greatest axial length (I 111 <I 111 ' ) has, in relation to the amplitudes of the high-frequency signal (S HF ) to the other coils (112 ') with the greatest amplitude, and / or wherein the signal generation unit (12) is designed to generate the high-frequency signal (S HF ) into the coil (112 ') of that coil core (111') which has the smallest axial length (I 111 <I 111 ' ), in relation to the amplitudes of the high-frequency signal (S HF ) at the other coils (112') to be coupled in with the lowest amplitude, provided that the measuring device (1) comprises several coils (112, 112 '). Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Achslängen (I111, I111') um eine Längendifferenz zwischen jeweils 1/5 und 2/5, insbesondere zwischen 3/10 und 4/10 unterscheiden.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the axis lengths (I 111 , I 111 ' ) differ by a length difference between 1/5 and 2/5, in particular between 3/10 and 4/10. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest zwei Spulenkerne (111, 111') in Bezug zum Normalenvektor (ň) in einem Abstand von höchstens 1/2 der jeweils kürzeren Achslänge (I111') zueinander angeordnet sind.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the at least two coil cores (111, 111 ') are arranged in relation to the normal vector (ň) at a distance of at most 1/2 of the respectively shorter axis length (I 111' ) from one another. Messgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalerzeugungs-Einheit (12) ausgelegt ist, das elektrische Hochfrequenz-Signal (SHF) mit einer Frequenz zwischen 0,1 GHz und 30 GHz, vorzugsweise zwischen 5 GHz und 8 GHz, zu erzeugen.Measuring device according to at least one of the preceding claims, wherein the signal generation unit (12) is designed to generate the electrical high-frequency signal (S HF ) with a frequency between 0.1 GHz and 30 GHz, preferably between 5 GHz and 8 GHz . Verfahren zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes eines Mediums (2) mittels des Messgerätes (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, folgende Verfahrensschritte umfassend: - Einkoppeln des Hochfrequenz-Signals (SHF) in zumindest eine der zumindest einen Spule (111, 111'), - Auskoppeln eines entsprechenden Empfangssignals (rHF) aus zumindest einer der zumindest einen Spule (113, 113'), und - Bestimmung des Dielektrizitätswertes anhand des Empfangssignals (rHF) .Method for determining the dielectric value of a medium (2) by means of the measuring device (1) according to one of the preceding claims, comprising the following method steps: coupling the high-frequency signal (S HF ) into at least one of the at least one coil (111, 111 '), - decoupling a corresponding received signal (r HF ) from at least one of the at least one coil (113, 113 '), and - determining the dielectric value on the basis of the received signal (r HF ).
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