DE102020108103A1 - Liquid / gas medium signal measuring arrangement and associated liquid / gas medium signal measuring method and use - Google Patents

Liquid / gas medium signal measuring arrangement and associated liquid / gas medium signal measuring method and use Download PDF

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Rainer Veyhl
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messanordnung (1), umfassend wenigstens eine Sender-Antenne (4), wenigstens eine Empfänger-Antenne (5), eine Mess- und Steuereinheit (7), Verbindungsleitungen (6) zwischen Antennen und Mess- und Steuereinheit (7), ein Behältnis (2) oder eine Rohrleitung für die Befüllung mit einem Flüssig- oder Gasmedium (3), ein zu bestimmendes Flüssig- oder Gasmedium (3), wobei die Sender-Antenne (4) und die Empfänger-Antenne (5) als Spulen ausgebildet sind, die Sender-Antenne (4) und die Empfänger-Antenne (5) auf verschiedenen Seiten des Flüssig- oder Gasmediums (3) installiert sind, kein direkter Kontakt zwischen dem Flüssig- oder Gasmedium (3) und den Antennen ausgebildet ist, die Mess- und Steuereinheit (7) Mittel aufweist, um elektrische Wechselsignale mit veränderlichen Frequenzen zu generieren, die Sender-Antenne (4) die generierten elektrischen Wechselsignale an die Empfänger-Antenne (5) übermittelt, wobei über Signalunterschiede zwischen Sender-Antenne (4) und Empfänger-Antenne (5) und Vergleich mit Referenzsignalen über die Mess- und Steuereinheit (7) eine qualitative und quantitative Bestimmung der Zusammensetzung des Flüssig oder Gasmediums erfolgt (3).Ferner betrifft die Erfindung ein zugehöriges Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messverfahren sowie eine Verwendung hierfür.The invention relates to a liquid / gas medium signal measuring arrangement (1), comprising at least one transmitter antenna (4), at least one receiver antenna (5), a measuring and control unit (7), connecting lines (6) between antennas and measuring and control unit (7), a container (2) or a pipe for filling with a liquid or gas medium (3), a liquid or gas medium (3) to be determined, the transmitter antenna (4) and the receiver antenna (5) are designed as coils, the transmitter antenna (4) and the receiver antenna (5) are installed on different sides of the liquid or gas medium (3), no direct contact between the liquid or gas medium (3) and the antennas, the measuring and control unit (7) has means to generate electrical alternating signals with variable frequencies, the transmitter antenna (4) transmits the generated electrical alternating signals to the receiver antenna (5), being about signal differences between n transmitter antenna (4) and receiver antenna (5) and comparison with reference signals via the measuring and control unit (7) a qualitative and quantitative determination of the composition of the liquid or gas medium takes place (3). The invention also relates to an associated liquid - / gas medium signal measuring method and a use therefor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messanordnung, umfassend wenigstens eine Sender-Antenne, wenigstens eine Empfänger-Antenne, eine Mess- und Steuereinheit, Verbindungsleitungen zwischen Antennen und Mess- und Steuereinheit, ein Behältnis oder eine Rohrleitung für die Befüllung mit einem Flüssig- oder Gasmedium, ein zu bestimmendes Flüssig- oder Gasmedium, sowie ein zugehöriges Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messverfahren und eine Verwendung hierfür.The invention relates to a liquid / gas medium signal measuring arrangement, comprising at least one transmitter antenna, at least one receiver antenna, a measuring and control unit, connecting lines between antennas and measuring and control unit, a container or a pipe for filling with a liquid or gas medium, a liquid or gas medium to be determined, as well as an associated liquid / gas medium signal measurement method and a use for this.

Unter einer Sender-Antenne wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein Bauteil verstanden, das elektrisch mit Hochfrequenz-Signalen betrieben wird, die in der Frequenz durchgestimmt werden.In connection with the invention, a transmitter antenna is understood to mean a component that is operated electrically with high-frequency signals that are tuned in frequency.

Unter einer Empfänger-Antenne wird ein Bauteil verstanden, das ein von der Sender-Antenne ausgesendetes und durch das Medium verändertes Signal empfängt.A receiver antenna is understood to be a component that receives a signal transmitted by the transmitter antenna and changed by the medium.

Unter einem Flüssig- / Gasmedium wird ein Gas oder Gasgemisch oder eine Flüssigkeit oder eine wässrige Lösung oder ein wässriges Gemisch verstanden. Dieses Medium hat die Eigenschaft ein elektrisches Wechselsignal durch seine Anwesenheit so zu verändern, dass in der Empfänger-Antenne ein Signal aufgenommen wird, das sich vom gesendeten Signal unterscheidet.A liquid / gas medium is understood to mean a gas or gas mixture or a liquid or an aqueous solution or an aqueous mixture. This medium has the property of changing an electrical alternating signal through its presence in such a way that a signal that differs from the transmitted signal is picked up in the receiver antenna.

Als elektrische Wechselsignale werden Wechselstrom und Wechselspannung bezeichnet.Alternating current and alternating voltage are referred to as alternating electrical signals.

Wässrige Lösungen und wässrige Mischungen kommen in der Anwendung häufig vor. Dabei ist oft die prozentuale Verteilung der Bestandteile von besonderer Wichtigkeit, da die Eigenschaften einer Flüssigkeit stark von der Konzentration der gelösten oder gemischten Substanzen abhängen. Dies gilt auch für Gase oder Gasgemische.Aqueous solutions and aqueous mixtures are often used in the application. The percentage distribution of the constituents is often of particular importance, since the properties of a liquid depend heavily on the concentration of the dissolved or mixed substances. This also applies to gases or gas mixtures.

Beispielsweise bestimmt die Konzentration von Ethandiol in Wasser die Temperatur, bei der ein Ethandiol-Wasser-Gemisch gefriert. Ethandiol-Wasser-Gemische werden unter anderem angewendet um den Gefrierpunkt des Waschwassers von Kraftfahrzeugen abzusenken.For example, the concentration of ethanediol in water determines the temperature at which an ethanediol-water mixture freezes. Ethanediol-water mixtures are used, among other things, to lower the freezing point of the washing water of motor vehicles.

Aus dem Stand der Technik sind allgemein Messgeräte beispielsweise zur Füllstandsmessung oder Durchflussmessung bekannt, über die die elektromagnetischen Eigenschaften von Medien direkt oder indirekt bestimmt werden können. Eingesetzt werden solche Messgeräte unter anderem in der Wasser- und Abwasseraufbereitung.The prior art generally discloses measuring devices, for example for level measurement or flow measurement, via which the electromagnetic properties of media can be determined directly or indirectly. Such measuring devices are used, among other things, in water and wastewater treatment.

Die Druckschrift DE 10 2012 011 165 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung eines Gegenstandes, einen Behälter für Flüssigkeiten sowie Verwendungen der Vorrichtung, des Behälters und/oder des Verfahrens.The pamphlet DE 10 2012 011 165 A1 discloses a device and a method for detecting an object, a container for liquids and uses of the device, the container and / or the method.

Weiter zeigt die Druckschrift DE 41 41 446 C1 ein Verfahren zur Messung der Dicke einer Schicht aus Wasser, Schnee oder Eis mittels Mikrowellen auf.The publication also shows DE 41 41 446 C1 proposed a method for measuring the thickness of a layer of water, snow or ice using microwaves.

Die Druckschrift DE 44 18 180 C2 offenbart eine Sondenanordnung zur Messung der spektralen Absorption in Flüssigkeiten, Gasen oder Feststoffen, die optische Prinzipien nutzt.The pamphlet DE 44 18 180 C2 discloses a probe arrangement for measuring the spectral absorption in liquids, gases or solids, which uses optical principles.

In der Druckschrift DE 102 32 852 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Flüssigkeitsmenge, die Reflektionseigenschaften einer elektromagnetischen Welle in einer Flüssigkeit bestimmt, offenbart.In the pamphlet DE 102 32 852 A1 a method and a device for determining an amount of liquid, which determines the reflection properties of an electromagnetic wave in a liquid, are disclosed.

Die Druckschrift DE 10 2009 047 300 A1 beschreibt eine Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Analyse eines Nahrungsmittels.The pamphlet DE 10 2009 047 300 A1 describes an apparatus and method for the non-contact analysis of a food.

Aus der Druckschrift DE 10 2011 085 490 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Zusammensetzung einer Flüssigkeit mit Mikrowellen bekannt.From the pamphlet DE 10 2011 085 490 A1 a device for determining a composition of a liquid using microwaves is known.

Die Probleme im Stand der Technik sind im Wesentlichen, dass es zwar Messgeräte gibt, die Informationen aus verschiedenen Medien detektieren, diese Messgeräte jedoch zumeist nicht berührungslos arbeiten. Eine einfache, kostengünstige und effiziente Anordnung sowohl zur qualitativen als auch zur quantitativen Bestimmung eines Flüssig- / Gasmediums ohne Berührung des zu vermessenden Mediums ist derzeit nicht bekannt.The problems in the prior art are essentially that although there are measuring devices that detect information from different media, these measuring devices mostly do not work in a contactless manner. A simple, inexpensive and efficient arrangement for both qualitative and quantitative determination of a liquid / gas medium without touching the medium to be measured is currently not known.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung diese Probleme im Stand der Technik zu überwinden.It is therefore an object of the invention to overcome these problems in the prior art.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messanordnung gemäß Hauptanspruch sowie einem zugehörigen Verfahren und einer Verwendung gemäß nebengeordnetem Anspruch.This object is achieved with a liquid / gas medium signal measuring arrangement according to the main claim and an associated method and use according to the independent claim.

Die Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messanordnung, umfasst:

  • - wenigstens eine Sender-Antenne;
  • - wenigstens eine Empfänger-Antenne;
  • - eine Mess- und Steuereinheit;
  • - Verbindungsleitungen zwischen Antennen und Mess- und Steuereinheit (7);
  • - ein Behältnis oder eine Rohrleitung für die Befüllung mit einem Flüssig- oder Gasmedium;
  • - ein zu bestimmendes Flüssig- oder Gasmedium;
wobei
  • - die Sender-Antenne und die Empfänger-Antenne als Spulen ausgebildet sind,
  • - die Sender-Antenne und die Empfänger-Antenne auf verschiedenen Seiten des Flüssig- oder Gasmediums installiert sind;
  • - kein direkter Kontakt zwischen dem Flüssig- oder Gasmedium und den Antennen ausgebildet ist,
  • - die Mess- und Steuereinheit Mittel aufweist, um elektrische Wechselsignale mit veränderlichen Frequenzen zu generieren,
  • - die Sender-Antenne die generierten elektrischen Wechselsignale an die Empfänger-Antenne übermittelt,
wobei über Signalunterschiede zwischen Sender-Antenne und Empfänger-Antenne und Vergleich mit Referenzsignalen über die Mess- und Steuereinheit eine qualitative und quantitative Bestimmung der Zusammensetzung des Flüssig oder Gasmediums erfolgt.The liquid / gas medium signal measuring arrangement comprises:
  • - At least one transmitter antenna;
  • - At least one receiver antenna;
  • - a measuring and control unit;
  • - connecting lines between antennas and measuring and control unit (7);
  • - a container or a pipe for filling with a liquid or gas medium;
  • - a liquid or gas medium to be determined;
whereby
  • - the transmitter antenna and the receiver antenna are designed as coils,
  • - The transmitter antenna and the receiver antenna are installed on different sides of the liquid or gas medium;
  • - there is no direct contact between the liquid or gas medium and the antennas,
  • - The measuring and control unit has means to generate alternating electrical signals with variable frequencies,
  • - the transmitter antenna transmits the generated alternating electrical signals to the receiver antenna,
whereby a qualitative and quantitative determination of the composition of the liquid or gas medium takes place via signal differences between transmitter antenna and receiver antenna and comparison with reference signals via the measuring and control unit.

Dadurch, dass die Sender-Antenne und die Empfänger-Antenne kombiniert in einer Antenne oder getrennt in verschiedenen Antennen ausgebildet sein können und zudem jeweils eine oder mehrere Antennen vorliegen können, sind verschiedene Aufbaumöglichkeiten der Anordnung gegeben. Es ist so möglich, die Anordnung spezifisch an die jeweiligen Anforderungen des zu messenden Mediums und dessen Vorliegen anzupassen.The fact that the transmitter antenna and the receiver antenna can be combined in one antenna or separately in different antennas and, in addition, one or more antennas can be present in each case, means that the arrangement can be constructed in different ways. It is thus possible to adapt the arrangement specifically to the respective requirements of the medium to be measured and its presence.

Da die Sender- und / oder Empfänger-Antennen sphärisch, flach oder linear ausgebildet sein können, ist ein einfaches Anbringen an das Behältnis oder die Rohrleitung, angepasst an die Behältnis- oder Rohrleitungsformen, möglich.Since the transmitter and / or receiver antennas can be spherical, flat or linear, simple attachment to the container or the pipeline, adapted to the container or pipeline shapes, is possible.

Die Sender- und / oder Empfänger-Antennen können als Spule ausgeführt sein. Die Realisierung der Spule kann als eine herkömmlich gewickelte, dreidimensionale Spule oder auch als eine Flachspule, entsprechend den verschiedenen möglichen Ausführungsformen, erfolgen. Auch eine Herstellung in Mikrostreifentechnik ist möglich.The transmitter and / or receiver antennas can be designed as a coil. The coil can be implemented as a conventionally wound, three-dimensional coil or as a flat coil, in accordance with the various possible embodiments. Production using microstrip technology is also possible.

Die Sender- und die Empfänger-Antennen können von außen an den Behältnis- oder Rohrwänden oder im Behältnis oder der Rohrleitung platziert sein. Je nach Form von Behältnis oder Rohrleitung und den gegebenen Platzverhältnissen vor Ort kann die für den jeweiligen Einzelfall passende Variante gewählt und umgesetzt werden, wobei Medium und Antennen keinen Berührungskontakt miteinander haben.The transmitter and receiver antennas can be placed on the outside of the container or pipe walls or in the container or the pipeline. Depending on the shape of the container or pipeline and the available space on site, the appropriate variant for the respective individual case can be selected and implemented, whereby the medium and antennas have no contact with each other.

Die Frequenz der elektrischen Wechselsignale, die von der Mess- und Steuereinheit generiert werden und von der Sender-Antenne an die Empfänger-Antenne übermittelt werden, kann im Bereich kHz bis GHz, beispielsweise 100 kHz bis 100 MHz, liegen. Es wird ein Amplitudenbeziehungsweise Phasen-Frequenzgang ermittelt. Bei Darstellung des Amplitudenganges wird die Frequenz mit der höchsten Amplitude oder der höchsten Amplituden als Resonanzfrequenz verwendet.The frequency of the electrical alternating signals that are generated by the measuring and control unit and transmitted from the transmitter antenna to the receiver antenna can be in the range kHz to GHz, for example 100 kHz to 100 MHz. An amplitude or phase frequency response is determined. When displaying the amplitude response, the frequency with the highest amplitude or the highest amplitudes is used as the resonance frequency.

Die elektrischen Wechselsignale, die in der Empfänger-Antenne erzeugt werden, sind abhängig von der Anwesenheit eines Flüssig- oder Gasmediums.The electrical alternating signals that are generated in the receiver antenna are dependent on the presence of a liquid or gas medium.

Durch die Anwesenheit eines Flüssig- oder Gasmediums wird die Übertragung des Sender-Signals beeinflusst in den Resonanzfrequenzen, den Amplituden der Resonanzfrequenzen und in der Phasenlage. Wenn ein Flüssig- oder Gasmedium in die erfindungsgemäße Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messanordnung eingefüllt ist, verändern sich die Resonanzfrequenzen, die Amplituden der Resonanzfrequenzen und die Phasenlagen in der Empfänger-Antenne.The presence of a liquid or gas medium affects the transmission of the transmitter signal in terms of the resonance frequencies, the amplitudes of the resonance frequencies and the phase position. When a liquid or gas medium is filled into the liquid / gas medium signal measuring arrangement according to the invention, the resonance frequencies, the amplitudes of the resonance frequencies and the phase positions in the receiver antenna change.

Zudem bilden sich bei Vorhandensein eines Flüssig- oder Gasmediums in dem Behälter oder der Rohrleitung der Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messanordnung zusätzliche Resonanzfrequenzen, die in einer mediumlosen, also nicht mit einem Flüssig- oder Gasmedium befüllten, Gasmedium-Signal-Messanordnung nicht messbar sind.In addition, if a liquid or gas medium is present in the container or the pipeline of the liquid / gas medium signal measuring arrangement, additional resonance frequencies are formed which cannot be measured in a gas medium signal measuring arrangement without a medium, i.e. not filled with a liquid or gas medium are.

Bei Konzentrationsänderung eines Flüssig- oder Gasmediums und bei verschiedenen Flüssig- oder Gasmedien werden die Resonanzfrequenzen, die Amplituden der Resonanzfrequenzen und die Phasenlagen ebenfalls beeinflusst und verändern sich.If the concentration of a liquid or gas medium changes and if there are different liquid or gas media, the resonance frequencies, the amplitudes of the resonance frequencies and the phase positions are also influenced and change.

Durch die Änderung der empfangenen Signale in der Empfänger-Antenne im Vergleich zu den Signalen der Sender-Antenne in Abhängigkeit des Flüssig- oder Gasmediums und dessen Zusammensetzung ist es der Mess- und Steuereinheit möglich, nach einer zuvor durchgeführten Referenzierung mit bekannten Flüssig- und / oder Gasmedien, das Flüssig- oder Gasmedium qualitativ und quantitativ zu bestimmen. Die Zusammensetzung von gelösten oder gemischten Zusätzen kann so identifiziert werden.By changing the received signals in the receiver antenna in comparison to the signals of the transmitter antenna depending on the liquid or gas medium and its composition, the measuring and control unit is able to use known liquid and / or or gas media, the liquid or gas medium to determine qualitatively and quantitatively. The composition of dissolved or mixed additives can thus be identified.

Dadurch, dass das Medium statisch in einem Behältnis oder dynamisch in einer Rohrleitung ausgebildet sein kann, sind die Einschränkungen für die Bestimmung des Mediums in Bezug auf das Medium nur minimal. Es ist sogar möglich ein Medium während eines laufenden Prozesses parallel qualitativ und quantitativ zu bestimmen.Because the medium can be designed statically in a container or dynamically in a pipeline, the restrictions for the Determination of the medium in relation to the medium is minimal. It is even possible to determine a medium qualitatively and quantitatively in parallel while a process is running.

Ein Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messverfahren zur Nutzung der Flüssig- / Gasmedium-Signal -Messanordnung umfasst die Schritte: Ausbilden eines Flüssig- oder Gasmediums in einem Behältnis oder einer Rohrleitung, Anlegen elektrischer Wechselsignale an einer Sender-Antenne, Erzeugen elektrischer Wechselsignale an einer Empfänger-Antenne über die elektrischen Wechselsignale der Sender-Antenne, Auswerten der Signaländerungen zwischen den Antennen über eine mit der Sender-Antenne und der Empfänger-Antenne verbundene Mess- und Steuereinheit, wobei das im Signalweg der Sender-Antenne und der Empfänger-Antenne liegende Flüssig- oder Gasmedium die elektrischen Wechselsignale der Sender-Antenne überlagert, die Mess- und Steuereinheit einen Abgleich mit Signaländerungen zwischen den Antennen bei zuvor durchgeführten Referenzmessungen mit Medien bekannter Zusammensetzung durchführt und so das Flüssig- oder Gasmedium qualitativ und quantitativ bestimmt.A liquid / gas medium signal measuring method for using the liquid / gas medium signal measuring arrangement comprises the steps: forming a liquid or gas medium in a container or a pipe, applying electrical alternating signals to a transmitter antenna, generating electrical alternating signals a receiver antenna via the electrical alternating signals of the transmitter antenna, evaluation of the signal changes between the antennas via a measuring and control unit connected to the transmitter antenna and the receiver antenna, in the signal path of the transmitter antenna and the receiver antenna liquid or gas medium superimposes the alternating electrical signals of the transmitter antenna, the measuring and control unit compares the signal changes between the antennas with previously carried out reference measurements with media of known composition and thus determines the liquid or gas medium qualitatively and quantitatively.

Verwendung findet das Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messverfahren zur Nutzung der Flüssig- / Gasmedium-Signal -Messanordnung bei der qualitativen und quantitativen Bestimmung eines Flüssig- oder Gasmediums.The liquid / gas medium signal measuring method is used to use the liquid / gas medium signal measuring arrangement for the qualitative and quantitative determination of a liquid or gas medium.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen in der Abbildungsbeschreibung detailliert beschrieben, wobei diese die Erfindung erläutern sollen und nicht beschränkend zu werten sind: Es zeigen:

  • eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messanordnung in der Draufsicht und
  • eine perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messanordnung aus .
In the following, exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the accompanying drawings in the description of figures, whereby these are intended to explain the invention and are not to be regarded as restrictive:
  • a schematic representation of an embodiment of a liquid / gas medium signal measuring arrangement according to the invention in plan view and FIG
  • a perspective view of the embodiment of the liquid / gas medium signal measuring arrangement according to the invention .

An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass funktionsgleiche Bauteile mit einheitlichen Bezugszeichen versehen sind.At this point it should be pointed out that functionally identical components are provided with uniform reference symbols.

In ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messanordnung 1 in der Draufsicht dargestellt. Ein Behältnis 2 enthält ein flüssiges oder gasförmiges Medium 3. Eine Sender-Antenne 4 und eine Empfänger-Antenne 5 sind an den Außenwänden des Behältnisses 2 auf sich gegenüberliegenden Seiten montiert. Über Verbindungsleitungen 6 sind die Sender-Antenne 4 und die Empfänger-Antenne 5 mit einer Mess- und Steuereinheit 7 verbunden.In is a schematic representation of an embodiment of a liquid / gas medium signal measuring arrangement according to the invention 1 shown in plan view. A container 2 contains a liquid or gaseous medium 3 . A transmitter antenna 4th and a receiver antenna 5 are on the outer walls of the container 2 mounted on opposite sides. Via connecting lines 6th are the transmitter antenna 4th and the receiver antenna 5 with a measuring and control unit 7th tied together.

zeigt eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messanordnung 1 aus in perspektivischer Ansicht. shows a schematic representation of the embodiment of a liquid / gas medium signal measuring arrangement according to the invention 1 the end in perspective view.

Elektrische Wechselsignale werden über die Mess- und Steuereinheit 7 generiert. Diese elektrischen Wechselsignale werden von der Sender-Antenne 4 an die Empfänger-Antenne 5 übermittelt. Durch das sich zwischen den beiden Antennen 4, 5 befindliche flüssige oder gasförmige Medium 3 werden Teile der Signale überlagert. Die Überlagerung der Signale bildet sich aus als Funktion der Frequenz, der Resonanzfrequenz, der Impedanz und der Phasenänderungen für das jeweilige Medium 3. Über den Abgleich der Signaldaten von Sender-Antenne 4 zu Empfänger-Antenne 5 bei Vorliegen eines Mediums 3 in dem Behältnis 2 mit zuvor erhaltenen Daten aus durchgeführten Referenzmessungen mit Medien 3 bekannter Zusammensetzung bestimmt die Mess- und Steuereinheit 7 das vorliegende Medium 3 sowohl qualitativ als auch quantitativ.Alternating electrical signals are transmitted via the measuring and control unit 7th generated. These alternating electrical signals are generated by the transmitter antenna 4th to the receiver antenna 5 transmitted. By being between the two antennas 4th , 5 liquid or gaseous medium present 3 parts of the signals are superimposed. The superposition of the signals is formed as a function of the frequency, the resonance frequency, the impedance and the phase changes for the respective medium 3 . By comparing the signal data from the transmitter antenna 4th to receiver antenna 5 if a medium is present 3 in the container 2 with previously obtained data from reference measurements carried out with media 3 known composition determines the measuring and control unit 7th the present medium 3 both qualitatively and quantitatively.

Die qualitative und quantitative Bestimmung des Mediums 3 wird ohne eine Berührung des Mediums 3 durch eine Messapparatur durchgeführt. Hieraus ergibt sich eine wartungsarme, verschleißfreie und kostengünstig zu realisierende Messanordnung zur Detektion von Flüssig- oder Gasmedien.The qualitative and quantitative determination of the medium 3 becomes without touching the medium 3 carried out by a measuring apparatus. This results in a low-maintenance, wear-free and cost-effective measuring arrangement for the detection of liquid or gas media.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Flüssig- / Gasmedium-Signal-MessanordnungLiquid / gas medium signal measuring arrangement
22
Behältniscontainer
33rd
Flüssig- / GasmediumLiquid / gas medium
44th
Sender-AntenneTransmitter antenna
55
Empfänger-AntenneReceiver antenna
66th
VerbindungsleitungConnecting line
77th
Mess- und SteuereinheitMeasurement and control unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102012011165 A1 [0009]DE 102012011165 A1 [0009]
  • DE 4141446 C1 [0010]DE 4141446 C1 [0010]
  • DE 4418180 C2 [0011]DE 4418180 C2 [0011]
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Claims (8)

Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messanordnung (1), umfassend: - wenigstens eine Sender-Antenne (4); - wenigstens eine Empfänger-Antenne (5); - eine Mess- und Steuereinheit (7); - Verbindungsleitungen (6) zwischen Antennen und Mess- und Steuereinheit (7); - ein Behältnis (2) oder eine Rohrleitung für die Befüllung mit einem Flüssig- oder Gasmedium (3); - ein zu bestimmendes Flüssig- oder Gasmedium (3); dadurch gekennzeichnet, dass - die Sender-Antenne (4) und die Empfänger-Antenne (5) als Spulen ausgebildet sind, - die Sender-Antenne (4) und die Empfänger-Antenne (5) auf verschiedenen Seiten des Flüssig- oder Gasmediums (3) installiert sind; - kein direkter Kontakt zwischen dem Flüssig- oder Gasmedium (3) und den Antennen ausgebildet ist, - die Mess- und Steuereinheit (7) Mittel aufweist, um elektrische Wechselsignale mit veränderlichen Frequenzen zu generieren, - die Sender-Antenne (4) die generierten elektrischen Wechselsignale an die Empfänger-Antenne (5) übermittelt, wobei über Signalunterschiede zwischen Sender-Antenne (4) und Empfänger-Antenne (5) und Vergleich mit Referenzsignalen über die Mess- und Steuereinheit (7) eine qualitative und quantitative Bestimmung der Zusammensetzung des Flüssig oder Gasmediums erfolgt (3).Liquid / gas medium signal measuring arrangement (1), comprising: - at least one transmitter antenna (4); - At least one receiver antenna (5); - a measuring and control unit (7); - connecting lines (6) between antennas and measuring and control unit (7); - A container (2) or a pipe for filling with a liquid or gas medium (3); - a liquid or gas medium to be determined (3); characterized in that - the transmitter antenna (4) and the receiver antenna (5) are designed as coils, - the transmitter antenna (4) and the receiver antenna (5) on different sides of the liquid or gas medium ( 3) are installed; - no direct contact is formed between the liquid or gas medium (3) and the antennas, - the measuring and control unit (7) has means to generate alternating electrical signals with variable frequencies, - the transmitter antenna (4) generates the electrical alternating signals are transmitted to the receiver antenna (5), with a qualitative and quantitative determination of the composition of the Liquid or gas medium takes place (3). Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender-Antenne (4) und die Empfänger-Antenne (5) - kombiniert in einer Antenne oder - getrennt in verschiedenen Antennen ausgebildet sind. Measuring arrangement according to Claim 1 , characterized in that the transmitter antenna (4) and the receiver antenna (5) - combined in one antenna or - are formed separately in different antennas. Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender- und / oder Empfänger-Antenne (4, 5) sphärisch oder flach oder linear ausgebildet ist.Measurement arrangement according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the transmitter and / or receiver antenna (4, 5) is spherical or flat or linear. Messanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssig- oder Gasmedium (3) statisch in einem Behältnis (2) oder dynamisch in einer Rohrleitung ausgebildet ist.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid or gas medium (3) is formed statically in a container (2) or dynamically in a pipeline. Messanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender- und die Empfänger-Antenne (4, 5) von außen an einem Behältnis (2) oder einer Rohrleitung oder in einem Behältnis (2) oder einer Rohrleitung platziert sind.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitter and receiver antenna (4, 5) are placed from the outside on a container (2) or a pipeline or in a container (2) or a pipeline. Messanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der elektrischen Wechselsignale im Bereich kHz bis GHz liegt.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency of the electrical alternating signals is in the range kHz to GHz. Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messverfahren zur Nutzung der Flüssig- / Gasmedium-Signal -Messanordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Ausbilden eines Flüssig- oder Gasmediums (3) in einem Behältnis (2) oder einer Rohrleitung; - Anlegen elektrischer Wechselsignale an einer Sender-Antenne (4); - Erzeugen elektrischer Wechselsignale an einer Empfänger-Antenne (5) über die elektrischen Wechselsignale der Sender-Antenne (4); - Auswerten der Signaländerungen zwischen den Antennen über eine mit der Sender-Antenne (4) und der Empfänger-Antenne (5) verbundene Mess- und Steuereinheit (7); wobei - das im Signalweg der Sender-Antenne (4) und der Empfänger-Antenne (5) liegende Flüssig- oder Gasmedium (3) die elektrischen Wechselsignale der Sender-Antenne (4) überlagert, - die Mess- und Steuereinheit (7) einen Abgleich mit Signaländerungen zwischen den Antennen bei zuvor durchgeführten Referenzmessungen mit Medien bekannter Zusammensetzung durchführt und so das Flüssig- oder Gasmedium (3) qualitativ und quantitativ bestimmt.Liquid / gas medium signal measuring method for using the liquid / gas medium signal measuring arrangement (1) according to one of the preceding claims, comprising the steps: - Forming a liquid or gas medium (3) in a container (2) or a pipeline; - Applying alternating electrical signals to a transmitter antenna (4); - Generating alternating electrical signals at a receiver antenna (5) via the alternating electrical signals from the transmitter antenna (4); - Evaluation of the signal changes between the antennas via a measuring and control unit (7) connected to the transmitter antenna (4) and the receiver antenna (5); whereby - the liquid or gas medium (3) lying in the signal path of the transmitter antenna (4) and the receiver antenna (5) superimposes the electrical alternating signals of the transmitter antenna (4), - The measuring and control unit (7) carries out a comparison with signal changes between the antennas in previously carried out reference measurements with media of known composition and thus determines the liquid or gas medium (3) qualitatively and quantitatively. Verwendung des Flüssig- / Gasmedium-Signal-Messverfahrens nach Anspruch 7 zur Nutzung der Flüssig- / Gasmedium-Signal -Messanordnung (1) nach den Ansprüchen 1 bis 6 zur qualitativen und quantitativen Bestimmung eines Flüssig- oder Gasmediums (3).Use of the liquid / gas medium signal measurement method according to Claim 7 for using the liquid / gas medium signal measuring arrangement (1) according to Claims 1 until 6th for the qualitative and quantitative determination of a liquid or gas medium (3).
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