DE102020131604A1 - Measuring device for characterizing a fluid and fluidic arrangement - Google Patents

Measuring device for characterizing a fluid and fluidic arrangement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Charakterisieren eines Fluids und eine strömungstechnische Anordnung mit einer solchen Messvorrichtung, wobei die Messvorrichtung eine Messsonde mit mindestens drei stabförmigen Sondenelementen aufweist, wobei jedes der Sondenelemente mindestens eine Messelektrode mit einer Kontaktfläche zum Kontaktieren des Fluids aufweist, und wobei die Messvorrichtung zum Durchführen eines Messzyklus mit mehreren unterschiedlichen Messsequenzen derart ausgebildet ist, dass in jeder der unterschiedlichen Messsequenzen eine andere der Messelektroden oder ein anderes Paar der Messelektroden mit einem elektrischen Anregungssignal beaufschlagt wird und an mindestens einer der jeweils übrigen Messelektroden ein elektrisches Antwortsignal erfasst wird.The invention relates to a measuring device for characterizing a fluid and a fluidic arrangement with such a measuring device, the measuring device having a measuring probe with at least three rod-shaped probe elements, each of the probe elements having at least one measuring electrode with a contact surface for contacting the fluid, and the measuring device is designed to carry out a measurement cycle with a number of different measurement sequences in such a way that in each of the different measurement sequences another of the measurement electrodes or another pair of measurement electrodes is subjected to an electrical excitation signal and an electrical response signal is detected at at least one of the remaining measurement electrodes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Charakterisieren eines Fluids, wobei das Fluid z.B. ein mehrphasiges Fluid sein kann und/oder in Form einer Fluidströmung vorliegen kann, sowie eine strömungstechnische Anordnung mit einer solchen Messvorrichtung In vielen Bereichen der Industrie und Wissenschaft ist das Charakterisieren von Fluiden, insbesondere von mehrphasigen Fluiden, von Bedeutung. Aus dem Stand der Technik ist z.B. die Verwendung von Nadelsonden zum Charakterisieren von Fluiden und Fluidströmungen bekannt. Derartige Nadelsonden weisen ein nadelförmiges Messelement auf, mittels dessen physikalische (z.B. elektrische, thermische oder optische) Eigenschaften des zum Messzeitpunkt an der Nadel- bzw. Sondenspitze anliegenden Fluidvolumens ermittelt werden und basierend darauf das dort anliegende Fluid charakterisiert wird. Im Falle des Charakterisierens eines mehrphasigen Fluids kann z.B. mittels einer Nadelsonde anhand der ermittelten Eigenschaften ermittelt werden, welche Phase des Fluids zum jeweiligen Messzeitpunkt an der Nadelspitze anliegt. Als Beispiel ist in DE 10 2012 102 870 B4 eine Nadelsonde zur Untersuchung von Mehrphasenströmungen basierend auf dem Erfassen von optischen und elektrischen Eigenschaften der Fluidströmung beschrieben.The invention relates to a measuring device for characterizing a fluid, in which case the fluid can be, for example, a multi-phase fluid and/or can be in the form of a fluid flow, as well as a fluidic arrangement with such a measuring device. In many areas of industry and science, the characterization of fluids, especially of multiphase fluids. For example, the use of needle probes to characterize fluids and fluid flows is known from the prior art. Such needle probes have a needle-shaped measuring element, by means of which physical (eg electrical, thermal or optical) properties of the fluid volume present at the needle or probe tip at the time of measurement are determined and based on this the fluid present there is characterized. In the case of characterizing a multi-phase fluid, it can be determined, for example by means of a needle probe, based on the determined properties, which phase of the fluid is present at the needle tip at the respective measurement time. As an example, in DE 10 2012 102 870 B4 describes a needle probe for investigating multiphase flows based on the detection of optical and electrical properties of the fluid flow.

Nadelsonden sind jedoch für bestimmte Messszenarien wenig geeignet, insbesondere weil sie zur zuverlässigen Analyse ein Eintauchen der Sondenspitze in das zu charakterisierende Fluidvolumen bzw. die zu charakterisierende Phase erfordern und zudem lediglich ein kleines Fluidvolumen an der Sondenspitze erfassen. So sind Nadelsonden z.B. nur begrenzt zum Charakterisieren mehrphasiger Fluide geeignet.However, needle probes are not very suitable for certain measurement scenarios, in particular because they require the probe tip to be immersed in the fluid volume or phase to be characterized for reliable analysis and also only detect a small fluid volume at the probe tip. For example, needle probes are only suitable for characterizing multiphase fluids to a limited extent.

Ein mehrphasiges Fluid kann z.B. ein mehrphasiges Fluid mit einer kontinuierlichen ersten Phase als Trägermedium und darin separiert vorliegenden Volumina einer zweiten Phase sein, wobei solche Volumina auch als Partikel bezeichnet werden. Die kontinuierliche erste Phase kann z.B. ein Fluid sein, insbesondere eine Flüssigkeit oder ein Gas. Die Partikel der zweiten Phase können z.B. feste, flüssige oder gasförmige Partikel sein. So kann es sich bei dem mehrphasigen Fluid z.B. um feste Partikel in einem Gas oder in einer Flüssigkeit, Gasblasen in einer Flüssigkeit oder flüssige Tröpfchen in einer anderen Flüssigkeit handeln. Derartige Gasblasen, Tröpfchen und festen Partikel werden allgemein als Partikel bezeichnet, Gasblasen und Tröpfchen werden speziell als fluide Partikel bezeichnet.A multi-phase fluid can, for example, be a multi-phase fluid with a continuous first phase as the carrier medium and volumes of a second phase present separated therein, such volumes also being referred to as particles. The continuous first phase can be, for example, a fluid, in particular a liquid or a gas. The particles of the second phase can be, for example, solid, liquid or gaseous particles. For example, the multiphase fluid can be solid particles in a gas or in a liquid, gas bubbles in a liquid, or liquid droplets in another liquid. Such gas bubbles, droplets and solid particles are generally referred to as particles, gas bubbles and droplets are specifically referred to as fluid particles.

Für ein derartiges mehrphasiges Fluid ist eine Charakterisierung der Partikel der zweiten Phase mittels Nadelsonden nur begrenzt möglich. Denn für eine zuverlässige Analyse derartiger Partikel mittels einer Nadelsonde muss die Spitze der Nadelsonde in der Lage sein, die Partikel zu penetrieren, wobei die Partikel zudem eine bestimmte Mindestgröße nicht unterschreiten dürfen, wodurch insbesondere die Analyse kleiner und/oder fester Partikel sowie die Analyse mehrphasiger Fluide mit geringen Anteilen der Partikel-Phase kaum möglich ist. Zudem ist die Messung von Partikelgeschwindigkeiten, Partikelgrößen und/oder Partikelformen mit Nadelsonden nicht oder nur sehr ungenau möglich.For such a multi-phase fluid, characterization of the particles of the second phase using needle probes is only possible to a limited extent. Because for a reliable analysis of such particles using a needle probe, the tip of the needle probe must be able to penetrate the particles, whereby the particles must not fall below a certain minimum size, which in particular allows the analysis of small and/or solid particles and the analysis of multiphase Fluids with low proportions of the particle phase is hardly possible. In addition, the measurement of particle speeds, particle sizes and/or particle shapes with needle probes is not possible or only very imprecisely.

Des Weiteren ist die Verwendung elektrischer Tomographieverfahren wie der elektrischen Impedanztomographie und der elektrischen Kapazitätstomographie zum Charakterisieren mehrphasiger Fluide bekannt, z.B. zum Ermitteln der Phasenverteilung mehrphasiger Fluidströmungen. Dafür werden an der Außenseite des von der Mehrphasenströmung durchströmten Strömungskanals bzw. Rohres an mehreren Positionen um das Rohr herum Messelektroden angebracht. Die Messelektroden werden entlang eines Außenumfangs des Rohres platziert und ermöglichen die Ermittlung der Phasenverteilung innerhalb des durch diesen Außenumfang definierten Strömungsquerschnitts.Furthermore, the use of electrical tomography methods such as electrical impedance tomography and electrical capacitance tomography to characterize multiphase fluids, e.g. to determine the phase distribution of multiphase fluid flows, is known. For this purpose, measuring electrodes are attached to the outside of the flow channel or pipe through which the multiphase flow flows at several positions around the pipe. The measuring electrodes are placed along an outer circumference of the tube and enable the determination of the phase distribution within the flow cross-section defined by this outer circumference.

Bei der Impedanztomographie wird z.B. nacheinander ein elektrischer Strom durch unterschiedliche Elektrodenpaare geführt und die an den jeweils verbleibenden Elektroden resultierenden Spannungen gemessen. Aus dem so erhaltenen Satz von Spannungsmesswerten für unterschiedliche aktive Elektrodenpaare wird dann mittels Lösung eines inversen Problems die räumliche Verteilung von elektrischen Eigenschaften, z.B. der elektrischen Impedanz, im Strömungsquerschnitt rekonstruiert. Anhand der unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften der unterschiedlichen Phasen der Mehrphasenströmung kann basierend darauf die räumliche Verteilung der einzelnen Phasen innerhalb des Strömungsquerschnitts ermittelt werden. Als Beispiel ist in DE 10 2017 123 032 A1 eine Tomografieanordnung zur elektrischen Impedanztomographie beschrieben.In impedance tomography, for example, an electric current is passed through different pairs of electrodes one after the other and the voltages resulting from the remaining electrodes are measured. The spatial distribution of electrical properties, for example the electrical impedance, in the flow cross-section is then reconstructed from the set of voltage measurement values obtained in this way for different active electrode pairs by solving an inverse problem. Based on the different electrical properties of the different phases of the multiphase flow, the spatial distribution of the individual phases within the flow cross section can be determined. As an example, in DE 10 2017 123 032 A1 a tomography arrangement for electrical impedance tomography is described.

Bei der Kapazitätstomographie werden z.B. nacheinander unterschiedliche einzelne Elektroden mit einem Spannungssignal beaufschlagt und die an den jeweils verbleibenden Elektroden resultierenden Ströme gemessen, wobei die verbleibenden Elektroden auf einem definierten Potenzial (z.B. Massepotenzial) gehalten werden. Aus dem so gewonnenen Satz von Strommesswerten für unterschiedliche aktive Elektroden wird durch Lösung eines inversen Problems die räumliche Verteilung von elektrischen Eigenschaften, z.B. der elektrischen Impedanz, im Strömungsquerschnitt rekonstruiert und basierend darauf die räumliche Verteilung der einzelnen Phasen der Mehrphasenströmung innerhalb des Querschnitts ermittelt. Die Kapazitätstomographie ist z.B. in EP 2 910 907 A1 beschrieben.In capacitance tomography, for example, a voltage signal is applied to different individual electrodes one after the other and the currents resulting from the respective remaining electrodes are measured, with the remaining electrodes being kept at a defined potential (eg ground potential). From the set of measured current values obtained in this way for different active electrodes, the spatial distribution of electrical properties, eg the electrical impedance, in the flow cross section is reconstructed by solving an inverse problem and, based on this, the spatial distribution of the individual phases of the multiphase flow within the cross-section are determined. Capacitance tomography is, for example, in EP 2 910 907 A1 described.

Aufgrund der Lage der Messelektroden und der weiträumigen Ausbreitung des elektrischen Feldes zwischen den Messelektroden und ermöglichen solche Anordnungen zur elektrischen Tomographie jedoch lediglich eine eingeschränkte Messqualität und z.B. nur eine geringe räumliche Auflösung. Da die Messelektroden an der Außenseite der Wandung oder als Bestandteil der Wandung vorgesehen sind, welche das zu charakterisierende Fluid einschließt (z.B. wenn die Messelektroden an der Außenseite des Rohres vorgesehen sind, welches von dem zu charakterisierenden Fluid durchströmt wird), liegen z.B. zwischen den einzelnen Messelektroden entsprechend große Abstände vor, was mit einer entsprechend weiträumigen Ausbreitung des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden einhergeht, wobei das elektrische Feld und auch die resultierenden Messwerte zudem durch die Nähe bzw. den Kontakt der Elektroden zu der Wandung bzw. dem Rohr beeinflusst werden. Dies kann sich negativ auf die Messqualität auswirken und insbesondere die erzielbare räumliche Auflösung negativ beeinflussen, sodass z.B. die erzielbare räumliche Auflösung bei derartigen elektrischen Tomographieanordnungen gering ist und üblicherweise z.B. im Zentimeterbereich liegt. Daher sind derartige Tomographieanordnungen z.B. nicht zum zuverlässigen Charakterisieren mehrphasiger Fluidströmungen mit kleinen Partikeln (z.B. mit Partikelgrößen im Millimeterbereich) geeignet. Zudem sind derartige elektrische Tomographieanordnungen komplex, unflexibel und teuer.However, due to the position of the measuring electrodes and the long-distance propagation of the electrical field between the measuring electrodes, such arrangements for electrical tomography only allow a limited measurement quality and, for example, only a low spatial resolution. Since the measuring electrodes are provided on the outside of the wall or as part of the wall which encloses the fluid to be characterized (e.g. if the measuring electrodes are provided on the outside of the pipe through which the fluid to be characterized flows), there are e.g. between the individual Measuring electrodes correspondingly large distances, which is accompanied by a correspondingly large-scale propagation of the electric field between the electrodes, the electric field and the resulting measured values also being influenced by the proximity or contact of the electrodes to the wall or the pipe. This can have a negative effect on the measurement quality and in particular negatively influence the achievable spatial resolution, so that, for example, the achievable spatial resolution in such electrical tomography arrangements is low and is usually, for example, in the centimeter range. Therefore, such tomography arrangements are not suitable, for example, for the reliable characterization of multi-phase fluid flows with small particles (e.g. with particle sizes in the millimeter range). In addition, such electrical tomography arrangements are complex, inflexible and expensive.

Durch die Erfindung soll eine unkomplizierte, vielseitig und flexibel einsetzbare Messvorrichtung bereitgestellt werden, mittels derer ein Charakterisieren eines Fluids mit hoher Messgenauigkeit (z.B. mit hoher räumlicher Auflösung) ermöglicht ist. Zudem soll eine strömungstechnische Anordnung mit einer solchen Messvorrichtung bereitgestellt werden.The aim of the invention is to provide an uncomplicated, versatile and flexible measuring device, by means of which a fluid can be characterized with high measuring accuracy (e.g. with high spatial resolution). In addition, a fluidic arrangement with such a measuring device is to be provided.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Charakterisieren eines Fluids bereitgestellt, wobei die Vorrichtung auch als Messvorrichtung bezeichnet wird. Die Messvorrichtung weist eine Messsonde mit mindestens drei (d.h. drei oder mehr) stabförmigen Sondenelementen auf, welche auch als Sondenstäbe bezeichnet werden. Die Sondenelemente dienen als Messelemente zum Erfassen von Messsignalen bzw. Messdaten zum Charakterisieren des Fluids. Die Messsonde ist zum Einbringen in das zu charakterisierende Fluid derart vorgesehen, dass beim Betreiben der Messvorrichtung zumindest die Sondenstäbe teilweise oder vollständig in das Fluid eingebracht sind. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, beim Betreiben der Messvorrichtung die gesamte Messsonde in das Fluid einzubringen.According to one aspect of the invention, a device for characterizing a fluid is provided, the device also being referred to as a measuring device. The measuring device has a measuring probe with at least three (i.e. three or more) rod-shaped probe elements, which are also referred to as probe rods. The probe elements serve as measuring elements for acquiring measuring signals or measuring data for characterizing the fluid. The measuring probe is intended for introduction into the fluid to be characterized in such a way that when the measuring device is operated, at least the probe rods are partly or completely introduced into the fluid. However, it can also be provided that the entire measuring probe is introduced into the fluid when the measuring device is operated.

Jedes der Sondenelemente ist stabförmig ausgebildet und weist zwei Längsenden und eine Längsachse auf. Die beiden Längsenden eines jeweiligen Sondenstabes werden als erstes und zweites Längsende bzw. erstes und zweites Sondenstab-Längsende bezeichnet. Die Längsachse eines Sondenstabes ist eine entlang der Längsrichtung des Sondenstabes zentral innerhalb desselben verlaufende Achse und wird auch als Sondenstab-Längsachse bezeichnet. Ein Längsabschnitt eines Sondenstabes ist ein sich entlang der Längsrichtung bzw. Längsachse des jeweiligen Sondenstabes erstreckender Abschnitt des Sondenstabes.Each of the probe elements is rod-shaped and has two longitudinal ends and a longitudinal axis. The two longitudinal ends of a respective probe rod are referred to as the first and second longitudinal end or first and second longitudinal end of the probe rod. The longitudinal axis of a probe rod is an axis running along the longitudinal direction of the probe rod centrally within the latter and is also referred to as the probe rod longitudinal axis. A longitudinal section of a probe rod is a section of the probe rod extending along the longitudinal direction or longitudinal axis of the respective probe rod.

Jeder Sondenstab weist mindestens eine als Messelektrode fungierende Elektrode auf. Es kann also vorgesehen sein, dass jeder Sondenstab eine einzige derartige Messelektrode oder mehrere derartige Messelektroden aufweist. Jede Messelektrode eines Sondenstabes ist derart ausgebildet und angeordnet, dass sie eine nach außen hin freiliegende bzw. unbedeckte Fläche aufweist, sodass diese Fläche - wenn der Sondenstab in das zu charakterisierende Fluid eingebracht ist - in direktem physischem Kontakt zu dem Fluid steht bzw. das Fluid kontaktiert. Die (gesamte) nach außen hin freiliegende Fläche einer Messelektrode wird auch als Kontaktfläche dieser Messelektrode oder als Messelektroden-Kontaktfläche bezeichnet. Die Kontaktfläche jeder Messelektrode eines Sondenstabes liegt somit an der Außenfläche dieses Sondenstabes bzw. bildet einen Teil dieser Außenfläche. Die Ausdehnung der Kontaktfläche einer Messelektrode eines Sondenstabes entlang der Längsrichtung des Sondenstabes kann kleiner als oder genauso groß wie die Ausdehnung der Messelektrode entlang der Längsrichtung des Sondenstabes sein. Bei Ausgestaltung eines Sondenstabes mit mehreren Messelektroden sind die Messelektroden eines jeweiligen Sondenstabes derart ausgebildet und angeordnet, dass die Kontaktflächen der Messelektroden in unterschiedlichen Längsabschnitten des jeweiligen Sondenstabes angeordnet sind. Unterschiedliche Messelektroden eines Sondenstabes weisen somit in unterschiedlichen Längsabschnitten dieses Sondenstabes angeordnete Messelektroden-Kontaktflächen auf.Each probe rod has at least one electrode functioning as a measuring electrode. Provision can therefore be made for each probe rod to have a single such measuring electrode or a plurality of such measuring electrodes. Each measuring electrode of a probe rod is designed and arranged in such a way that it has an outwardly exposed or uncovered surface, so that this surface - when the probe rod is introduced into the fluid to be characterized - is in direct physical contact with the fluid or the fluid contacted. The (entire) area of a measuring electrode that is exposed to the outside is also referred to as the contact area of this measuring electrode or as the measuring electrode contact area. The contact surface of each measuring electrode of a probe rod thus lies on the outer surface of this probe rod or forms part of this outer surface. The extent of the contact surface of a measuring electrode of a probe rod along the longitudinal direction of the probe rod can be less than or just as large as the extent of the measuring electrode along the longitudinal direction of the probe rod. When a probe rod is designed with a plurality of measuring electrodes, the measuring electrodes of a respective probe rod are designed and arranged in such a way that the contact surfaces of the measuring electrodes are arranged in different longitudinal sections of the respective probe rod. Different measuring electrodes of a probe rod thus have measuring electrode contact surfaces arranged in different longitudinal sections of this probe rod.

Die Messvorrichtung ist mittels entsprechenden Ansteuerns und Auslesens der Messelektroden zum Durchführen eines Messzyklus mit mehreren aufeinanderfolgenden Messsequenzen ausgebildet. Zu diesem Zweck kann die Messvorrichtung z.B. eine entsprechend konfigurierte, mit den Messelektroden verbundene Steuer- und Auswertevorrichtung aufweisen. Die Messvorrichtung ist zum Ansteuern der Messelektroden derart ausgebildet, dass in jeder Messsequenz eine einzige der Messelektroden oder ein Paar (d.h. zwei) der Messelektroden von der Messvorrichtung mit einem elektrischen Anregungssignal beaufschlagt wird, wobei das Anregungssignal in Form eines elektrischen Spannungssignals oder elektrischen Stromsignals vorliegt. Die jeweils mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden dienen zum Erzeugen bzw. Anregen eines elektrischen Feldes in dem zu charakterisierenden Fluid und werden auch als Anregungselektroden bzw. Anregungselektrodenpaare bezeichnet.The measuring device is designed to carry out a measuring cycle with a plurality of consecutive measuring sequences by means of appropriate activation and reading of the measuring electrodes. For this purpose, the measuring device can have, for example, a correspondingly configured control and evaluation device connected to the measuring electrodes. The measuring device is designed to control the measuring electrodes in such a way that in each measuring sequence a single measuring electrode or a pair (ie two) of the measuring electrodes is acted upon by the measuring device with an electrical excitation signal, the excitation signal being in the form of an electrical voltage signal or electrical current signal. The measuring electrodes to which the excitation signal is applied serve to generate or excite an electric field in the fluid to be characterized and are also referred to as excitation electrodes or excitation electrode pairs.

Beim Betreiben der Messvorrichtung werden die Sondenstäbe mit den Messelektroden in das Fluid eingebracht, sodass die Messelektroden-Kontaktflächen in physischem Kontakt zu dem Fluid stehen. Durch das elektrische Anregungssignal stellt sich in dem Fluid ein elektrisches Feld ein, das von der räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaften innerhalb des Fluids abhängt und entsprechende elektrische Antwortsignale an den übrigen, jeweils nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden hervorruft.When the measuring device is operated, the probe rods with the measuring electrodes are introduced into the fluid, so that the measuring electrode contact surfaces are in physical contact with the fluid. The electrical excitation signal sets up an electrical field in the fluid, which depends on the spatial distribution of the electrical properties within the fluid and causes corresponding electrical response signals at the other measuring electrodes that are not exposed to the excitation signal.

Der Messzyklus weist mehrere Messsequenzen auf. In jeder Messsequenz wird eine Messelektrode oder ein Paar der Messelektroden (auch als Messelektrodenpaar bezeichnet) mit einem Anregungssignal beaufschlagt, wobei zudem in jeder Messsequenz an mindestens einer der übrigen (d.h. in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten) Messelektroden ein derartiges resultierendes elektrisches Antwortsignal erfasst wird. Die Messelektroden, an denen jeweils ein Antwortsignal erfasst wird, dienen zum Erfassen bzw. Empfangen eines das elektrische Feld innerhalb des Fluids charakterisierenden elektrischen Signals und werden auch als Empfängerelektroden bezeichnet. Es kann insbesondere vorgesehen sein, die an den Empfängerelektroden resultierenden elektrischen Ströme oder elektrischen Spannungen als Antwortsignale zu erfassen. Wenn das Anregungssignal in Form eines Spannungssignals vorliegt, werden bevorzugt die an den Empfängerelektroden resultierenden Ströme als Antwortsignale erfasst. Wenn das Anregungssignal in Form eines Stromsignals vorliegt, werden bevorzugt die an den Empfängerelektroden resultierenden Spannungen als Antwortsignale erfasst.The measurement cycle has several measurement sequences. In each measurement sequence, a measuring electrode or a pair of measuring electrodes (also referred to as a pair of measuring electrodes) is acted upon by an excitation signal, and in each measurement sequence at least one of the other (i.e. not acted upon by the excitation signal in the respective measurement sequence) measuring electrodes produces such a resulting electrical response signal is detected. The measuring electrodes, at which a response signal is recorded in each case, are used to record or receive an electrical signal that characterizes the electrical field within the fluid and are also referred to as receiver electrodes. In particular, provision can be made for the electrical currents or electrical voltages resulting at the receiver electrodes to be recorded as response signals. If the excitation signal is in the form of a voltage signal, the currents resulting at the receiver electrodes are preferably recorded as response signals. If the excitation signal is in the form of a current signal, the voltages resulting at the receiver electrodes are preferably recorded as response signals.

Der Messzyklus weist mehrere unterschiedliche Messsequenzen derart auf, dass in jeder der mehreren unterschiedlichen Messsequenzen eine andere Messelektrode oder ein anderes Messelektrodenpaar mit einem Anregungssignal beaufschlagt wird. Zwei Messsequenzen werden als identisch bezeichnet, wenn in den beiden Messsequenzen dieselben Messelektroden als Anregungselektroden und dieselben Messelektroden als Empfängerelektroden fungieren. Zwei Messsequenzen werden als unterschiedlich bezeichnet, wenn in den beiden Messsequenzen zumindest teilweise unterschiedliche Messelektroden als Anregungselektroden und/oder zumindest teilweise unterschiedliche Messelektroden als Empfängerelektroden fungieren. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass der Messzyklus vollständig aus unterschiedlichen Messsequenzen derart besteht, dass in jeder Messsequenz des Messzyklus eine andere Messelektrode oder ein anderes Messelektrodenpaar mit einem Anregungssignal beaufschlagt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Messzyklus eine oder mehrere identische Messsequenzen aufweist. Der Messzyklus weist mehrere unterschiedliche Messsequenzen derart auf, dass in jeder der mehreren unterschiedlichen Messsequenzen eine andere Messelektrode oder ein anderes Messelektrodenpaar mit einem Anregungssignal beaufschlagt wird, wobei der Messzyklus mindestens zwei (d.h. zwei oder mehr), bevorzugt mindestens drei (d.h. drei oder mehr) derartige unterschiedliche Messsequenzen aufweist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass jede Messelektrode an mindestens einer der Messsequenzen des Messzyklus beteiligt ist, d.h. dass jede Messelektrode in mindestens einer Messsequenz des Messzyklus als Anregungselektrode oder als Empfängerelektrode fungiert.The measurement cycle has a number of different measurement sequences in such a way that in each of the number of different measurement sequences a different measuring electrode or a different pair of measuring electrodes is subjected to an excitation signal. Two measurement sequences are referred to as identical if the same measurement electrodes act as excitation electrodes and the same measurement electrodes act as receiver electrodes in the two measurement sequences. Two measurement sequences are designated as different if in the two measurement sequences at least partially different measuring electrodes act as excitation electrodes and/or at least partially different measuring electrodes act as receiver electrodes. It can be provided, for example, that the measurement cycle consists entirely of different measurement sequences such that in each measurement sequence of the measurement cycle, a different measuring electrode or a different pair of measuring electrodes is subjected to an excitation signal. However, it can also be provided that the measurement cycle has one or more identical measurement sequences. The measuring cycle has several different measuring sequences such that in each of the several different measuring sequences a different measuring electrode or another pair of measuring electrodes is subjected to an excitation signal, the measuring cycle having at least two (i.e. two or more), preferably at least three (i.e. three or more) has such different measurement sequences. In particular, it can be provided that each measuring electrode is involved in at least one of the measuring sequences of the measuring cycle, i.e. that each measuring electrode functions as an excitation electrode or as a receiving electrode in at least one measuring sequence of the measuring cycle.

Der Messzyklus weist somit mehrere unterschiedliche Messsequenzen derart auf, dass in den unterschiedlichen Messsequenzen unterschiedliche einzelne Messelektroden oder unterschiedliche Messelektrodenpaare mit dem Anregungssignal beaufschlagt werden, wobei diese Messelektroden als Anregungselektroden bzw. Anregungselektrodenpaare fungieren. Dabei wird entweder in jeder Messsequenz eines Messzyklus eine einzige Messelektrode mit einem Anregungssignal beaufschlagt oder in jeder Messsequenz eines Messzyklus ein Messelektrodenpaar mit einem Anregungssignal beaufschlagt.The measuring cycle thus has a number of different measuring sequences such that in the different measuring sequences different individual measuring electrodes or different measuring electrode pairs are acted upon by the excitation signal, with these measuring electrodes functioning as excitation electrodes or excitation electrode pairs. An excitation signal is applied to a single measurement electrode in each measurement sequence of a measurement cycle, or an excitation signal is applied to a pair of measurement electrodes in each measurement sequence of a measurement cycle.

In jeder Messsequenz wird an einer oder mehreren der in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden ein Antwortsignal erfasst, wobei diese Messelektroden als Empfängerelektroden fungieren. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass in jeder Messsequenz mindestens eine Messelektrode eines jeden Sondenstabes, der keine in der jeweiligen Messsequenz als Anregungselektrode fungierende Messelektrode aufweist, als Empfängerelektrode fungiert. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass in jeder Messsequenz ausschließlich Messelektroden solcher Sondenstäbe, die keine in der jeweiligen Messsequenz als Anregungselektrode fungierende Messelektrode aufweisen, als Empfängerelektroden fungieren. Die beiden vorgenannten Ausgestaltungen ermöglichen z.B. eine gute Überdeckung des Raumes zwischen den Sondenstäben durch die resultierenden elektrischen Felder bzw. eine räumlich ausgedehnte Erfassung dieser Felder, wobei zudem eine Messbeeinflussung durch potentiell zwischen unterschiedlichen Elektroden eines Sondenstabes auftretende parasitäre Oberflächenströme unterdrückt werden kann. Es kann jedoch z.B. auch vorgesehen sein, dass in jeder Messsequenz mindestens eine Messelektrode jedes Sondenstabes als Empfängerelektrode fungiert (in diesem Fall weisen einige oder alle der Sondenstäbe mindestens zwei Messelektroden auf). Des Weiteren kann z.B. vorgesehen sein, dass in jeder Messsequenz an allen in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden ein elektrisches Antwortsignal erfasst wird und diese somit als Empfängerelektroden fungieren. Die beiden vorgenannten Ausgestaltungen ermöglichen z.B. eine gute Überdeckung des Raumes zwischen den Sondenstäben durch die resultierenden elektrischen Felder bzw. eine räumlich ausgedehnte Erfassung dieser Felder, wobei zudem aufgrund des gleichzeitigen Erfassens einer Vielzahl von Signalen eine schnelle Messung bzw. gute Zeitauflösung unterstützt wird.In each measurement sequence, a response signal is detected at one or more of the measurement electrodes not subjected to the excitation signal in the respective measurement sequence, with these measurement electrodes functioning as receiver electrodes. Provision can be made, for example, for at least one measuring electrode of each probe rod, which does not have a measuring electrode functioning as an excitation electrode in the respective measuring sequence, to function as a receiver electrode in each measuring sequence. As an alternative or in addition to this, it can be provided that in each measurement sequence only measurement electrodes of those probe rods which do not have a measurement electrode functioning as an excitation electrode in the respective measurement sequence function as receiver electrodes. The two aforementioned configurations enable, for example, the space between the probe rods to be well covered by the resulting electrical fields or a spatially extended detection of these fields, in which case an influence on the measurement by parasitic surface currents potentially occurring between different electrodes of a probe rod can also be suppressed. However, provision can also be made, for example, for at least one measuring electrode of each probe rod to function as a receiver electrode in each measurement sequence (in this case, some or all of the probe rods have at least two measuring electrodes). Furthermore, provision can be made, for example, for an electrical response signal to be detected in each measurement sequence at all measurement electrodes not subjected to the excitation signal in the respective measurement sequence, and for these electrodes to function as receiver electrodes. The two aforementioned configurations enable, for example, good coverage of the space between the probe rods by the resulting electrical fields or spatially extended detection of these fields, with rapid measurement and good time resolution also being supported due to the simultaneous detection of a large number of signals.

In jeder Messsequenz fungieren somit eine oder zwei Messelektroden als Anregungselektroden und eine oder mehrere Messelektroden als Empfängerelektroden. An jeder Messsequenz sind Messelektroden mehrerer Sondenstäbe beteiligt, d.h. an jeder Messsequenz sind Messelektroden mehrerer Sondenstäbe jeweils als Anregungselektrode oder als Empfängerelektrode beteiligt. Die Messvorrichtung ist insbesondere zum Durchführen der Messsequenzen derart ausgebildet, dass in jeder Messsequenz (mindestens) eine Messelektrode eines Sondenstabes als Anregungselektrode fungiert und (mindestens) eine Messelektrode eines anderen Sondenstabes als Empfängerelektrode fungiert. Somit sind an jeder Messsequenz mindestens eine Anregungselektrode und mindestens eine Empfängerelektrode unterschiedlicher Sondenstäbe beteiligt. Anders ausgedrückt sind an jeder Messsequenz mindestens zwei Messelektroden unterschiedlicher Sondenstäbe derart beteiligt, dass eine der beiden Messelektroden als Anregungselektrode fungiert und die andere der beiden Messelektroden als Empfängerelektrode fungiert. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass an jeder Messsequenz mindestens eine Messelektrode jedes Sondenstabes beteiligt ist, insbesondere dass an jeder Messsequenz mindestens eine Messelektrode jedes Sondenstabes als Anregungselektrode oder als Empfängerelektrode beteiligt ist.In each measurement sequence, one or two measuring electrodes thus function as excitation electrodes and one or more measuring electrodes as receiver electrodes. Measuring electrodes of several probe rods are involved in each measurement sequence, i.e. measuring electrodes of several probe rods are involved in each measurement sequence as excitation electrodes or receiver electrodes. The measuring device is designed in particular for carrying out the measuring sequences such that in each measuring sequence (at least) one measuring electrode of a probe rod acts as an excitation electrode and (at least) one measuring electrode of another probe rod acts as a receiver electrode. Thus, at least one excitation electrode and at least one receiver electrode of different probe rods are involved in each measurement sequence. In other words, at least two measuring electrodes of different probe rods are involved in each measuring sequence in such a way that one of the two measuring electrodes acts as an excitation electrode and the other of the two measuring electrodes acts as a receiver electrode. It can be provided, for example, that at least one measuring electrode of each probe rod is involved in each measurement sequence, in particular that at least one measuring electrode of each probe rod is involved in each measurement sequence as an excitation electrode or as a receiver electrode.

Bevorzugt sind an jeder Messsequenz Messelektroden mehrerer Sondenstäbe als Empfängerelektroden beteiligt, d.h. bevorzugt wird in jeder Messsequenz ein Antwortsignal an mehreren (d.h. zwei oder mehr) Messelektroden unterschiedlicher Sondenstäbe erfasst. Dadurch kann mittels gleichzeitigen Abdeckens unterschiedlicher Strom- bzw. Spannungsabgriffspfade der Informationsgehalt der gewonnenen Messdaten erhöht werden und z.B. die räumliche und zeitliche Auflösung verbessert werden. Demgemäß kann bei Verwendung von Anregungselektrodenpaaren z.B. vorgesehen sein, dass die Messsonde mindestens drei Sondenstäbe derart aufweist, dass jeder Sondenstab mindestens zwei Messelektroden aufweist. Alternativ dazu kann bei Verwendung von Anregungselektrodenpaaren z.B. vorgesehen sein, dass die Messsonde mindestens vier Sondenstäbe derart aufweist, dass jeder Sondenstab mindestens eine Messelektrode aufweist. Gemäß einer Ausführungsform kann allgemein vorgesehen sein, dass die Messsonde mindestens vier Sondenstäbe derart aufweist, dass jeder Sondenstab mindestens eine Messelektrode aufweist. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Messsonde mindestens drei oder mindestens vier Sondenstäbe derart aufweist, dass jeder Sondenstab mindestens zwei Messelektroden aufweist, wodurch z.B. die räumliche Abdeckung der Messung verbessert werden kann.Measuring electrodes of several probe rods are preferably involved as receiver electrodes in each measurement sequence, i.e. a response signal is preferably recorded at several (i.e. two or more) measuring electrodes of different probe rods in each measurement sequence. As a result, the information content of the measurement data obtained can be increased and, for example, the spatial and temporal resolution can be improved by simultaneously covering different current or voltage tap paths. Accordingly, when using pairs of excitation electrodes, it can be provided, for example, that the measuring probe has at least three probe rods such that each probe rod has at least two measuring electrodes. Alternatively, when using pairs of excitation electrodes, it can be provided, for example, that the measuring probe has at least four probe rods such that each probe rod has at least one measuring electrode. According to one embodiment, it can generally be provided that the measuring probe has at least four probe rods such that each probe rod has at least one measuring electrode. Provision can be made, for example, for the measuring probe to have at least three or at least four probe rods in such a way that each probe rod has at least two measuring electrodes, which can improve the spatial coverage of the measurement, for example.

Die Messvorrichtung ist wie erläutert zum Durchführen eines Messzyklus mit mehreren aufeinanderfolgenden Messsequenzen ausgebildet, wobei in jeder Messsequenz eine einzelne der Messelektroden oder ein Paar der Messelektroden mit einem Anregungssignal beaufschlagt wird und an einer oder mehreren der übrigen (d.h. in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten) Messelektroden ein Antwortsignal erfasst wird. Die Messvorrichtung kann basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus zum Charakterisieren der während des Messzyklus innerhalb des Fluids vorliegenden räumlichen Verteilung einer elektrischen Eigenschaft ausgebildet sein, wobei die elektrische Eigenschaft z.B. die elektrische Leitfähigkeit, die elektrische Permittivität oder die elektrische Impedanz sein kann.As explained, the measuring device is designed to carry out a measuring cycle with a plurality of consecutive measuring sequences, with an excitation signal being applied to one of the measuring electrodes or a pair of measuring electrodes in each measuring sequence and to one or more of the others (i.e. not to the excitation signal in the respective measuring sequence acted upon) measuring electrodes, a response signal is detected. Based on the excitation signals and response signals of a measurement cycle, the measuring device can be designed to characterize the spatial distribution of an electrical property within the fluid during the measurement cycle, wherein the electrical property can be electrical conductivity, electrical permittivity or electrical impedance, for example.

Aufgrund des an die Anregungselektroden angelegten elektrischen Anregungssignals in Form eines Spannungssignals oder Stromsignals stellt sich in einem Raumvolumen im Umfeld der Messelektroden ein elektrisches Feld ein. Durch das elektrische Feld werden an den Empfängerelektroden elektrische Antwortsignale in Form von Stromsignalen oder Spannungssignalen hervorgerufen. Das elektrische Feld und somit auch die Antwortsignale sind von den Anregungssignalen und der räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaften (z.B. der elektrischen Leitfähigkeit, Permittivität oder Impedanz) innerhalb des Raumvolumens abhängig und durch dieselben festgelegt, sodass basierend auf den bekannten Anregungssignalen und den erfassten Antwortsignalen mittels Lösens eines inversen Problems die räumliche Verteilung der elektrischen Eigenschaften charakterisiert und ermittelt werden kann. Insbesondere ist das aufgrund der Anregungssignale resultierende elektrische Feld - und somit auch die dadurch hervorgerufenen Antwortsignale - durch die Lösung der Grundgleichungen der Elektrostatik für die innerhalb des Raumvolumens vorliegende räumliche Verteilung α(r) einer elektrischen Eigenschaft α unter den Rahmenbedingungen der durch die Anregungssignale eingeprägten Spannungen bzw. Ströme vollständig definiert (wobei r einen Ortsvektor im dreidimensionalen Raum und α die elektrische Eigenschaft bezeichnet, wobei α insbesondere die elektrische Leitfähigkeit, die elektrische Permittivität oder die elektrische Impedanz sein kann). Somit kann, z.B. mittels iterativen Annäherns der für eine angenommene räumliche Verteilung αmod(r) berechneten Lösung bzw. Antwortsignale an die tatsächlich gemessenen Antwortsignale, die tatsächliche Verteilung α(r) charakterisiert und ermittelt werden. Demgemäß kann die Messvorrichtung basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus zum Charakterisieren der während des Messzyklus innerhalb des sondierten Raumvolumens vorliegenden räumlichen Verteilung einer elektrischen Eigenschaft ausgebildet sein. Wenn die Sondenstäbe mit den Messelektroden in das Fluid eingebracht sind und somit das sondierte Raumvolumen mit dem Fluid ausgefüllt ist, kann die Messvorrichtung somit basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus zum Charakterisieren (z.B. Ermitteln) der während des Messzyklus innerhalb des Fluids vorliegenden räumlichen Verteilung einer elektrischen Eigenschaft ausgebildet sein.Due to the electrical excitation signal applied to the excitation electrodes in the form of a voltage signal or current signal, an electrical field is established in a spatial volume in the vicinity of the measuring electrodes. The electrical field causes electrical response signals in the form of current signals or voltage signals at the receiver electrodes. The electric field and thus also the response signals are dependent on and determined by the excitation signals and the spatial distribution of the electrical properties (e.g. electrical conductivity, permittivity or impedance) within the volume of space, so that based on the known excitation signals and the detected response signals by solving of an inverse problem, the spatial distribution of the electrical properties can be characterized and determined can. In particular, the electric field resulting from the excitation signals - and thus also the resulting response signals - is due to the solution of the basic equations of electrostatics for the spatial distribution α(r) within the spatial volume of an electrical property α under the general conditions of the voltages impressed by the excitation signals or currents are fully defined (where r denotes a position vector in three-dimensional space and α denotes the electrical property, where α can in particular be electrical conductivity, electrical permittivity or electrical impedance). The actual distribution α(r) can thus be characterized and determined, for example by iteratively approximating the solution or response signals calculated for an assumed spatial distribution α mod (r) to the response signals actually measured. Accordingly, the measuring device can be designed based on the excitation signals and response signals of a measuring cycle to characterize the spatial distribution of an electrical property within the probed spatial volume during the measuring cycle. If the probe rods with the measuring electrodes are introduced into the fluid and the probed spatial volume is thus filled with the fluid, the measuring device can thus be used based on the excitation signals and response signals of a measuring cycle to characterize (e.g. determine) the spatial distribution within the fluid during the measuring cycle be formed an electrical property.

Das sondierte Raumvolumen wird auch als Messvolumen bezeichnet und umfasst ein zwischen den Messelektroden angeordnetes Raumvolumen, das Messvolumen kann z.B. ein zwischen den Messelektroden angeordnetes Raumvolumen oder ein die Messelektroden umfassendes Raumvolumen sein. Somit kann die Messvorrichtung insbesondere zum Charakterisieren bzw. Ermitteln der innerhalb des Messvolumens vorliegenden räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaft ausgebildet sein.The probed spatial volume is also referred to as the measuring volume and comprises a spatial volume arranged between the measuring electrodes. The measuring volume can be, for example, a spatial volume arranged between the measuring electrodes or a spatial volume comprising the measuring electrodes. The measuring device can thus be designed in particular to characterize or determine the spatial distribution of the electrical property within the measuring volume.

Die Messvorrichtung kann basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus zum Charakterisieren der während des Messzyklus innerhalb des Fluids vorliegenden räumlichen Verteilung einer elektrischen Eigenschaft ausgebildet sein. Die Messvorrichtung ist demgemäß basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen mehrerer Messsequenzen (insbesondere mehrerer unterschiedlicher Messsequenzen) zum Charakterisieren der während des Messzyklus innerhalb des Fluids vorliegenden räumlichen Verteilung einer elektrischen Eigenschaft ausgebildet, wobei z.B. alle Anregungssignale und Antwortsignale der Messsequenzen des Messzyklus in die Charakterisierung eingehen können. Die Messvorrichtung kann z.B. derart ausgebildet sein, dass von ihr alle Anregungssignale und Antwortsignale eines Messzyklus (d.h. aller Messsequenzen eines Messzyklus) zu einem gemeinsamen Messdatensatz zusammengefasst werden und basierend auf diesem Messdatensatz die während des jeweiligen Messzyklus vorliegende räumliche Verteilung der elektrischen Eigenschaft charakterisiert bzw. ermittelt wird. Indem unterschiedliche zwischen den Messelektroden und somit auch zwischen den Sondenstäben verlaufende Strom- bzw. Spannungsabgriffspfade in die Charakterisierung eingehen, kann bei geringer Messdauer eine hochqualitative ortsaufgelöste Analyse der elektrischen Eigenschaft erfolgen.The measuring device can be designed based on the excitation signals and response signals of a measuring cycle to characterize the spatial distribution of an electrical property within the fluid during the measuring cycle. The measuring device is accordingly designed based on the excitation signals and response signals of multiple measurement sequences (in particular multiple different measurement sequences) to characterize the spatial distribution of an electrical property within the fluid during the measurement cycle, with e.g. all excitation signals and response signals of the measurement sequences of the measurement cycle being able to enter into the characterization . The measuring device can, for example, be designed in such a way that all excitation signals and response signals of a measuring cycle (i.e. all measuring sequences of a measuring cycle) are combined into a common measurement data set and, based on this measurement data set, characterizes or determines the spatial distribution of the electrical property during the respective measurement cycle becomes. Since different current or voltage tapping paths running between the measuring electrodes and thus also between the probe rods are included in the characterization, a high-quality, spatially resolved analysis of the electrical property can be carried out with a short measurement duration.

Die Messvorrichtung kann insbesondere zum elektrotomographischen Charakterisieren des Fluids ausgebildet sein, d.h. zum Charakterisieren des Fluids mittels elektrischer Tomographie, z.B. mittels elektrischer Impedanztomographie oder Kapazitätstomographie. Demgemäß kann die Messvorrichtung eine Tomographievorrichtung sein, die basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen des Messzyklus zum elektrotomographischen Charakterisieren des Fluids ausgebildet ist. Die Tomographievorrichtung kann z.B. derart ausgebildet sein, dass von ihr alle Anregungssignale und Antwortsignale eines Messzyklus zu einem gemeinsamen Messdatensatz zusammengefasst werden und basierend auf diesem Messdatensatz die während des Messzyklus in einer oder mehreren Ebenen vorliegende räumliche Verteilung der elektrischen Eigenschaft ermittelt wird, wobei diese Ebenen auch als Tomographieebenen bezeichnet werden. Die in einer solchen Tomographieebene vorliegende Verteilung der elektrischen Eigenschaft kann als zweidimensionale tomographische Abbildung visualisiert werden. Anhand der mehreren unterschiedlichen Tomographieebenen zugeordneten zweidimensionalen tomographischen Abbildungen kann eine dreidimensionale Abbildung der räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaft generiert werden. Anhand unterschiedlicher Werte der elektrischen Eigenschaft können unterschiedliche Phasen des zu charakterisierenden Fluids identifiziert und z.B. visualisiert werden. Demgemäß kann die Tomographievorrichtung basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus zum Erzeugen einer Abbildung, z.B. einer zwei- oder dreidimensionalen Abbildung, der inneren Struktur des Fluids ausgebildet sein.In particular, the measuring device can be designed for electrotomographic characterization of the fluid, i.e. for characterizing the fluid by means of electrical tomography, e.g. by means of electrical impedance tomography or capacitance tomography. Accordingly, the measuring device can be a tomography device, which is designed to characterize the fluid electrotomographically based on the excitation signals and response signals of the measuring cycle. The tomography device can, for example, be designed in such a way that all excitation signals and response signals of a measurement cycle are combined into a common measurement data set and based on this measurement data set the spatial distribution of the electrical property in one or more planes during the measurement cycle is determined, these planes also called tomographic planes. The distribution of the electrical property in such a tomography plane can be visualized as a two-dimensional tomographic image. A three-dimensional image of the spatial distribution of the electrical property can be generated on the basis of the two-dimensional tomographic images assigned to a plurality of different tomographic planes. Based on different values of the electrical property, different phases of the fluid to be characterized can be identified and e.g. visualized. Accordingly, the tomography device can be designed to generate an image, e.g. a two- or three-dimensional image, of the internal structure of the fluid based on the excitation signals and response signals of a measurement cycle.

Indem die Messelektroden an den Sondenstäben vorgesehen sind, ist die Messgeometrie durch die Anordnungsgeometrie der Sondenstäbe und Messelektroden definiert und somit unabhängig von der Geometrie der Wandung (z.B. des Rohres), welche das zu charakterisierende Fluid einschließt. Im Falle der Charakterisierung eines durch ein Rohr strömenden Fluids mittels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann z.B. die Messgeometrie unabhängig von der Geometrie (z.B. dem Durchmesser) des Rohres gehalten werden. Insbesondere kann der (maximale) Abstand zwischen den einzelnen Messelektroden geringer gehalten werden als bei Positionierung der Messelektroden an der das Fluid einschließenden Wandung, wodurch z.B. eine Eingrenzung der elektrischen Felder auf einen kleineren Raumbereich ermöglicht ist. Indem die Messelektroden an den Sondenstäben vorgesehen sind und beim Betreiben der Messvorrichtung in das zu charakterisierende Fluid eingebracht sind, stehen die Messelektroden in direktem Kontakt mit dem Fluid und stehen nicht in Kontakt mit der das Fluid einschließenden Wandung, sodass die Beeinflussung des elektrischen Feldes durch die Wandung vermindert bzw. unterbunden werden kann. Dadurch ist eine Charakterisierung der räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaft mit hoher Messqualität - insbesondere mit einer hohen räumlichen Auflösung - ermöglicht, wodurch z.B. eine Charakterisierung mehrphasiger Fluidströmungen mit kleinen Partikeln ermöglicht bzw. verbessert werden kann.Since the measuring electrodes are provided on the probe rods, the measuring geometry is defined by the arrangement geometry of the probe rods and measuring electrodes and is therefore independent of the geometry of the wall (eg the pipe) which encloses the fluid to be characterized. In the case of the characterization of a fluid flowing through a pipe by means of the invention Measuring device, for example, the measurement geometry can be kept independent of the geometry (e.g. the diameter) of the pipe. In particular, the (maximum) distance between the individual measuring electrodes can be kept smaller than when the measuring electrodes are positioned on the wall enclosing the fluid, which makes it possible, for example, to limit the electric fields to a smaller spatial area. Since the measuring electrodes are provided on the probe rods and are introduced into the fluid to be characterized when the measuring device is operated, the measuring electrodes are in direct contact with the fluid and are not in contact with the wall enclosing the fluid, so that the electric field is not influenced by the Wall can be reduced or prevented. Characterization of the spatial distribution of the electrical property with high measurement quality—in particular with a high spatial resolution—is thereby made possible, as a result of which, for example, a characterization of multiphase fluid flows with small particles can be made possible or improved.

Indem an jeder Messsequenz Messelektroden unterschiedlicher Sondenstäbe beteiligt sind und somit die zwischen unterschiedlichen Sondenstäben vorliegenden Verläufe des elektrischen Feldes zu der Messung beitragen, können mittels der Messvorrichtung auch Fluidvolumina bzw. Partikel innerhalb des Messvolumens charakterisiert werden, die nicht im direkten Kontakt zu den Messelektroden bzw. Sondenstäben stehen und nicht von den Sondenstäben penetriert sind. Dadurch ist z.B. auch das Erfassen kleiner und/oder fester Partikel innerhalb des Fluids sowie eine Analyse mehrphasiger Fluide mit geringen Anteilen einer der Phasen innerhalb des Messvolumens ermöglicht. Zudem können das zwischen den Messelektroden der Sondenstäbe angeordnete Fluidvolumen bzw. zwischen den Sondenstäben hindurchströmende Fluidanteile oder Partikel charakterisiert werden.Since measuring electrodes of different probe rods are involved in each measurement sequence and the courses of the electric field present between different probe rods thus contribute to the measurement, the measuring device can also be used to characterize fluid volumes or particles within the measuring volume that are not in direct contact with the measuring electrodes or probe rods and are not penetrated by the probe rods. This also enables, for example, the detection of small and/or solid particles within the fluid as well as an analysis of multi-phase fluids with small proportions of one of the phases within the measuring volume. In addition, the fluid volume arranged between the measuring electrodes of the probe rods or the fluid fractions or particles flowing between the probe rods can be characterized.

Indem mittels der Messvorrichtung die innerhalb des Fluids vorliegende räumliche Verteilung einer elektrischen Eigenschaft erfassbar ist, wobei unterschiedliche Fluidphasen aufgrund ihrer unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften bzw. aufgrund unterschiedlicher Werte der erfassten elektrischen Eigenschaft identifizierbar sind, kann mittels der Messvorrichtung die räumliche Verteilung unterschiedlicher Phasen des Fluids charakterisiert und ermittelt werden. Dadurch können z.B. auch in dem Fluid vorliegende (feste, flüssige oder gasförmige) Partikel einer der Phasen des Fluids identifiziert werden und deren Parameter ermittelt werden. So lassen sich z.B. mittels der Messvorrichtung die Größe, Form und Teilchendichte derartiger Partikel mit hoher Genauigkeit ermitteln, wobei anhand der zeitlichen Veränderung der Messdaten (z.B. mittels Auswertens mehrerer aufeinanderfolgender Messzyklen) auch die Strömungsgeschwindigkeiten derartiger Partikel mit hoher Genauigkeit ermittelbar sind.Since the spatial distribution of an electrical property within the fluid can be detected by means of the measuring device, with different fluid phases being identifiable due to their different electrical properties or due to different values of the detected electrical property, the spatial distribution of different phases of the fluid can be characterized by means of the measuring device and be determined. In this way, for example, particles (solid, liquid or gaseous) of one of the phases of the fluid that are present in the fluid can be identified and their parameters can be determined. For example, the size, shape and particle density of such particles can be determined with high accuracy by means of the measuring device, whereby the flow velocities of such particles can also be determined with high accuracy based on the change in the measurement data over time (e.g. by evaluating several consecutive measurement cycles).

Aufgrund der stabförmigen Ausführung der Sondenelemente kann, insbesondere beim Charakterisieren eines strömenden Fluids, die Beeinflussung des zu charakterisierenden Fluids durch dieselben gering gehalten werden. Aufgrund ihres unkomplizierten Aufbaus ist die Messvorrichtung robust und kostengünstig herstellbar, zudem muss die Messvorrichtung nicht fest in ein zu charakterisierendes Fluidsystem installiert werden und ist somit vielseitig und flexibel einsetzbar.Due to the rod-shaped design of the probe elements, the influence of the same on the fluid to be characterized can be kept low, particularly when characterizing a flowing fluid. Due to its uncomplicated structure, the measuring device is robust and can be produced inexpensively. In addition, the measuring device does not have to be permanently installed in a fluid system to be characterized and can therefore be used in a versatile and flexible manner.

Gemäß einer Ausführungsform sind alle Sondenstäbe gleich lang ausgebildet, d.h. weisen alle die gleiche Länge auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Sondenstäbe identisch ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messsonde derart ausgebildet, dass alle Sondenstäbe parallel zueinander verlaufend angeordnet sind, d.h. dass alle Sondenstäbe derart angeordnet sind, dass ihre Sondenstab-Längsachsen parallel zueinander verlaufen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass alle Sondenstäbe jeweils mit einem ihrer beiden Längsenden in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind bzw. an einer gemeinsamen Ebene angrenzen (sodass diese Längsenden koplanar sind). Die Sondenstäbe sind derart angeordnet, dass die Sondenstab-Längsachsen nicht alle in einer gemeinsamen Ebene verlaufen (d.h. es gibt keine Ebene derart, dass alle Sondenstab-Längsachsen innerhalb dieser Ebene liegen bzw. verlaufen). Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass alle Sondenstäbe derart angeordnet sind, dass ein Längsende jedes Sondenstabes an einer jeweiligen Position entlang des Randes einer (gedachten) gemeinsamen konvexen ebenen Fläche angeordnet ist, wobei diese Längsenden bevorzugt äquidistant angeordnet sind. Der Rand einer derartigen konvexen Fläche ist durch die Begrenzungslinie dieser Fläche gegeben, das am Rand dieser Fläche angeordnete Längsende eines jeweiligen Sondenstabes wird auch als dessen erstes Längsende bezeichnet. Demgemäß kann vorgesehen sein die Sondenstäbe derart anzuordnen, dass die Fläche bzw. das Polygon, welches durch die geraden Verbindungsstrecken jedes ersten Sondenstab-Längsendes zu den beiden jeweils am nächsten benachbarten ersten Sondenstab-Längsenden gebildet ist, ein (ebenes) konvexes Polygon ist. Bei dem Polygon handelt es sich bevorzugt um ein gleichseitiges oder gleichwinkliges Polygon, noch bevorzugter um ein regelmäßiges Polygon. Die konvexe ebene Fläche, entlang deren Rand die ersten Sondenstab-Längsenden angeordnet sind, kann insbesondere ein Kreis oder eine Ellipse sein. Demgemäß kann z.B. vorgesehen sein, dass alle Sondenstäbe derart angeordnet sind, dass das erste Längsende jedes Sondenstabes an einer jeweiligen Position entlang des Randes eines Kreises oder einer Ellipse angeordnet ist. Die vorstehenden Ausführungsformen ermöglichen, insbesondere in beliebiger Kombination, aufgrund der damit einhergehenden Messgeometrien unkompliziert eine Charakterisierung des Fluids mit hoher Genauigkeit, insbesondere mittels elektrischer Tomographie.According to one embodiment, all the probe rods are of the same length, ie they all have the same length. According to a preferred embodiment, all probe rods are identical. According to a further embodiment, the measuring probe is designed in such a way that all the probe rods are arranged to run parallel to one another, ie all the probe rods are arranged in such a way that their longitudinal axes of the probe rod run parallel to one another. As an alternative or in addition to this, it can be provided that all the probe rods are each arranged with one of their two longitudinal ends in a common plane or border on a common plane (so that these longitudinal ends are coplanar). The probe rods are arranged in such a way that the longitudinal axes of the probe rod do not all run in a common plane (ie there is no plane such that all the longitudinal axes of the probe rod lie or run within this plane). Furthermore, it can be provided that all probe rods are arranged in such a way that a longitudinal end of each probe rod is arranged at a respective position along the edge of an (imaginary) common convex flat surface, these longitudinal ends preferably being arranged equidistantly. The edge of such a convex surface is given by the boundary line of this surface, the longitudinal end of a respective probe rod arranged at the edge of this surface is also referred to as its first longitudinal end. Accordingly, the probe rods can be arranged in such a way that the area or polygon formed by the straight connecting sections of each first longitudinal end of the probe rod to the two next-neighboring first longitudinal ends of the probe rod is a (flat) convex polygon. The polygon is preferably an equilateral or equiangular polygon, more preferably a regular polygon. The convex flat surface, along the edge of which the first longitudinal ends of the probe rod are arranged, can in particular be a circle or an ellipse. Accordingly, for example, it can be provided that all probe rods such are arranged such that the first longitudinal end of each probe rod is located at a respective position along the edge of a circle or an ellipse. The above embodiments enable, in particular in any combination, a characterization of the fluid with high accuracy, in particular by means of electrical tomography, in an uncomplicated manner due to the associated measurement geometries.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Messsonde einen Sondenkörper auf, wobei die Sondenstäbe derart an dem Sondenkörper angeordnet sind, dass sie aus dem Sondenkörper herausragen. Der Sondenkörper dient als Halterung zum Halten der Sondenstäbe (und damit auch der Messelektroden) in einer vorgegebenen Geometrie. Jeder Sondenstab ist an einem seiner beiden Längsenden an dem Sondenkörper befestigt, wobei dieses Längsende als erstes Längsende des jeweiligen Sondenstabes bezeichnet wird. Bei Ausgestaltung der Messsonde mit einem Sondenkörper ist somit jeder Sondenstab an seinem ersten Längsende an dem Sondenkörper befestigt, wohingegen das zweite Längsende jedes Sondenstabes ein freies Längsende ist. Gemäß dieser Ausführungsform kann zudem vorgesehen sein, dass die Messelektroden derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die Kontaktflächen der Messelektroden jeweils in einem Abstand zu dem Sondenkörper angeordnet sind und nicht bis an den Sondenkörper heranreichen.According to one embodiment, the measuring probe has a probe body, with the probe rods being arranged on the probe body in such a way that they protrude from the probe body. The probe body serves as a holder for holding the probe rods (and thus also the measuring electrodes) in a given geometry. Each probe rod is attached to the probe body at one of its two longitudinal ends, this longitudinal end being referred to as the first longitudinal end of the respective probe rod. When the measuring probe is configured with a probe body, each probe rod is thus attached to the probe body at its first longitudinal end, whereas the second longitudinal end of each probe rod is a free longitudinal end. According to this embodiment, it can also be provided that the measuring electrodes are designed and arranged in such a way that the contact surfaces of the measuring electrodes are each arranged at a distance from the probe body and do not reach as far as the probe body.

Indem die Messelektroden-Kontaktflächen jeweils in einem Abstand zu dem Sondenkörper angeordnet sind, kann die Beeinflussung des durch die Anregungssignale erzeugten elektrischen Feldes durch den Sondenkörper vermindert und somit eine höhere Messgenauigkeit ermöglicht werden. Wenn die Messsonde beim Charakterisieren einer Fluidströmung in dieselbe eingebracht ist, wird zudem die Strömung von dem Sondenkörper beeinflusst (z.B. aufgrund der dort auftretenden Stauung). Indem die Messelektroden-Kontaktflächen in einem Abstand zu dem Sondenkörper angeordnet sind, kann eine durch diese Strömungsbeeinflussung hervorgerufene Verfälschung der mittels der Messelektroden gewonnenen Messdaten vermindert oder verhindert werden.By arranging the measuring electrode contact surfaces at a distance from the probe body, the influence of the probe body on the electric field generated by the excitation signals can be reduced and thus a higher measuring accuracy can be made possible. In addition, when the measuring probe is inserted into a fluid flow when characterizing it, the flow is influenced by the probe body (e.g. due to the stagnation occurring there). By arranging the measuring electrode contact surfaces at a distance from the probe body, a falsification of the measurement data obtained by means of the measuring electrodes caused by this influence on the flow can be reduced or prevented.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Sondenkörper eine ebene Außenfläche aufweist und alle Sondenstäbe derart an dem Sondenkörper angeordnet bzw. befestigt sind, dass sie an dieser ebenen Außenfläche aus dem Sondenkörper herausragen (und somit bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Messvorrichtung in das zu charakterisierende Fluid hineinragen). Diese ebene Außenseite bzw. Außenfläche des Sondenkörpers wird auch als Stirnfläche des Sondenkörpers bezeichnet. Demgemäß münden alle Sondenstäbe mit ihrem ersten Längsende an der Stirnfläche des Sondenkörpers. Die Positionen, an denen ein jeweiliger Sondenstab an der Stirnfläche des Sondenkörpers mündet bzw. aus der Stirnfläche herausragt, werden auch als Sondenstab-Basispositionen bezeichnet.In particular, it can be provided that the probe body has a flat outer surface and all probe rods are arranged or attached to the probe body in such a way that they protrude from the probe body on this flat outer surface (and thus, when the measuring device is used as intended, into the fluid to be characterized protrude). This flat outside or outer surface of the probe body is also referred to as the end face of the probe body. Accordingly, all probe rods open with their first longitudinal end on the end face of the probe body. The positions at which a respective probe rod opens out on the front face of the probe body or protrudes from the front face are also referred to as the base positions of the probe rod.

Gemäß einer Ausführungsform sind alle Sondenstäbe an der Stirnfläche des Sondenkörpers derart angeordnet, dass die Sondenstab-Basisposition jedes Sondenstabes an einer jeweiligen Position entlang des Randes bzw. der Begrenzungslinie einer konvexen ebenen Fläche angeordnet ist (wobei kein Sondenstab innerhalb dieser konvexen Fläche angeordnet ist). Demgemäß ist die Fläche bzw. das Polygon, welches durch die geraden Verbindungsstrecken jeder Sondenstab-Basisposition zu den beiden jeweils am nächsten benachbarten Sondenstab-Basispositionen gebildet ist, ein konvexes Polygon. Bei dem Polygon handelt es sich bevorzugt um ein gleichseitiges oder gleichwinkliges Polygon, noch bevorzugter um ein regelmäßiges Polygon. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die konvexe ebene Fläche ein Kreis oder eine Ellipse ist, sodass alle Sondenstab-Basispositionen an Positionen entlang des Randes bzw. der Begrenzungslinie eines Kreises oder einer Ellipse angeordnet sind. Bevorzugt sind alle Sondenstab-Basispositionen äquidistant angeordnet, d.h. die Abstände zwischen einer jeweiligen Sondenstab-Basisposition und den jeweils am nächsten benachbarten Sondenstab-Basispositionen sind für alle Sondenstab-Basispositionen gleich groß. Mittels einer derartigen konvexen Messgeometrie ist unkompliziert eine Charakterisierung des Fluids mit hoher Genauigkeit ermöglicht, insb. mittels elektrischer Tomographie.According to one embodiment, all of the probe rods are arranged on the end face of the probe body such that the probe rod base position of each probe rod is located at a respective position along the edge of a convex planar surface (with no probe rod being located inside this convex surface). Accordingly, the area or polygon formed by the straight lines connecting each probe rod base position to the two nearest adjacent probe rod base positions is a convex polygon. The polygon is preferably an equilateral or equiangular polygon, more preferably a regular polygon. For example, the convex planar surface may be arranged to be a circle or an ellipse such that all of the probe rod base positions are located at positions along the edge of a circle or an ellipse. All probe rod base positions are preferably arranged equidistantly, i.e. the distances between a respective probe rod base position and the respective next neighboring probe rod base positions are the same for all probe rod base positions. Characterization of the fluid with high accuracy is made possible in an uncomplicated manner by means of such a convex measuring geometry, in particular by means of electrical tomography.

Auch bei Ausgestaltung der Messsonde mit dem Sondenkörper kann vorgesehen sein, dass alle Sondenstäbe mit der gleichen Länge ausgebildet sind oder sogar identisch ausgebildet sind. Zudem kann auch bei Ausgestaltung der Messsonde mit dem Sondenkörper vorgesehen sein, dass alle Sondenstäbe parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass alle Sondenstäbe derart an dem Sondenkörper angeordnet sind, dass die Längsachsen aller Sondenstäbe senkrecht zu der Stirnfläche des Sondenkörpers verlaufen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Messsonde demgemäß einen Sondenkörper mit einer ebenen Stirnfläche auf, wobei alle Sondenstäbe identisch ausgebildet sind und derart an dem Sondenkörper befestigt sind, dass sie an ihrem ersten Längsende an der Stirnfläche in den Sondenkörper münden bzw. an den Sondenkörper angrenzen und mit ihren Sondenstab-Längsachsen senkrecht zu der Stirnfläche verlaufend angeordnet sind, wobei die ersten Längsenden bzw. die Sondenstab-Basispositionen aller Sondenstäbe wie vorstehend erläutert entlang des Randes einer konvexen Fläche angeordnet sein können bzw. ein konvexes Polygon definieren können.Even when the measuring probe is designed with the probe body, it can be provided that all probe rods are designed with the same length or are even designed identically. In addition, when the measuring probe is designed with the probe body, it can also be provided that all probe rods are arranged so as to run parallel to one another. Provision can be made, for example, for all the probe rods to be arranged on the probe body in such a way that the longitudinal axes of all the probe rods run perpendicular to the end face of the probe body. According to a preferred embodiment, the measuring probe accordingly has a probe body with a flat end face, with all probe rods being of identical design and being attached to the probe body in such a way that they open into the probe body at their first longitudinal end at the end face or border on the probe body and are arranged with their probe rod longitudinal axes running perpendicularly to the end face, with the first longitudinal ends or the probe rod base positions of all probe rods as explained above along the edge of a convex surface can be arranged or can define a convex polygon.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Messelektroden derart ausgebildet, dass die Ausdehnung der Kontaktflächen der Messelektroden entlang der Längsrichtung des zugehörigen Sondenstabes jeweils mindestens fünf Mal so groß ist wie die maximale Querschnittsabmessung dieses Sondenstabes und maximal zehn Mal so groß ist wie die maximale Querschnittsabmessung dieses Sondenstabes. Demgemäß ist jede Messelektrode eines jeweiligen Sondenstabes derart ausgebildet, dass die Ausdehnung, welche die Kontaktfläche der Messelektrode entlang der Längsachse des Sondenstabes aufweist, mindestens so groß ist wie das fünffache der maximalen Querschnittsabmessung des Sondenstabes und höchstens so groß ist wie das zehnfache der maximalen Querschnittsabmessung des Sondenstabes. Die Querschnittsabmessung eines Sondenstabes bezeichnet die Abmessung des Sondenstabes quer bzw. senkrecht zu dessen Sondenstab-Längsachse. Im Falle eines rotationssymmetrischen Sondenstabes mit kreisförmigem Querschnitt oder eines Sondenstabes mit rotationssymmetrischer Querschnittskontur ist die Querschnittsabmessung des Sondenstabes z.B. durch den Durchmesser gegeben. Die maximale Querschnittsabmessung eines Sondenstabes ist die Querschnittsabmessung an der Stelle bzw. Längsposition mit dem größten Querschnitt.According to one embodiment, the measuring electrodes are designed in such a way that the extension of the contact surfaces of the measuring electrodes along the longitudinal direction of the associated probe rod is at least five times the maximum cross-sectional dimension of this probe rod and a maximum of ten times the maximum cross-sectional dimension of this probe rod. Accordingly, each measuring electrode of a respective probe rod is designed in such a way that the extent of the contact surface of the measuring electrode along the longitudinal axis of the probe rod is at least as large as five times the maximum cross-sectional dimension of the probe rod and at most as large as ten times the maximum cross-sectional dimension of the probe rod. The cross-sectional dimension of a probe rod refers to the dimension of the probe rod transversely or perpendicularly to its longitudinal axis. In the case of a rotationally symmetrical probe rod with a circular cross-section or a probe rod with a rotationally symmetrical cross-sectional contour, the cross-sectional dimension of the probe rod is given, for example, by the diameter. The maximum cross-sectional dimension of a probe rod is the cross-sectional dimension at the point or longitudinal position with the largest cross-section.

Die Ausführung der Kontaktflächen der Messelektroden mit einer derartigen Längsausdehnung ermöglicht eine gute räumliche Auflösung der gewonnenen Messergebnisse bei zugleich gutem Signal-Rausch-Verhältnis. Mittels derart dimensionierter Kontaktflächen kann zudem ein elektrotomographisches Charakterisieren mit wohldefinierten Tomographieebenen unterstützt werden, insbesondere bei identischer Ausgestaltung aller Sondenstäbe und/oder Ausrichtung aller Sondenstäbe mit einem ihrer Längsenden an einer gemeinsamen Ebene.Designing the contact surfaces of the measuring electrodes with such a longitudinal extent enables good spatial resolution of the measurement results obtained with a good signal-to-noise ratio at the same time. By means of contact surfaces dimensioned in this way, an electrotomographic characterization with well-defined tomography planes can also be supported, in particular with an identical configuration of all probe rods and/or alignment of all probe rods with one of their longitudinal ends on a common plane.

Gemäß einer Ausführungsform weist jeder Sondenstab mindestens zwei Messelektroden auf. Demgemäß weist jeder Sondenstab mindestens eine erste Messelektrode und eine zweite Messelektrode auf, wobei jede der beiden Messelektroden eine nach außen hin freiliegende bzw. unbedeckte Kontaktfläche aufweist. Die Kontaktfläche der ersten Messelektrode wird als erste Kontaktfläche bzw. erste Messelektroden-Kontaktfläche bezeichnet, die Kontaktfläche der zweiten Messelektrode wird als zweite Kontaktfläche bzw. zweite Messelektroden-Kontaktfläche bezeichnet. Gemäß dieser Ausführungsform sind die erste und die zweite Messelektrode jedes Sondenstabes derart ausgebildet und angeordnet, dass zwischen der ersten Messelektroden-Kontaktfläche und der zweiten Messelektroden-Kontaktfläche ein Abstand vorliegt, der mindestens so groß ist wie die maximale Querschnittsabmessung des jeweiligen Sondenstabes. Somit ist der entlang der Längsrichtung des jeweiligen Sondenstabes vorliegende Abstand zwischen der ersten und der zweiten Messelektroden-Kontaktfläche genauso groß wie oder größer als die maximale Querschnittsabmessung des jeweiligen Sondenstabes. Die erste und die zweite Messelektrode jedes Sondenstabes sind dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass die erste Messelektroden-Kontaktfläche näher an dem ersten Längsende des jeweiligen Sondenstabes angeordnet ist als die zweite Messelektroden-Kontaktfläche. Bei Ausgestaltung der Messsonde mit dem Sondenkörper ist somit die erste Messelektroden-Kontaktfläche näher an dem Sondenkörper angeordnet als die zweite Messelektroden-Kontaktfläche.According to one embodiment, each probe rod has at least two measuring electrodes. Accordingly, each probe rod has at least one first measuring electrode and one second measuring electrode, each of the two measuring electrodes having a contact surface that is exposed or uncovered to the outside. The contact surface of the first measuring electrode is referred to as the first contact surface or first measuring electrode contact surface, and the contact surface of the second measuring electrode is referred to as the second contact surface or second measuring electrode contact surface. According to this embodiment, the first and the second measuring electrode of each probe rod are designed and arranged in such a way that there is a distance between the first measuring electrode contact surface and the second measuring electrode contact surface which is at least as large as the maximum cross-sectional dimension of the respective probe rod. Thus, the distance between the first and the second measuring electrode contact surface along the longitudinal direction of the respective probe rod is equal to or greater than the maximum cross-sectional dimension of the respective probe rod. The first and the second measuring electrode of each probe rod are designed and arranged in such a way that the first measuring electrode contact surface is arranged closer to the first longitudinal end of the respective probe rod than the second measuring electrode contact surface. When the measuring probe is configured with the probe body, the first measuring electrode contact surface is therefore arranged closer to the probe body than the second measuring electrode contact surface.

Mittels einer derartigen Ausgestaltung ist eine Charakterisierung der elektrischen Eigenschaft des Fluids mit einer verbesserten räumlichen Abdeckung und räumlichen Auflösung ermöglicht. Zudem ermöglicht diese Ausgestaltung eine tomographische Charakterisierung des Fluids in zwei oder mehr unterschiedlichen Tomographieebenen, z.B. indem mittels entsprechender Ausgestaltung und Anordnung der Messelektroden die ersten Messelektroden-Kontaktflächen aller Sondenstäbe eine erste Tomographieebene definieren und die zweiten Messelektroden-Kontaktflächen aller Sondenstäbe eine zweite Tomographieebene definieren.Characterization of the electrical property of the fluid with improved spatial coverage and spatial resolution is made possible by means of such a configuration. In addition, this design enables a tomographic characterization of the fluid in two or more different tomography planes, e.g. by using a corresponding design and arrangement of the measuring electrodes, the first measuring electrode contact surfaces of all probe rods define a first tomography plane and the second measuring electrode contact surfaces of all probe rods define a second tomography plane.

Allgemein kann vorgesehen sein, dass jeder Sondenstab n Messelektroden aufweist, wobei jede Messelektrode eine nach außen hin unbedeckte Kontaktfläche aufweist und die Kontaktfläche der m-ten Messelektrode eines Sondenstabes als m-te Messelektroden-Kontaktfläche dieses Sondenstabes bezeichnet wird, und wobei die Sondenstäbe und Messelektroden derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die m-ten Messelektroden-Kontaktflächen aller Sondenstäbe jeweils in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind (wobei n eine natürliche Zahl größer als Null ist, d.h. n = 1, 2, 3, ...; und wobei m eine natürliche Zahl größer als Null und maximal gleich n ist und jeden Wert von 1 bis n annehmen kann, d.h. m = 1, 2, ..., n). Demgemäß sind die m-ten Messelektroden-Kontaktflächen aller Sondenstäbe jeweils derart angeordnet, dass sie in einer gemeinsamen Ebene liegen, d.h. von einer gemeinsamen Ebene geschnitten werden. Die Kontaktflächen der Messelektroedn definieren somit n unterschiedliche Ebenen, wobei jede der Messelektroden-Kontaktflächen eines Sondenstabes in einer anderen dieser Ebenen liegt bzw. von einer anderen dieser Ebenen geschnitten wird, wobei diese Ebenen auch als Messebenen bezeichnet werden. Die Ebene, in welcher die m-ten Messelektroden-Kontaktflächen der Sondenstäbe liegen, wird auch als m-te Ebene bzw. m-te Messebene bezeichnet. Somit sind z.B. die ersten Messelektroden-Kontaktflächen aller Sondenstäbe in einer gemeinsamen ersten Ebene angeordnet, die zweiten Messelektroden-Kontaktflächen aller Sondenstäbe in einer gemeinsamen zweiten Ebene angeordnet, die dritten Messelektroden-Kontaktflächen aller Sondenstäbe in einer gemeinsamen dritten Ebene angeordnet etc. Gemäß dieser Ausführungsform sind die n Messelektroden jedes Sondenstabes bevorzugt derart ausgebildet, dass die Ausdehnung jeder der n Messelektroden-Kontaktflächen des jeweiligen Sondenstabes entlang der Längsachse dieses Sondenstabes mindestens fünf Mal so groß und maximal zehn Mal so groß ist wie die maximale Querschnittsabmessung des Sondenstabes. Des Weiteren sind gemäß dieser Ausführungsform die n Messelektroden jedes Sondenstabes bevorzugt derart ausgebildet, dass der Abstand zwischen zwei benachbarten Messelektroden-Kontaktflächen unterschiedlicher Messelektroden entlang der Längsachse dieses Sondenstabes jeweils mindestens so groß wie (d.h. genauso groß wie oder größer als) die maximale Querschnittsabmessung des jeweiligen Sondenstabes ist. Gemäß dieser Ausführungsform kann zudem bevorzugt vorgesehen sein, dass alle Sondenstäbe mit ihren Sondenstab-Längsachsen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind, und dass jede der n Messebenen senkrecht zu den Sondenstab-Längsachsen ist. Demgemäß sind die Messelektroden der Sondenstäbe derart angeordnet, dass die durch sie definierten Messebenen senkrecht zu der Längsachse der Sondenstäbe sind. Die Anzahl n der Messelektroden und somit auch der Messebenen ist bevorzugt mindestens zwei (d.h. n ≥ 2), noch bevorzugter mindestens drei (d.h. n ≥ 3), wodurch insbesondere eine dreidimensionale Charakterisierung der elektrischen Eigenschaft des Fluids, z.B. eine dreidimensionale Tomographie, mit hoher Messqualität ermöglicht ist.In general, it can be provided that each probe rod has n measuring electrodes, with each measuring electrode having a contact surface that is uncovered to the outside and the contact surface of the mth measuring electrode of a probe rod being referred to as the mth measuring electrode contact surface of this probe rod, and with the probe rods and measuring electrodes are designed and arranged in such a way that the mth measuring electrode contact surfaces of all probe rods are each arranged in a common plane (where n is a natural number greater than zero, ie n = 1, 2, 3, ...; and where m is a natural number greater than zero and at most equal to n and can take any value from 1 to n, ie m = 1, 2, ..., n). Accordingly, the mth measuring electrode contact surfaces of all probe rods are each arranged in such a way that they lie in a common plane, ie are intersected by a common plane. The contact surfaces of the measuring electrodes thus define n different planes, with each of the measuring electrode contact surfaces of a probe rod lying in another of these planes or being intersected by another of these planes, with these planes also being referred to as measuring planes. The plane in which the mth fair electrode contact surfaces of the probe rods are also referred to as the mth level or mth measuring level. Thus, for example, the first measuring electrode contact surfaces of all probe rods are arranged in a common first plane, the second measuring electrode contact surfaces of all probe rods are arranged in a common second plane, the third measuring electrode contact surfaces of all probe rods are arranged in a common third plane, etc. According to this embodiment the n measuring electrodes of each probe rod are preferably designed in such a way that the extent of each of the n measuring electrode contact surfaces of the respective probe rod along the longitudinal axis of this probe rod is at least five times and at most ten times greater than the maximum cross-sectional dimension of the probe rod. Furthermore, according to this embodiment, the n measuring electrodes of each probe rod are preferably designed in such a way that the distance between two adjacent measuring electrode contact surfaces of different measuring electrodes along the longitudinal axis of this probe rod is at least as large as (ie the same as or greater than) the maximum cross-sectional dimension of the respective one probe rod is. According to this embodiment, it can also preferably be provided that all probe rods are arranged with their longitudinal axes of the probe rod running parallel to one another, and that each of the n measurement planes is perpendicular to the longitudinal axes of the probe rod. Accordingly, the measuring electrodes of the probe rods are arranged in such a way that the measurement planes defined by them are perpendicular to the longitudinal axis of the probe rods. The number n of the measuring electrodes and thus also the measuring planes is preferably at least two (ie n ≥ 2), more preferably at least three (ie n ≥ 3), which in particular allows a three-dimensional characterization of the electrical property of the fluid, e.g. a three-dimensional tomography, with high measurement quality is enabled.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Messvorrichtung basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus zum Charakterisieren bzw. Ermitteln der innerhalb des Messvolumens in jeder der n Messebenen vorliegenden räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaft ausgebildet. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus zum Charakterisieren bzw. Ermitteln der innerhalb des Messvolumens in jeder der n Messebenen vorliegenden räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaft mittels elektrischer Tomographie ausgebildet ist. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus zum Erzeugen einer tomographischen Abbildung jeder der n Ebenen ausgebildet ist, wobei die tomographische Abbildung einer jeweiligen Ebene die während des Messzyklus innerhalb des Messvolumens in dieser Ebene vorliegende räumliche Verteilung der elektrischen Eigenschaft repräsentiert bzw. visualisiert.According to one embodiment, the measuring device is designed based on the excitation signals and response signals of a measuring cycle to characterize or determine the spatial distribution of the electrical property present within the measuring volume in each of the n measuring planes. In particular, it can be provided that the measuring device is designed based on the excitation signals and response signals of a measuring cycle for characterizing or determining the spatial distribution of the electrical property within the measuring volume in each of the n measuring planes by means of electrical tomography. It can be provided, for example, that the measuring device is designed based on the excitation signals and response signals of a measuring cycle to generate a tomographic image of each of the n planes, the tomographic image of a respective plane showing the spatial distribution of the electrical property represented or visualized.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass jeder Messzyklus n Teilzyklen aufweist, wobei jeder der n Teilzyklen mehrere unterschiedliche Messsequenzen derart aufweist, dass in jeder der unterschiedlichen Messsequenzen des m-ten Teilzyklus eine andere m-te Messelektrode oder ein anderes Paar der m-ten Messelektroden mit einem elektrischen Anregungssignal beaufschlagt wird und an mindestens einer der jeweils übrigen m-ten Messelektroden ein elektrisches Antwortsignal erfasst wird.In particular, it can be provided that each measuring cycle has n sub-cycles, each of the n sub-cycles having a plurality of different measuring sequences such that in each of the different measuring sequences of the m-th sub-cycle a different m-th measuring electrode or a different pair of the m-th measuring electrodes is acted upon by an electrical excitation signal and an electrical response signal is detected at at least one of the remaining mth measuring electrodes.

Demgemäß kann insbesondere vorgesehen sein, dass an jedem der Teilzyklen ausschließlich solche Messelektroden (als Anregungselektroden und Empfängerelektroden) beteiligt sind, deren Kontaktflächen in einer gemeinsamen Messebene angeordnet sind bzw. von einer gemeinsamen Messebene geschnitten werden, wobei an allen Messsequenzen des m-ten Teilzyklus ausschließlich die m-ten Messelektroden der Sondenstäbe beteiligt sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in jeder Messsequenz des m-ten Teilzyklus eine andere der m-ten Messelektroden oder ein anderes Paar der m-ten Messelektroden aller Sondenstäbe mit einem Anregungssignal beaufschlagt wird und an einer oder mehreren der jeweils übrigen m-ten Messelektroden aller Sondenstäbe ein Antwortsignal erfasst wird. Demgemäß sind für alle Messsequenzen eines jeweiligen Teilzyklus die Kontaktflächen sowohl der Anregungselektroden als auch der Empfängerelektroden in derselben Messebene angeordnet.Accordingly, it can be provided in particular that only those measuring electrodes (as excitation electrodes and receiver electrodes) are involved in each of the sub-cycles whose contact surfaces are arranged in a common measuring plane or are intersected by a common measuring plane, with all measuring sequences of the mth sub-cycle exclusively the mth measuring electrodes of the probe rods are involved. In particular, it can be provided that in each measurement sequence of the mth partial cycle, another of the mth measuring electrodes or another pair of the mth measuring electrodes of all probe rods is acted upon by an excitation signal and at one or more of the remaining mth measuring electrodes of all Probe rods a response signal is detected. Accordingly, the contact surfaces of both the excitation electrodes and the receiver electrodes are arranged in the same measurement plane for all measurement sequences of a respective partial cycle.

Die n Messebenen können insbesondere als Tomographieebenen fungieren. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen des m-ten Teilzyklus zum Charakterisieren bzw. Ermitteln des innerhalb des Messvolumens in der m-ten Messebene vorliegenden räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaft mittels elektrischer Tomographie ausgebildet ist. Demgemäß kann die Messvorrichtung basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen der n Teilzyklen zum Erzeugen einer tomographischen Abbildung jeder der n Messebenen ausgebildet sein.The n measurement planes can function in particular as tomography planes. Provision can be made, for example, for the measuring device to be designed based on the excitation signals and response signals of the mth partial cycle to characterize or determine the spatial distribution of the electrical property within the measurement volume in the mth measurement plane by means of electrical tomography. Accordingly, the measuring device can be designed to generate a tomographic image of each of the n measuring planes based on the excitation signals and response signals of the n partial cycles.

Gemäß einer Ausführungsform weisen die Sondenstäbe zusätzlich zu den Messelektroden weitere Elektroden auf, die auch als Schirmelektroden bezeichnet werden. Gemäß dieser Ausführungsform weist jeder Sondenstab mindestens eine als Schirmelektrode fungierende Elektrode auf. Es kann vorgesehen sein, dass jeder Sondenstab eine einzige Schirmelektrode oder mehrere Schirmelektroden aufweist. Jede Schirmelektrode ist derart ausgebildet und angeordnet, dass sie eine nach außen hin freiliegende bzw. unbedeckte Fläche aufweist, sodass diese Fläche - wenn der Sondenstab in das zu charakterisierende Fluid eingebracht ist - in direktem physischem Kontakt zu dem Fluid steht bzw. das Fluid kontaktiert. Die (gesamte) nach außen hin freiliegende Fläche einer Schirmelektrode wird auch als Kontaktfläche dieser Schirmelektrode oder als Schirmelektroden-Kontaktfläche bezeichnet. Die Kontaktfläche jeder Schirmelektrode eines Sondenstabes liegt somit an der Außenfläche dieses Sondenstabes bzw. bildet einen Teil dieser Außenfläche. Die Ausdehnung der Kontaktfläche einer Schirmelektrode eines Sondenstabes entlang der Längsrichtung des Sondenstabes kann kleiner als oder genauso groß wie die Ausdehnung der Schirmelektrode entlang der Längsrichtung des Sondenstabes sein. Bei Ausgestaltung eines Sondenstabes mit mehreren Schirmelektroden können die Schirmelektroden eines jeweiligen Sondenstabes z.B. derart ausgebildet und angeordnet sein, dass die Kontaktflächen der Schirmelektroden in unterschiedlichen Längsabschnitten des jeweiligen Sondenstabes angeordnet sind. Unterschiedliche Schirmelektroden eines Sondenstabes weisen demgemäß in unterschiedlichen Längsabschnitten dieses Sondenstabes angeordnete Schirmelektroden-Kontaktflächen auf. Zudem sind die Messelektroden und die Schirmelektroden eines jeden Sondenstabes bevorzugt derart ausgebildet und angeordnet, dass die Schirmelektroden-Kontaktflächen in anderen Längsabschnitten des jeweiligen Sondenstabes angeordnet sind als die Messelektroden-Kontaktflächen.According to one embodiment, the probe rods have additional electrodes in addition to the measuring electrodes, which are also referred to as shielding electrodes. According to this embodiment, each probe rod has at least one electrode functioning as a shielding electrode. It can be featured It can be seen that each probe rod has a single shielding electrode or multiple shielding electrodes. Each shielding electrode is constructed and arranged in such a way that it has an outwardly exposed or uncovered surface, so that this surface—when the probe rod is introduced into the fluid to be characterized—is in direct physical contact with the fluid or contacts the fluid. The (entire) surface of a shielding electrode that is exposed to the outside is also referred to as the contact surface of this shielding electrode or as the shielding electrode contact surface. The contact surface of each shielding electrode of a probe rod thus lies on the outer surface of this probe rod or forms part of this outer surface. The extent of the contact surface of a shielding electrode of a probe rod along the longitudinal direction of the probe rod can be less than or just as large as the extent of the shielding electrode along the longitudinal direction of the probe rod. If a probe rod is designed with several shielding electrodes, the shielding electrodes of a respective probe rod can be designed and arranged such that the contact surfaces of the shielding electrodes are arranged in different longitudinal sections of the respective probe rod. Accordingly, different shielding electrodes of a probe rod have shielding electrode contact surfaces arranged in different longitudinal sections of this probe rod. In addition, the measuring electrodes and the shielding electrodes of each probe rod are preferably designed and arranged in such a way that the shielding electrode contact surfaces are arranged in different longitudinal sections of the respective probe rod than the measuring electrode contact surfaces.

Bei Ausgestaltung der Sondenstäbe mit den Schirmelektroden ist die Messvorrichtung zum Beaufschlagen der Schirmelektroden mit einem vorgegebenen, über alle Messsequenzen hinweg (d.h. während des gesamten Messzyklus) zeitlich konstanten elektrischen Potenzial ausgebildet, wobei dieses Potenzial auch als Schirmpotenzial bezeichnet wird. Das Schirmpotenzial kann z.B. durch das Massepotenzial gegeben sein. Indem die Schirmelektroden unterschiedlicher Sondenstäbe alle auf dem gleichen elektrischen Potenzial liegen, werden die Feldlinien des durch die Anregungssignale hervorgerufenen elektrischen Feldes von den Sondenstäben weg und in den Raum zwischen den Sondenstäben bzw. in das Messvolumen hinein gedrängt, wodurch eine zuverlässige Durchdringung dieses Volumens und somit auch eine zuverlässige Charakterisierung des Fluids über das gesamte Messvolumen hinweg ermöglicht ist.When the probe rods are configured with the shielding electrodes, the measuring device is designed to apply a predetermined electrical potential that is constant over time across all measurement sequences (i.e. throughout the entire measurement cycle) to the shielding electrodes, this potential also being referred to as the shielding potential. The shielding potential can be given by the ground potential, for example. Since the shielding electrodes of different probe rods are all at the same electrical potential, the field lines of the electric field caused by the excitation signals are pushed away from the probe rods and into the space between the probe rods or into the measurement volume, which means that this volume and thus the measurement volume can be reliably penetrated reliable characterization of the fluid across the entire measurement volume is also made possible.

Gemäß einer Ausführungsform weist jeder Sondenstab eine Schirmelektrode mit einer Schirmelektroden-Kontaktfläche derart auf, dass die Schirmelektroden-Kontaktfläche einen Bereich zwischen der am nächsten an dem ersten Sondenstab-Längsende angeordneten Messelektroden-Kontaktfläche und dem ersten Sondenstab-Längsende umfasst (d.h. zwischen der am nächsten am ersten Sondenstab-Längsende angeordneten Messelektroden-Kontaktfläche und dem ersten Sondenstab-Längsende angeordnet ist, wobei die Schirmelektroden-Kontaktfläche auch das erste Längsende umfassen bzw. bedecken kann). Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass jeder Sondenstab eine Schirmelektrode mit einer Schirmelektroden-Kontaktfläche derart aufweist, dass die Schirmelektroden-Kontaktfläche einen Bereich zwischen der am nächsten an dem zweiten Sondenstab-Längsende angeordneten Messelektroden-Kontaktfläche und dem zweiten Sondenstab-Längsende umfasst (d.h. zwischen der am nächsten am zweiten Sondenstab-Längsende angeordneten Messelektroden-Kontaktfläche und dem zweiten Sondenstab-Längsende angeordnet ist, wobei die Schirmelektroden-Kontaktfläche auch das zweite Längsende umfassen bzw. bedecken kann). Bei Ausgestaltung eines jeweiligen Sondenstabes mit mehreren Messelektroden kann zudem vorgesehen sein, dass jeder Sondenstab eine oder mehrere Schirmelektroden derart aufweist, dass jeweils eine Schirmelektroden-Kontaktfläche zwischen zwei benachbarten Messelektroden-Kontaktflächen angeordnet ist.According to one embodiment, each probe rod has a screen electrode with a screen electrode contact surface such that the screen electrode contact surface comprises a region between the measuring electrode contact surface arranged closest to the first probe rod longitudinal end and the first probe rod longitudinal end (i.e. between the closest measuring electrode contact surface arranged on the first longitudinal end of the probe rod and the first longitudinal end of the probe rod, it being possible for the shielding electrode contact surface to also include or cover the first longitudinal end). Alternatively or additionally, it can be provided that each probe rod has a shielding electrode with a shielding electrode contact surface in such a way that the shielding electrode contact surface encompasses an area between the measuring electrode contact surface arranged closest to the second longitudinal end of the probe rod and the second longitudinal end of the probe rod ( i.e. between the measuring electrode contact surface arranged closest to the second longitudinal end of the probe rod and the second longitudinal end of the probe rod, it being possible for the shield electrode contact surface to also encompass or cover the second longitudinal end). When designing a respective probe rod with several measuring electrodes, it can also be provided that each probe rod has one or more shielding electrodes such that one shielding electrode contact surface is arranged between two adjacent measuring electrode contact surfaces.

Die Schirmelektroden-Kontaktflächen eines Sondenstabes reichen bevorzugt möglichst nah an die Messelektroden-Kontaktflächen des Sondenstabes heran. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass für jeden Sondenstab die Schirmelektroden derart ausgebildet und angeordnet sind, dass der entlang der Sondenstab-Längsrichtung vorliegende Abstand zwischen einer jeweiligen Schirmelektroden-Kontaktfläche und jeder benachbarten Messelektroden-Kontaktfläche jeweils kleiner ist als die maximale Querschnittsabmessung des jeweiligen Sondenstabes. Dadurch ist ein wirksames Hineindrängen der Feldlinien des durch die Anregungssignale hervorgerufenen elektrischen Feldes in das Messvolumen unterstützt.The shield electrode contact surfaces of a probe rod preferably reach as close as possible to the measuring electrode contact surfaces of the probe rod. Provision can be made, for example, for the shielding electrodes for each probe rod to be designed and arranged in such a way that the distance along the longitudinal direction of the probe rod between a respective shielding electrode contact surface and each adjacent measuring electrode contact surface is smaller than the maximum cross-sectional dimension of the respective probe rod. This supports an effective pushing of the field lines of the electrical field caused by the excitation signals into the measurement volume.

Gemäß einer Ausführungsform weist jeder Sondenstab mindestens zwei Messelektroden und mindestens eine Schirmelektrode auf. Demgemäß weist jeder Sondenstab mindestens eine erste Messelektrode mit einer ersten Messelektroden-Kontaktfläche und eine zweite Messelektrode mit einer zweiten Messelektroden-Kontaktfläche auf, wobei die erste Messelektroden-Kontaktfläche näher an dem ersten Sondenstab-Längsende angeordnet ist als die zweite Messelektroden-Kontaktfläche, und wobei die zweite Messelektroden-Kontaktfläche näher an dem zweiten Sondenstab-Längsende angeordnet ist als die erste Messelektroden-Kontaktfläche. Zudem kann vorgesehen sein, dass jeder Sondenstab eine Schirmelektrode mit einer Schirmelektroden-Kontaktfläche derart aufweist, dass die Schirmelektroden-Kontaktfläche zwischen der ersten Messelektroden-Kontaktfläche und der zweiten Messelektroden-Kontaktfläche angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass jeder Sondenstab eine Schirmelektrode mit einer Schirmelektroden-Kontaktfläche derart aufweist, dass die Schirmelektroden-Kontaktfläche einen Bereich zwischen der ersten Messelektroden-Kontaktfläche und dem ersten Sondenstab-Längsende umfasst (d.h. dass die Schirmelektroden-Kontaktfläche zwischen der ersten Messelektroden-Kontaktfläche und dem ersten Sondenstab-Längsende angeordnet ist, wobei die Schirmelektroden-Kontaktfläche auch das erste Längsende umfassen bzw. bedecken kann). Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass jeder Sondenstab eine Schirmelektrode mit einer Schirmelektroden-Kontaktfläche derart aufweist, dass die Schirmelektroden-Kontaktfläche einen Bereich zwischen der zweiten Messelektroden-Kontaktfläche und dem zweiten Sondenstab-Längsende umfasst (d.h. dass die Schirmelektroden-Kontaktfläche zwischen der zweiten Messelektroden-Kontaktfläche und dem zweiten Sondenstab-Längsende angeordnet ist, wobei die Schirmelektroden-Kontaktfläche auch das zweite Längsende umfassen bzw. bedecken kann). Jede Schirmelektrode ist bevorzugt derart ausgebildet und angeordnet, dass der entlang der Sondenstab-Längsrichtung vorliegende Abstand zwischen der zugehörigen Schirmelektroden-Kontaktfläche und jeder dazu benachbarten Messelektroden-Kontaktfläche jeweils kleiner ist als die die maximale Querschnittsabmessung des jeweiligen Sondenstabes.According to one embodiment, each probe rod has at least two measuring electrodes and at least one shielding electrode. Accordingly, each probe rod has at least a first measuring electrode with a first measuring electrode contact surface and a second measuring electrode with a second measuring electrode contact surface, the first measuring electrode contact surface being arranged closer to the first longitudinal end of the probe rod than the second measuring electrode contact surface, and wherein the second measuring electrode contact surface is arranged closer to the second probe rod longitudinal end than the first measuring electrode contact area. In addition, it can be provided that each probe rod has a shielding electrode with a shielding electrode contact surface such that the shielding electrode contact surface is arranged between the first measuring electrode contact surface and the second measuring electrode contact surface. Alternatively or additionally, it can be provided that each probe rod has a shielding electrode with a shielding electrode contact surface in such a way that the shielding electrode contact surface encompasses an area between the first measuring electrode contact surface and the first longitudinal end of the probe rod (i.e. that the shielding electrode contact surface is between the first measuring electrode contact surface and the first longitudinal end of the probe rod, it being possible for the shield electrode contact surface to also include or cover the first longitudinal end). Furthermore, it can be provided that each probe rod has a shielding electrode with a shielding electrode contact surface in such a way that the shielding electrode contact surface encompasses an area between the second measuring electrode contact surface and the second longitudinal end of the probe rod (i.e. that the shielding electrode contact surface between the second measuring electrodes contact surface and the second longitudinal end of the probe rod, it being possible for the shielding electrode contact surface to also include or cover the second longitudinal end). Each shielding electrode is preferably designed and arranged in such a way that the distance along the longitudinal direction of the probe rod between the associated shielding electrode contact surface and each adjacent measuring electrode contact surface is smaller than the maximum cross-sectional dimension of the respective probe rod.

Die erläuterten Schirmelektroden-Ausgestaltungen ermöglichen eine besonders vorteilhafte Beeinflussung des Feldlinienverlaufs des mittels der Anregungssignale erzeugten elektrischen Feldes.The shielding electrode configurations explained enable a particularly advantageous influencing of the course of the field lines of the electric field generated by means of the excitation signals.

Die Messelektroden und die Schirmelektroden sind elektrisch leitfähig, z.B. indem sie aus elektrisch leitfähigem Material bestehen. Die Messelektroden und die Schirmelektroden können z.B. als metallische Elektroden ausgebildet sein, d.h. aus Metall bestehen. Alle Messelektroden sind gegeneinander elektrisch isoliert, d.h. stehen nicht in elektrisch leitfähigem Kontakt miteinander. Zudem ist jede Messelektrode elektrisch gegen jede Schirmelektrode isoliert. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass alle Schirmelektroden gegeneinander elektrisch isoliert sind.The measuring electrodes and the shielding electrodes are electrically conductive, e.g. by being made of electrically conductive material. The measuring electrodes and the shielding electrodes can, for example, be in the form of metallic electrodes, i.e. they can consist of metal. All measuring electrodes are electrically isolated from one another, i.e. they are not in electrically conductive contact with one another. In addition, each measuring electrode is electrically isolated from each shielding electrode. Furthermore, it can be provided that all the shielding electrodes are electrically insulated from one another.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Messelektroden der Sondenstäbe derart ausgebildet und angeordnet, dass die Messelektroden-Kontaktfläche jeder Messelektrode eines jeweiligen Sondenstabes rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse dieses Sondenstabes ist. Demgemäß kann die Kontaktfläche der Messelektrode bzw. jeder Messelektrode jedes Sondenstabes rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse dieses Sondenstabes sein. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Messelektroden der Sondenstäbe derart ausgebildet und angeordnet sind, dass jede Messelektrode eines jeweiligen Sondenstabes rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse dieses Sondenstabes ist. Demgemäß kann die Messelektrode bzw. jede Messelektrode jedes Sondenstabes rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse dieses Sondenstabes sein.According to one embodiment, the measuring electrodes of the probe rods are designed and arranged in such a way that the measuring electrode contact surface of each measuring electrode of a respective probe rod is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of this probe rod. Accordingly, the contact surface of the measuring electrode or each measuring electrode of each probe rod can be rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of this probe rod. It can be provided, for example, that the measuring electrodes of the probe rods are designed and arranged in such a way that each measuring electrode of a respective probe rod is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of this probe rod. Accordingly, the measuring electrode or each measuring electrode of each probe rod can be rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of this probe rod.

Gemäß einer weiteren Ausführung sind die Schirmelektroden derart ausgebildet und angeordnet, dass die Schirmelektroden-Kontaktfläche jeder Schirmelektrode eines jeweiligen Sondenstabes rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse dieses Sondenstabes ist. Demgemäß kann die Kontaktfläche der Schirmelektrode bzw. jeder Schirmelektrode jedes Sondenstabes rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse dieses Sondenstabes sein. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Schirmelektroden der Sondenstäbe derart ausgebildet und angeordnet sind, dass jede Schirmelektrode eines jeweiligen Sondenstabes rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse dieses Sondenstabes ist. Demgemäß kann die Schirmelektrode bzw. jede Schirmelektrode jedes Sondenstabes rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse dieses Sondenstabes sein.According to a further embodiment, the shielding electrodes are designed and arranged in such a way that the shielding electrode contact surface of each shielding electrode of a respective probe rod is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of this probe rod. Accordingly, the contact surface of the shielding electrode or each shielding electrode of each probe rod can be rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of this probe rod. It can be provided, for example, that the shielding electrodes of the probe rods are designed and arranged in such a way that each shielding electrode of a respective probe rod is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of this probe rod. Accordingly, the shielding electrode or each shielding electrode of each probe rod can be rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of this probe rod.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Sondenstäbe derart ausgebildet, dass die Außenfläche jedes Sondenstabes rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse des jeweiligen Sondenstabes ist. Die Außenfläche eines Sondenstabes bezeichnet dabei die nach außen hin freiliegende Oberfläche dieses Sondenstabes, welche - wenn der Sondenstab in das zu charakterisierende Fluid eingebracht ist - in (physischem) Kontakt zu dem Fluid steht. Bei Ausgestaltung der Messsonde mit einem Sondenkörper und daraus herausragenden Sondenstäben ist die Außenfläche eines jeweiligen Sondenstabes die außerhalb des Sondenkörpers liegende äußere Oberfläche des Sondenstabes. Die Außenfläche eines Sondenstabes wird auch als Sondenstab-Außenfläche bezeichnet. Ferner kann z.B. vorgesehen sein, dass jeder Sondenstab rotationssymmetrisch bezüglich seiner Längsachse ausgebildet ist.According to one embodiment, the probe rods are designed in such a way that the outer surface of each probe rod is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of the respective probe rod. The outer surface of a probe rod designates the outwardly exposed surface of this probe rod which—when the probe rod is introduced into the fluid to be characterized—is in (physical) contact with the fluid. When the measuring probe is designed with a probe body and probe rods protruding from it, the outer surface of a respective probe rod is the outer surface of the probe rod lying outside of the probe body. The outer surface of a probe rod is also referred to as the outer surface of the probe rod. Provision can also be made, for example, for each probe rod to be rotationally symmetrical with respect to its longitudinal axis.

Die Geometrie bzw. der Feldlinienverlauf der elektrischen Felder, die mit den vorgenannten rotationssymmetrischen Ausgestaltungen der Sondenstäbe bzw. von Teilen der Sondenstäbe (insbesondere der Messelektroden und/oder Schirmelektroden) einhergehen, ermöglicht eine einfache Auswertung der mittels der Messvorrichtung gewonnenen Daten und ermöglicht unkompliziert eine hohe Messqualität.The geometry or the course of the field lines of the electric fields, which are associated with the aforementioned rotationally symmetrical configurations of the probe rods or parts of the probe rods (in particular the measuring electrodes and/or shielding electrodes), enables a simple evaluation of the data obtained by means of the measuring device and enables a high, uncomplicated measurement quality.

Gemäß einer Ausführungsform weist jeder Sondenstab ein Innenelement aus elektrisch isolierendem Material auf, wobei die Messelektrode bzw. jede Messelektrode eines jeweiligen Sondenstabes auf der (äußeren) Mantelfläche des Innenelementes aufgebracht ist, wobei die nach außen hin freiliegende bzw. unbedeckte Außenfläche einer jeweiligen Messelektrode die Kontaktfläche dieser Messelektrode bildet. Gemäß dieser Ausführungsform ist jede Messelektrode eines jeweiligen Sondenstabes in einem Längsabschnitt des Innenelements des Sondenstabes auf das Innenelement aufgebracht, d.h. auf die Außenfläche des Innenelements aufgebracht. Bei Ausgestaltung der Sondenstäbe mit jeweils mehreren Messelektroden sind die Messelektroden eines jeweiligen Sondenstabes in unterschiedlichen, voneinander beabstandeten Längsabschnitten des Innenelements des Sondenstabes auf dasselbe aufgebracht, sodass unterschiedliche Messelektroden eines jeweiligen Sondenstabes jeweils in einem Abstand zueinander angeordnet sind (und somit auch die Kontaktflächen unterschiedlicher Messelektroden eines jeden Sondenstabes jeweils in einem Abstand zueinander angeordnet sind).According to one embodiment, each probe rod has an inner element made of electrically insulating material, with the measuring electrode or each measuring electrode of a respective probe rod being applied to the (outer) lateral surface of the inner element, with the outer surface of a respective measuring electrode that is exposed or uncovered to the outside being the contact surface of this measuring electrode. According to this embodiment, each measuring electrode of a respective probe rod is attached to the inner element in a longitudinal section of the inner element of the probe rod, ie attached to the outer surface of the inner element. If the probe rods are designed with several measuring electrodes, the measuring electrodes of a respective probe rod are applied to the inner element of the probe rod in different, spaced longitudinal sections of the same, so that different measuring electrodes of a respective probe rod are arranged at a distance from one another (and thus also the contact surfaces of different measuring electrodes of a of each probe rod are each arranged at a distance from one another).

Bei Ausgestaltung der Sondenstäbe mit Schirmelektroden kann gemäß dieser Ausführungsform zudem vorgesehen sein, dass auch jede Schirmelektrode eines jeweiligen Sondenstabes auf der (äußeren) Mantelfläche des Innenelementes aufgebracht ist, wobei die nach außen hin freiliegende bzw. unbedeckte Außenfläche einer jeweiligen Schirmelektrode die Kontaktfläche dieser Schirmelektrode bildet. Demgemäß ist jede Schirmelektrode eines jeweiligen Sondenstabes in einem Längsabschnitt des Innenelements des Sondenstabes auf das Innenelement aufgebracht, d.h. auf die Außenfläche des Innenelements aufgebracht. Bei Ausgestaltung der Sondenstäbe mit jeweils mehreren Schirmelektroden sind die Schirmelektroden eines jeweiligen Sondenstabes in unterschiedlichen, voneinander beabstandeten Längsabschnitten des Innenelements des Sondenstabes auf dasselbe aufgebracht, sodass unterschiedliche Schirmelektroden eines jeweiligen Sondenstabes jeweils in einem Abstand zueinander angeordnet sind (und somit auch die Kontaktflächen unterschiedlicher Schirmelektroden eines jeweiligen Sondenstabes jeweils in einem Abstand zueinander angeordnet sind). Zudem sind die Schirmelektroden eines jeweiligen Sondestabes in anderen Längsabschnitten des Innenelements auf dasselbe aufgebracht als die Messelektroden dieses Sondenstabes, sodass die Schirmelektroden und Messelektroden eines jeweiligen Sondenstabes jeweils in einem Abstand zueinander angeordnet sind.If the probe rods are designed with shielding electrodes, according to this embodiment it can also be provided that each shielding electrode of a respective probe rod is applied to the (outer) lateral surface of the inner element, with the outer surface of a respective shielding electrode that is exposed or uncovered to the outside forming the contact surface of this shielding electrode . Accordingly, each shield electrode of a respective probe rod is applied to the inner element in a longitudinal section of the inner element of the probe rod, i.e. applied to the outer surface of the inner element. If the probe rods are designed with a plurality of shielding electrodes, the shielding electrodes of a respective probe rod are applied to the inner element of the probe rod in different longitudinal sections spaced apart from one another, so that different shielding electrodes of a respective probe rod are each arranged at a distance from one another (and thus also the contact surfaces of different shielding electrodes of a respective probe rod are each arranged at a distance from each other). In addition, the shielding electrodes of a respective probe rod are applied to the inner element in different longitudinal sections than the measuring electrodes of this probe rod, so that the shielding electrodes and measuring electrodes of a respective probe rod are each arranged at a distance from one another.

Das Innenelement eines jeweiligen Sondenstabes kann insbesondere stabförmig ausgebildet sein. Das Innenelement eines jeweiligen Sondenstabes ist bevorzugt rotationssymmetrisch bezüglich der Sondenstab-Längsachse dieses Sondestabes ausgebildet (wobei die Sondenstab-Längsachse zugleich die Längsachse des Innenelements ist). Das Innenelement kann z.B. ein Stab oder ein Rohr sein, insbesondere ein bezüglich seiner Längsachse rotationssymmetrischer Stab bzw. ein bezüglich seiner Längsachse rotationssymmetrisches Rohr. Gemäß dieser Ausführungsform sind auch die Messelektroden und/oder die Schirmelektroden eines jeden Sondenstabes bevorzugt rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse des jeweiligen Sondenstabes ausgebildet.The inner element of a respective probe rod can in particular be designed in the form of a rod. The inner element of a respective probe rod is preferably designed to be rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of the probe rod (the longitudinal axis of the probe rod being at the same time the longitudinal axis of the inner element). The inner element can be, for example, a rod or a tube, in particular a rod that is rotationally symmetrical with respect to its longitudinal axis or a tube that is rotationally symmetrical with respect to its longitudinal axis. According to this embodiment, the measuring electrodes and/or the shielding electrodes of each probe rod are preferably designed to be rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of the respective probe rod.

Gemäß einer anderen Ausführungsform weist jeder Sondenstab eine koaxiale Anordnung auf, die abwechselnd aus elektrisch leitfähigen und elektrisch isolierenden Elementen besteht, welche koaxial bezüglich der Längsachse des jeweiligen Sondenstabes angeordnet sind und auch als Koaxialelemente bezeichnet werden. Die elektrisch leitfähigen Elemente bestehen aus elektrisch leitfähigem Material (z.B. Metall), die elektrisch isolierenden Elemente bestehen aus elektrisch isolierendem Material (z.B. aus einer elektrisch isolierenden Keramik). Gemäß dieser Ausführungsform weist jeder Sondenstab ein stabförmiges zentrales Element (auch als Zentralelement bezeichnet) und ein oder mehrere hohlzylinderförmige, koaxial dazu angeordnete Elemente (auch als Hohlzylinder-Elemente bezeichnet) auf. Das Zentralelement ist somit aufeinanderfolgend von einem oder mehreren Hohlzylinder-Elementen umgeben, wobei das Zentralelement zumindest abschnittsweise von einem Hohlzylinder-Element ummantelt ist. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass das Zentralelement zumindest abschnittsweise von einem ersten Hohlzylinder-Element ummantelt ist, das erste Hohlzylinder-Element zumindest abschnittsweise von einem zweiten Hohlzylinder-Element ummantelt ist, das zweite Hohlzylinder-Element zumindest abschnittsweise von einem dritten Hohlzylinder-Element ummantelt ist etc. Das Zentralelement und die Hohlzylinder-Elemente eines jeweiligen Sondenstabes sind rotationssymmetrisch bezüglich der Sondenstab-Längsachse dieses Sondenstabes. Die koaxiale Anordnung besteht abwechselnd aus elektrisch leitfähigen und elektrisch isolierenden Elementen, d.h. entlang der Radialrichtung bzw. entlang der quer zu der Sondenstab-Längsachse verlaufenden Richtung sind alternierend jeweils ein elektrisch leitfhähiges und ein elektrisch isolierendes Koaxialelement angeordnet, wobei das Zentralelement entweder elektrisch leitfähig oder elektrisch isolierend sein kann. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass das Zentralelement elektrisch leitfähig ist, das erste Hohlzylinder-Element elektrisch isolierend ist, das zweite Hohlzylinder-Element elektrisch leitfähig ist, das dritte Hohlzylinder-Element elektrisch isolierend ist etc. Alternativ dazu kann z.B. vorgesehen sein, dass das Zentralelement elektrisch isolierend ist, das erste Hohlzylinder-Element elektrisch leitfähig ist, das zweite Hohlzylinder-Element elektrisch isolierend ist, das dritte Hohlzylinder-Element elektrisch leitfähig ist etc.According to another embodiment, each probe rod has a coaxial arrangement which alternately consists of electrically conductive and electrically insulating elements which are arranged coaxially with respect to the longitudinal axis of the respective probe rod and are also referred to as coaxial elements. The electrically conductive elements are made of electrically conductive material (eg metal), the electrically isolating elements are made of electrically isolating material (eg an electrically isolating ceramic). According to this embodiment, each probe rod has a rod-shaped central element (also referred to as a central element) and one or more hollow-cylindrical elements arranged coaxially thereto (also referred to as hollow-cylindrical elements). The central element is thus successively surrounded by one or more hollow-cylindrical elements, the central element being encased at least in sections by a hollow-cylindrical element. It can be provided, for example, that the central element is encased at least in sections by a first hollow cylinder element, the first hollow cylinder element is encased at least in sections by a second hollow cylinder element, the second hollow cylinder element is encased at least in sections by a third hollow cylinder element etc. The central element and the hollow cylinder elements of a respective probe rod are rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of the probe rod. The coaxial arrangement consists alternately of electrically conductive and electrically insulating elements, i.e. along the radial direction or along the direction running transversely to the longitudinal axis of the probe rod, an electrically conductive and an electrically insulating coaxial element are arranged alternately, with the central element being either electrically conductive or electrically can be isolating. It can be provided, for example, that the central element is electrically conductive, the first hollow cylinder element is electrically insulating, the second hollow cylinder element is electrically conductive, the third hollow cylinder element is electrically insulating, etc. Alternatively, For example, provision can be made for the central element to be electrically insulating, the first hollow cylinder element to be electrically conductive, the second hollow cylinder element to be electrically insulating, the third hollow cylinder element to be electrically conductive, etc.

Die Koaxialelemente eines jeweiligen Sondenstabes sind derart entlang der Sondenstab-Längsachse zueinander versetzt angeordnet, dass jedes der elektrisch leitfähigen Elemente in einem anderen Längsabschnitt des jeweiligen Sondenstabes nach außen hin freiliegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Koaxialelemente derart entlang der Sondenstab-Längsachse zueinander versetzt angeordnet sind, dass jedes der Koaxialelemente (d.h. sowohl jedes der elektrisch leitfähigen Elemente als auch jedes der elektrisch isolierenden Elemente) in einem anderen Längsabschnitt des jeweiligen Sondenstabes nach außen hin freiliegt. Dies kann z.B. realisiert sein, indem jedes der Koaxialelemente eine vorgegebene Länge aufweist und zumindest die elektrisch leitfähigen Koaxialelemente (d.h. entweder nur die elektrisch leitfähigen Koaxialelemente oder alle Koaxialelemente) entlang der Radialrichtung von innen nach außen hin abnehmende Längen aufweisen.The coaxial elements of a respective probe rod are offset from one another along the longitudinal axis of the probe rod in such a way that each of the electrically conductive elements is exposed to the outside in a different longitudinal section of the respective probe rod. Provision can also be made for the coaxial elements to be offset from one another along the longitudinal axis of the probe rod in such a way that each of the coaxial elements (i.e. both each of the electrically conductive elements and each of the electrically insulating elements) projects outwards in a different longitudinal section of the respective probe rod exposed. This can be realized, for example, by each of the coaxial elements having a predetermined length and at least the electrically conductive coaxial elements (i.e. either only the electrically conductive coaxial elements or all coaxial elements) having decreasing lengths along the radial direction from inside to outside.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jede der Messelektroden und (sofern vorgesehen) jede der Schirmelektroden eines jeweiligen Sondenstabes jeweils durch eines der elektrisch leitfähigen Koaxialelemente gebildet, wobei die Elektroden mittels der elektrisch isolierenden Koaxialelemente gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die Anzahl der elektrisch leitfähigen Koaxialelemente entspricht somit der Summe aus der Anzahl der Messelektroden und der Anzahl der Schirmelektroden. Die koaxiale Anordnung weist somit ein oder mehrere elektrisch leitfähige Koaxialelemente auf, die als Messelektroden fungieren. Zusätzlich dazu weist die koaxiale Anordnung eine der Anzahl der Schirmelektroden entsprechende Anzahl elektrisch leitfähiger Koaxialelemente auf. Indem die Koaxialelemente derart entlang der jeweiligen Sondenstab-Längsachse zueinander versetzt angeordnet sind, dass jedes der elektrisch leitfähigen Elemente in einem anderen Längsabschnitt des jeweiligen Sondenstabes nach außen hin freiliegt, liegt jede der durch diese Elemente gebildeten Elektroden in einem entsprechenden Längsabschnitt frei. Die Kontaktfläche einer jeweiligen Elektrode wird durch den nach außen hin freiliegenden Abschnitt dieser Elektrode gebildet.According to the present embodiment, each of the measuring electrodes and (if provided) each of the shielding electrodes of a respective probe rod is formed by one of the electrically conductive coaxial elements, the electrodes being electrically isolated from one another by means of the electrically insulating coaxial elements. The number of electrically conductive coaxial elements thus corresponds to the sum of the number of measuring electrodes and the number of shielding electrodes. The coaxial arrangement thus has one or more electrically conductive coaxial elements that act as measuring electrodes. In addition to this, the coaxial arrangement has a number of electrically conductive coaxial elements corresponding to the number of shielding electrodes. Since the coaxial elements are offset from one another along the respective longitudinal axis of the probe rod in such a way that each of the electrically conductive elements is exposed to the outside in a different longitudinal section of the respective probe rod, each of the electrodes formed by these elements is exposed in a corresponding longitudinal section. The contact surface of a respective electrode is formed by the section of this electrode that is exposed to the outside.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Messvorrichtung elektrische Leitungen zum elektrischen Kontaktieren der Messelektroden und (sofern vorgesehen) Schirmelektroden auf, mittels derer die als Anregungselektroden fungierenden Messelektroden mit den elektrischen Anregungssignalen beaufschlagt werden können, die an den als Empfängerelektroden fungierenden Messelektroden resultierenden elektrischen Antwortsignale abgegriffen werden können, und die Schirmelektroden mit dem Schirmpotenzial beaufschlagt werden können. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung für jede Messelektrode und optional auch für jede Schirmelektrode eine separate elektrische Leitung zum elektrischen Kontaktieren derselben aufweist, wobei die elektrische Leitung an ihrem ersten Ende die jeweilige Elektrode kontaktiert und an ihrem zweiten Ende z.B. mit der Steuer- und Auswertevorrichtung der Messvorrichtung verbunden ist. Die Messsonde kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass die zum elektrischen Kontaktieren der Messelektroden und/oder Schirmelektroden eines jeweiligen Sondenstabes vorgesehenen elektrischen Leitungen derart angeordnet sind, dass sie an einem (z.B. dem ersten) Längsende des Sondenstabes in denselben eintreten und von dort im Inneren des Sondenstabes bis zu der jeweiligen Elektrode verlaufend angeordnet sind. Bei Ausgestaltung der Messsonde mit dem Sondenkörper kann zudem vorgesehen sein, dass die elektrischen Leitungen derart angeordnet sind, dass jede Leitung von der Stelle ihres Austritts aus dem jeweiligen Sondenstab aus im Inneren des Sondenkörpers bzw. durch das Innere des Sondenkörpers hindurch und z.B. zu der Steuer- und Auswertevorrichtung hin verlaufend angeordnet ist. Indem die elektrischen Leitungen derart im Inneren der Sondenstäbe und ggf. des Sondenkörpers angeordnet sind und somit weder im physischen noch im elektrischen Kontakt mit dem Fluid stehen, kann eine physische und elektrische Beeinflussung der Messergebnisse durch die Leitungen zuverlässig verhindert werden.According to one embodiment, the measuring device has electrical lines for electrically contacting the measuring electrodes and (if provided) shielding electrodes, by means of which the measuring electrodes acting as excitation electrodes can be supplied with the electrical excitation signals, which can be picked off at the measuring electrodes acting as receiver electrodes resulting in electrical response signals. and the shielding electrodes can be charged with the shielding potential. Provision can be made, for example, for the measuring device to have a separate electrical line for electrically contacting each measuring electrode and optionally also for each shielding electrode, with the electrical line contacting the respective electrode at its first end and being connected at its second end, e.g. to the control and evaluation device of the measuring device is connected. In particular, the measuring probe can be designed in such a way that the electrical lines provided for electrically contacting the measuring electrodes and/or shielding electrodes of a respective probe rod are arranged in such a way that they enter the same at one (e.g. the first) longitudinal end of the probe rod and from there inside the Probe rod are arranged to run up to the respective electrode. When designing the measuring probe with the probe body, it can also be provided that the electrical lines are arranged in such a way that each line from the point of its exit from the respective probe rod inside the probe body or through the inside of the probe body and e.g. to the control - Is arranged running out and evaluation device. By arranging the electrical lines in the interior of the probe rods and, if applicable, the probe body and thus not being in physical or electrical contact with the fluid, physical and electrical influencing of the measurement results through the lines can be reliably prevented.

Gemäß einer Ausführungsform ist das elektrische Anregungssignal ein elektrisches Stromsignal, wobei diese Ausführungsform insbesondere zum Charakterisieren elektrisch leitfähiger Fluide geeignet und vorgesehen ist. Demgemäß kann die Messvorrichtung z.B. zum Charakterisieren eines elektrisch leitfähigen Fluids vorgesehen und ausgebildet sein. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Messvorrichtung zum Ansteuern der Messelektroden zum Durchführen eines Messzyklus mit mehreren unterschiedlichen Messsequenzen derart ausgebildet, dass in jeder der unterschiedlichen Messsequenzen ein anderes Paar der Messelektroden mit einem elektrischen Anregungssignal in Form eines elektrischen Stromes beaufschlagt wird und somit als Anregungselektrodenpaar fungiert. Dabei fließt der als Anregungssignal fungierende elektrische Strom zwischen den beiden Anregungselektroden des jeweiligen Anregungselektrodenpaares, d.h. von einer der beiden Anregungselektroden zu der anderen der beiden Anregungselektroden des Anregungselektrodenpaares. Gemäß dieser Ausführungsform wird somit insbesondere in jeder Messsequenz des Messzyklus ein Messelektrodenpaar mit dem Anregungssignal beaufschlagt und fungiert somit als Anregungselektrodenpaar. Bevorzugt wird in allen Messsequenzen des Messzyklus das jeweilige Anregungselektrodenpaar mit dem gleichen Stromsignal beaufschlagt, d.h. in allen Messsequenzen werden identische Stromsignale als Anregungssignale verwendet.According to one embodiment, the electrical excitation signal is an electrical current signal, this embodiment being particularly suitable and intended for characterizing electrically conductive fluids. Accordingly, the measuring device can be provided and designed, for example, to characterize an electrically conductive fluid. According to this embodiment, the measuring device for controlling the measuring electrodes for carrying out a measuring cycle with several different measuring sequences is designed in such a way that in each of the different measuring sequences a different pair of measuring electrodes is subjected to an electrical excitation signal in the form of an electric current and thus acts as a pair of excitation electrodes. The electric current functioning as an excitation signal flows between the two excitation electrodes of the respective excitation electrode pair, ie from one of the two excitation electrodes to the other of the two excitation electrodes of the excitation electrode pair. According to this embodiment, therefore, in particular in each trade fair frequency of the measurement cycle, the excitation signal is applied to a pair of measuring electrodes and thus acts as an excitation electrode pair. The same current signal is preferably applied to the respective pair of excitation electrodes in all measurement sequences of the measurement cycle, ie identical current signals are used as excitation signals in all measurement sequences.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Anregungssignal ein zeitlich konstanter elektrischer Strom ist. Demgemäß ist die Messvorrichtung zum Ansteuern der Messelektroden derart ausgebildet, dass in jeder Messsequenz das jeweilige Anregungselektrodenpaar für die Dauer der Messsequenz mit einem zeitlich unveränderlichen elektrischen Strom beaufschlagt wird, wobei bevorzugt in allen Messsequenzen des Messzyklus das jeweilige Anregungselektrodenpaar mit dem gleichen zeitlich unveränderlichen Strom beaufschlagt wird. Demgemäß kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung bzw. deren Messelektronik nacheinander in kurzen Zeitabständen einen genau definierten elektrischen Strom durch verschiedene Paare von Messelektroden treibt.In particular, it can be provided that the excitation signal is a time-constant electrical current. Accordingly, the measuring device for driving the measuring electrodes is designed in such a way that in each measuring sequence the respective excitation electrode pair is supplied with a time-invariable electric current for the duration of the measuring sequence, with the respective excitation electrode pair preferably being supplied with the same time-invariant current in all measuring sequences of the measuring cycle . Accordingly, it can be provided that the measuring device or its electronic measuring system drives a precisely defined electric current through different pairs of measuring electrodes at short time intervals one after the other.

Für ein stromdurchflossenes Anregungselektrodenpaar stellt sich gemäß den Gesetzen der Elektrostatik in dem zu charakterisierenden Fluid ein elektrisches Feld ein, das durch die Lösung der Grundgleichung der Elektrostatik ∇ ■ (σ(r)∇φ(r)) = 0 unter den Randbedingungen der durch die Anregungselektroden fließenden Ströme definiert ist, wobei r einen Ortsvektor des dreidimensionalen Raumes, φ(r) das ortsabhängige elektrische Potenzial, und σ(r) die ortsabhängige elektrische Leitfähigkeit des Fluides bezeichnen. Die Stromdichteverteilung j(r) in dem zu charakterisierenden Fluid ist durch das elektrische Feld bzw. Potenzial überj(r) = σ(r)∇φ(r) definiert, wobei j(r) der ortsabhängige Stromdichtevektor ist. Das elektrische Feld (bzw. das elektrische Potenzial) und die Stromdichtverteilung sind eindeutig durch die von dem Fluid bestimmte Leitfähigkeitsverteilung σ(r) sowie durch die als Randbedingungen festgelegten Ströme an den Anregungselektroden bestimmt. Im Ergebnis der Ausprägung des elektrischen Feldes resultieren an den jeweils nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden entsprechende elektrische Potenziale, welche als elektrische Spannungen messbar sind. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann dementsprechend insbesondere vorgesehen sein, dass jedes Antwortsignal ein elektrisches Spannungssignal ist, wobei in jeder der Messsequenzen an einer oder mehreren der in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden ein Antwortsignal in Form einer elektrischen Spannung bzw. eines elektrischen Spannungssignals erfasst wird, wobei diese Elektroden in der jeweiligen Messsequenz als Empfängerelektroden fungieren. Demgemäß können die an den Empfängerelektroden resultierenden elektrischen Potenziale in Form von elektrischen Spannungen erfasst werden.For a current-carrying excitation electrode pair, according to the laws of electrostatics, an electric field is established in the fluid to be characterized, which is obtained by solving the basic equation of electrostatics ∇ ■ (σ(r)∇φ(r)) = 0 under the boundary conditions of the Currents flowing through the excitation electrodes are defined, where r denotes a position vector of three-dimensional space, φ(r) denotes the position-dependent electrical potential, and σ(r) denotes the position-dependent electrical conductivity of the fluid. The current density distribution j(r) in the fluid to be characterized is defined by the electric field or potential via j(r) = σ(r)∇φ(r), where j(r) is the location-dependent current density vector. The electrical field (or the electrical potential) and the current density distribution are clearly determined by the conductivity distribution σ(r) determined by the fluid and by the currents at the excitation electrodes defined as boundary conditions. As a result of the development of the electrical field, corresponding electrical potentials result at the measuring electrodes that are not acted upon by the excitation signal, which can be measured as electrical voltages. According to the present embodiment, provision can therefore be made in particular for each response signal to be an electrical voltage signal, with a response signal in the form of an electrical voltage or an electrical voltage signal being generated in each of the measurement sequences at one or more of the measuring electrodes not subjected to the excitation signal in the respective measurement sequence is detected, these electrodes acting as receiver electrodes in the respective measurement sequence. Accordingly, the electrical potentials resulting at the receiver electrodes can be detected in the form of electrical voltages.

Es kann z.B. vorgesehen sein, die an einer jeweiligen Empfängerelektrode anliegende Spannung absolut gegen Massepotenzial zu bestimmen. Demgemäß kann die Messvorrichtung z.B. derart ausgebildet sein, dass von ihr die elektrische Spannung zwischen dem Massepotenzial und der jeweiligen Empfängerelektrode als Antwortsignal erfasst wird (d.h. die elektrische Potenzialdifferenz zwischen dem Massepotenzial und dem an der jeweiligen Empfängerelektrode anliegenden elektrischen Potenzial).Provision can be made, for example, to determine the absolute voltage present at a respective receiver electrode with respect to ground potential. Accordingly, the measuring device can, for example, be designed in such a way that it detects the electrical voltage between the ground potential and the respective receiver electrode as a response signal (i.e. the electrical potential difference between the ground potential and the electrical potential present at the respective receiver electrode).

Alternativ dazu kann z.B. vorgesehen sein, für ausgewählte Paare der Empfängerelektroden jeweils die zwischen den beiden Empfängerelektroden eines solchen Empfängerelektrodenpaares vorliegende elektrische Spannung zu bestimmen. Demgemäß kann die Messvorrichtung z.B. derart ausgebildet sein, dass von ihr in jeder Messsequenz für ein oder mehrere Empfängerelektrodenpaare jeweils die zwischen den beiden Empfängerelektroden des jeweiligen Paares vorliegende elektrische Spannung als Antwortsignal erfasst wird. Die zwischen den zwei Empfängerelektroden eines Empfängerelektrodenpaares vorliegende Spannung bzw. Potenzialdifferenz wird auch als Differenzspannung bezeichnet.Alternatively, provision can be made, for example, to determine the electrical voltage present between the two receiver electrodes of such a receiver electrode pair for selected pairs of receiver electrodes. Accordingly, the measuring device can be designed, for example, in such a way that it detects the electrical voltage present between the two receiver electrodes of the respective pair as a response signal in each measurement sequence for one or more receiver electrode pairs. The voltage or potential difference between the two receiver electrodes of a pair of receiver electrodes is also referred to as differential voltage.

Die an den Empfängerelektroden erfassten Spannungen sind durch die räumliche Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit α(r) und die Anregungselektrodenströme vollständig festgelegt, sodass basierend auf den in Form von elektrischen Strömen vorliegenden Anregungssignalen und den in Form von elektrischen Spannungen vorliegenden Antwortsignalen die räumliche Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit α(r) ermittelbar ist. Demgemäß kann die Messvorrichtung z.B. zum Charakterisieren bzw. Ermitteln der räumlichen Verteilung einer elektrischen Eigenschaft derart ausgebildet sein, dass die elektrische Eigenschaft die elektrische Leitfähigkeit ist. Die optimalen Konfigurationen für die Auswahl der Anregungselektrodenpaare und Empfängerelektroden bzw. Empfängerelektrodenpaare können z.B. mittels Simulationen und/oder Experimente ermittelt werden.The voltages detected at the receiver electrodes are completely determined by the spatial distribution of the electrical conductivity α(r) and the excitation electrode currents, so that based on the excitation signals in the form of electrical currents and the response signals in the form of electrical voltages, the spatial distribution of the electrical conductivity α(r) can be determined. Accordingly, the measuring device can, for example, be designed to characterize or determine the spatial distribution of an electrical property in such a way that the electrical property is the electrical conductivity. The optimal configurations for the selection of the excitation electrode pairs and receiver electrodes or receiver electrode pairs can be determined, for example, by means of simulations and/or experiments.

Basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus kann somit z.B. die innerhalb des Messvolumens vorliegende räumliche Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit σ(r) ermittelt werden, wobei anhand unterschiedlicher Werte der elektrischen Leitfähigkeit unterschiedliche Phasen des zu charakterisierenden Fluids identifiziert werden können. Somit kann die Messvorrichtung z.B. derart ausgebildet sein, dass von ihr ermittelt wird, wie viele unterschiedliche Phasen das zu charakterisierende Fluid aufweist und - sofern das Vorhandensein mehrerer unterschiedlicher Phasen ermittelt wird - in welcher Struktur diese vorliegen. Wenn z.B. das zu charakterisierende Fluid eine kontinuierliche erste Phase mit darin separiert vorliegenden Partikeln einer zweiten Phase aufweist, wobei die erste Phase eine andere elektrische Leitfähigkeit aufweist als die zweite Phase, dann kann die Messvorrichtung zum Identifizieren, Lokalisieren und Charakterisieren der Partikel der zweiten Phase anhand der dafür charakteristischen Leitfähigkeit ausgebildet sein. Insbesondere sind das elektrische Potenzial φ(r) und die Stromdichtverteilung von der Lage, Größe und Form sowie den elektrischen Eigenschaften derartiger in dem Fluid befindlicher Partikel abhängig, wobei zudem eine Bewegung derartiger Partikel zu einer zeitlichen Änderung der Potenzialverteilung und der Stromdichtverteilung führt. Somit können z.B. anhand der für einen vorgegebenen Messzyklus ermittelten räumlichen Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit Parameter wie Lage bzw. Positionierung, Größe und Form derartiger Partikel ermittelt werden, z.B. mittels Lösens eines inversen Problems. Zudem kann z.B. anhand der für mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Messzyklen ermittelten räumlichen Verteilungen anhand von deren zeitlicher Veränderung die Bewegung bzw. Geschwindigkeit derartiger Partikel ermittelt werden. Somit kann die Messvorrichtung insbesondere zum Ermitteln der Lage bzw. Positionierung, Größe, Form und/oder Bewegungsgeschwindigkeit derartiger Partikel ausgebildet sein, z.B. mittels des nachstehend erläuterten Algorithmus.Based on the excitation signals and response signals of a measurement cycle, the spatial distribution of the electrical conductivity σ(r) within the measurement volume can be determined, with different phases of the fluid to be characterized being able to be identified using different values of the electrical conductivity. Thus, the measuring device For example, the device can be designed in such a way that it determines how many different phases the fluid to be characterized has and—if the presence of several different phases is determined—in which structure they are present. If, for example, the fluid to be characterized has a continuous first phase with particles of a second phase separated therein, the first phase having a different electrical conductivity than the second phase, then the measuring device can be used to identify, locate and characterize the particles of the second phase be designed with the characteristic conductivity. In particular, the electrical potential φ(r) and the current density distribution depend on the position, size, shape and electrical properties of such particles in the fluid, with a movement of such particles also leading to a change in the potential distribution and the current density distribution over time. Thus, parameters such as location or positioning, size and shape of such particles can be determined, for example by solving an inverse problem, for example on the basis of the spatial distribution of the electrical conductivity determined for a predetermined measurement cycle. In addition, the movement or speed of such particles can be determined, for example, on the basis of the spatial distributions determined for a plurality of measurement cycles that follow one another in terms of time and on the basis of their change over time. Thus, the measuring device can be designed in particular to determine the location or positioning, size, shape and/or movement speed of such particles, for example by means of the algorithm explained below.

Gemäß dieser Ausführungsform kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung basierend auf den als Stromsignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Spannungssignalen vorliegenden Antwortsignalen zum Charakterisieren des Fluids mittels Impedanztomographie ausgebildet ist. Demgemäß kann die Messvorrichtung eine Tomographievorrichtung zum Charakterisieren eines Fluids mittels Impedanztomographie sein, wobei die Tomographievorrichtung basierend auf den als Stromsignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Spannungssignalen vorliegenden Antwortsignalen eines Messzyklus zum Charakterisieren der (während des Messzyklus vorliegenden) inneren Struktur des Fluids mittels Impedanztomographie ausgebildet ist (z.B. zum Erzeugen einer tomographischen Abbildung des Fluids mittels Impedanztomographie), wobei z.B. basierend auf den als Stromsignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Spannungssignalen vorliegenden Antwortsignalen die Impedanz zwischen unterschiedlichen Messelektrodenpaaren ermittelt werden kann und basierend auf den ermittelten Impedanzen mittels eines Bildrekonstruktionsalgorithmus die Materialverteilung bzw. Phasenverteilung ermittelt und visualisiert werden kann.According to this embodiment, it can be provided in particular that the measuring device is designed based on the excitation signals present as current signals and the response signals present as voltage signals for characterizing the fluid by means of impedance tomography. Accordingly, the measuring device can be a tomography device for characterizing a fluid by means of impedance tomography, wherein the tomography device is designed based on the excitation signals present as current signals and the response signals present as voltage signals of a measurement cycle for characterizing the internal structure of the fluid (present during the measurement cycle) by means of impedance tomography ( e.g. to generate a tomographic image of the fluid by means of impedance tomography), whereby e.g. based on the excitation signals present as current signals and the response signals present as voltage signals, the impedance between different pairs of measuring electrodes can be determined and based on the determined impedances the material distribution or phase distribution can be determined using an image reconstruction algorithm and can be visualized.

Bei Ausgestaltung der Sondenstäbe mit einer oder mehreren Schirmelektroden kann auch gemäß der vorstehend erläuterten Ausführungsform (gemäß der die Anregungssignale in Form von Stromsignalen vorliegen) vorgesehen sein, dass die Schirmelektroden von der Messvorrichtung während des gesamten Messzyklus bzw. während aller Messsequenzen auf ein zeitlich konstantes elektrisches Potenzial geschaltet werden, z.B. auf das Massepotenzial.If the probe rods are designed with one or more shielding electrodes, it can also be provided according to the embodiment explained above (according to which the excitation signals are present in the form of current signals) that the shielding electrodes of the measuring device are switched to a time-constant electrical Potential can be switched, e.g. to ground potential.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das elektrische Anregungssignal ein elektrisches Spannungssignal, wobei diese Ausführungsform insbesondere zum Charakterisieren elektrisch nichtleitfähiger Fluide_geeignet und vorgesehen ist. Demgemäß kann die Messvorrichtung z.B. zum Charakterisieren eines elektrisch nichtleitfähigen (bzw. elektrisch isolierenden) Fluids vorgesehen und ausgebildet sein. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Messvorrichtung zum Ansteuern der Messelektroden zum Durchführen eines Messzyklus mit mehreren unterschiedlichen Messsequenzen derart ausgebildet, dass in jeder der unterschiedlichen Messsequenzen eine einzelne andere Messelektrode oder ein anderes Messelektrodenpaar mit einem elektrischen Anregungssignal in Form eines elektrischen Spannungssignals beaufschlagt wird und somit als Anregungselektrode bzw. als Anregungselektrodenpaar fungiert. Bevorzugt wird in allen Messsequenzen des Messzyklus die jeweilige Anregungselektrode bzw. das jeweilige Anregungselektrodenpaar mit dem gleichen Spannungssignal beaufschlagt, d.h. in allen Messsequenzen werden identische Spannungssignale als Anregungssignale verwendet.According to another embodiment, the electrical excitation signal is an electrical voltage signal, this embodiment being particularly suitable and intended for characterizing electrically non-conductive fluids. Accordingly, the measuring device can be provided and designed, for example, to characterize an electrically non-conductive (or electrically insulating) fluid. According to this embodiment, the measuring device for controlling the measuring electrodes for carrying out a measuring cycle with several different measuring sequences is designed in such a way that in each of the different measuring sequences a single different measuring electrode or another pair of measuring electrodes is subjected to an electrical excitation signal in the form of an electrical voltage signal and is thus used as an excitation electrode or acts as a pair of excitation electrodes. The same voltage signal is preferably applied to the respective excitation electrode or the respective pair of excitation electrodes in all measurement sequences of the measurement cycle, i.e. identical voltage signals are used as excitation signals in all measurement sequences.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Anregungssignal ein zeitlich veränderliches Spannungssignal ist. Demgemäß ist die Messvorrichtung zum Ansteuern der Messelektroden derart ausgebildet, dass in jeder Messsequenz die jeweilige Anregungselektrode bzw. das jeweilige Anregungselektrodenpaar mit einem während der Dauer der Messsequenz zeitlich variierenden Spannungssignal beaufschlagt wird. Bei dem zeitlich variierenden Anregungssignal handelt es sich bevorzugt um ein Wechselspannungssignal, es können jedoch auch andere zeitlich veränderliche Spannungen als Anregungssignale fungieren, wie z.B. Spannungspulse oder Spannungssprünge. Demgemäß kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung bzw. deren Messelektronik nacheinander in kurzen Zeitabständen jeweils eine der Messelektroden oder ein Paar der Messelektroden mit einem zeitlich veränderlichen Spannungssignal beaufschlagt.In particular, it can be provided that the excitation signal is a time-varying voltage signal. Accordingly, the measuring device for driving the measuring electrodes is designed in such a way that in each measuring sequence the respective excitation electrode or the respective excitation electrode pair is subjected to a voltage signal that varies over time during the duration of the measuring sequence. The time-varying excitation signal is preferably an AC voltage signal, but other time-varying voltages can also act as excitation signals, such as voltage pulses or voltage jumps. Accordingly, it can be provided that the measuring device or its measuring electronics apply a time-varying voltage signal to one of the measuring electrodes or a pair of measuring electrodes one after the other at short time intervals.

Es kann z.B. vorgesehen sein, dass in jeder Messsequenz eine andere (einzelne) Messelektrode mit einem elektrischen Spannungssignal beaufschlagt wird, wobei das Spannungssignal insbesondere ein (während der Messsequenz) zeitlich variierendes Spannungssignal sein kann, bevorzugt ein Wechselspannungssignal. Demgemäß wird in jeder Messsequenz ein Spannungssignal an die jeweilige Anregungselektrode angelegt bzw. die Anregungselektrode mit einem elektrischen Spannungspotenzial beaufschlagt, wobei das Spannungspotenzial insbesondere ein (während der Messsequenz) zeitlich veränderliches Spannungspotenzial sein kann, bevorzugt ein Wechselspannungs-Potenzial.It can be provided, for example, that in each measurement sequence a different (single) measurement electrode is subjected to an electrical voltage signal, wherein the voltage signal can in particular be a voltage signal that varies over time (during the measurement sequence), preferably an AC voltage signal. Accordingly, in each measurement sequence, a voltage signal is applied to the respective excitation electrode or an electrical voltage potential is applied to the excitation electrode, wherein the voltage potential can be a voltage potential that changes over time (during the measurement sequence), preferably an AC voltage potential.

Alternativ dazu kann z.B. vorgesehen sein, dass in jeder Messsequenz ein anderes Anregungselektrodenpaar mit einem elektrischen Spannungssignal beaufschlagt wird, d.h. zwischen die beiden Anregungselektroden des jeweiligen Anregungselektrodenpaares eine elektrische Spannung angelegt wird, welche als Anregungssignal fungiert. Bei dem Anregungssignal kann es sich insbesondere um eine (während der Messsequenz) zeitlich variierende elektrische Spannung zwischen den beiden Anregungselektroden handeln, insbesondere um eine WechselspannungAlternatively, it can be provided, for example, that in each measurement sequence a different pair of excitation electrodes is subjected to an electrical voltage signal, i.e. an electrical voltage is applied between the two excitation electrodes of the respective pair of excitation electrodes, which acts as an excitation signal. The excitation signal can in particular be an electrical voltage which varies over time (during the measurement sequence) between the two excitation electrodes, in particular an alternating voltage

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden zudem in jeder Messsequenz die in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignal bzw. Spannungssignal beaufschlagten Messelektroden von der Messvorrichtung mit einem vorgegebenen, zeitlich unveränderlichen (d.h. zeitlich konstanten) elektrischen Potenzial beaufschlagt, wobei dieses Potenzial auch als Bezugspotenzial bezeichnet wird. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die jeweils nicht als Anregungselektroden fungierenden Messelektroden in allen Messsequenzen bzw. während des gesamten Messzyklus mit demselben Bezugspotenzial beaufschlagt werden, d.h. dass das Bezugspotenzial für alle Messsequenzen identisch ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Bezugspotenzial mit dem Schirmpotenzial identisch ist und/oder durch das Massepotenzial gegeben ist.According to the present embodiment, in each measurement sequence, the measuring electrodes not acted upon by the excitation signal or voltage signal in the respective measurement sequence are also acted upon by the measuring device with a predetermined electrical potential that does not change over time (i.e. is constant over time), this potential also being referred to as the reference potential. In particular, it can be provided that the measuring electrodes not functioning as excitation electrodes are subjected to the same reference potential in all measurement sequences or during the entire measurement cycle, i.e. that the reference potential is identical for all measurement sequences. In particular, it can be provided that the reference potential is identical to the shielding potential and/or is given by the ground potential.

Aufgrund der Anregungsspannung stellt sich gemäß den Gesetzen der Elektrostatik in dem zu charakterisierenden Fluid ein elektrisches Feld ein, das durch die Lösung der Grundgleichung der Elektrostatik ∇ • (ε(r)∇φ(r)) = 0 unter den Randbedingungen der an den Anregungselektroden anliegenden elektrischen Spannungen bzw. Potenziale definiert ist, wobei r einen Ortsvektor des dreidimensionalen Raumes, φ(r) das ortsabhängige elektrische Potenzial, und ε(r) die ortsabhängige Permittivität des Fluides bezeichnen. Die Stromdichteverteilung j(r) in dem zu charakterisierenden Fluid ist durch das elektrische Feld bzw. Potenzial über j(r) = ε(r)∇φ(r) definiert, wobei j(r) der ortsabhängige Stromdichtevektor ist. Dabei ist zu beachten, dass im Falle dass das zu charakterisierende Fluid ein nicht oder schwach elektrisch leitfähiges Fluid ist, die Stromdichte hauptsächlich durch Verschiebungsströme repräsentiert wird. Im Ergebnis der Ausprägung des elektrischen Feldes resultieren an den jeweils nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden entsprechende elektrische Ströme, welche gemessen werden können und als Antwortsignale fungieren können. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann dementsprechend insbesondere vorgesehen sein, dass jedes Antwortsignal ein elektrisches Stromsignal ist, wobei in jeder der Messsequenzen an einer oder mehreren der in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden ein Antwortsignal in Form eines elektrischen Stromes bzw. eines elektrischen Stromsignals erfasst wird, wobei diese Elektroden in der jeweiligen Messsequenz als Empfängerelektroden fungieren.Due to the excitation voltage, according to the laws of electrostatics, an electric field is created in the fluid to be characterized, which is determined by solving the basic equation of electrostatics ∇ • (ε(r)∇φ(r)) = 0 under the boundary conditions at the excitation electrodes applied electrical voltages or potentials is defined, where r denotes a location vector of the three-dimensional space, φ(r) denotes the location-dependent electrical potential, and ε(r) denotes the location-dependent permittivity of the fluid. The current density distribution j(r) in the fluid to be characterized is defined by the electric field or potential via j(r) = ε(r)∇φ(r), where j(r) is the location-dependent current density vector. It should be noted that if the fluid to be characterized is a non-conductive or weakly electrically conductive fluid, the current density is mainly represented by displacement currents. As a result of the development of the electric field, corresponding electric currents result at the measuring electrodes not subjected to the excitation signal, which currents can be measured and can function as response signals. According to the present embodiment, provision can accordingly be made in particular for each response signal to be an electrical current signal, with a response signal in the form of an electrical current or an electrical current signal being generated in each of the measurement sequences at one or more of the measuring electrodes not subjected to the excitation signal in the respective measurement sequence is detected, these electrodes acting as receiver electrodes in the respective measurement sequence.

Die an den Empfängerelektroden erfassten Ströme sind durch die räumliche Verteilung der Permittivität ε(r) und die Anregungsspannungssignale vollständig festgelegt, sodass basierend auf den in Form von elektrischen Spannungen vorliegenden Anregungssignalen und den in Form von elektrischen Strömen vorliegenden Antwortsignalen die räumliche Verteilung der Permittivität ε(r) ermittelbar ist. Demgemäß kann die Messvorrichtung z.B. zum Charakterisieren bzw. Ermitteln der räumlichen Verteilung einer elektrischen Eigenschaft derart ausgebildet sein, dass die elektrische Eigenschaft die Permittivität ist. Basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus kann somit z.B. die innerhalb des Messvolumens vorliegende räumliche Verteilung der Permittivität ε(r) ermittelt werden, wobei anhand unterschiedlicher Werte der Permittivität unterschiedliche Phasen des zu charakterisierenden Fluids identifiziert werden können. Somit kann die Messvorrichtung z.B. derart ausgebildet sein, dass von ihr ermittelt wird, wie viele unterschiedliche Phasen das zu charakterisierende Fluid aufweist und - sofern das Vorhandensein mehrerer unterschiedlicher Phasen ermittelt wird - in welcher Struktur diese vorliegen. Wenn z.B. das zu charakterisierende Fluid eine kontinuierliche erste Phase mit darin separiert vorliegenden Partikeln einer zweiten Phase aufweist, wobei die erste Phase eine andere Permittivität aufweist als die zweite Phase, dann kann die Messvorrichtung zum Identifizieren, Lokalisieren und Charakterisieren der Partikel der zweiten Phase anhand der dafür charakteristischen Permittivität ausgebildet sein. Insbesondere sind das elektrische Potenzial und die Stromdichtverteilung von der Lage, Größe und Form sowie den elektrischen Eigenschaften derartiger in dem Fluid befindlicher Partikel abhängig, wobei zudem eine Bewegung derartiger Partikel zu einer zeitlichen Änderung der Potenzialverteilung und der Stromdichtverteilung führt. Somit können z.B. anhand der für einen vorgegebenen Messzyklus ermittelten räumlichen Verteilung der Permittivität Parameter wie Lage bzw. Positionierung, Größe und Form derartiger Partikel ermittelt werden, z.B. mittels Lösens eines inversen Problems. Zudem kann z.B. anhand der für mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Messzyklen ermittelten räumlichen Verteilungen anhand von deren zeitlicher Veränderung die Bewegung bzw. Geschwindigkeit derartiger Partikel ermittelt werden. Somit kann die Messvorrichtung insbesondere zum Ermitteln der Lage bzw. Positionierung, Größe, Form und/oder Bewegungsgeschwindigkeit derartiger Partikel ausgebildet sein, z.B. mittels des nachstehend erläuterten Algorithmus.The currents detected at the receiver electrodes are completely determined by the spatial distribution of the permittivity ε(r) and the excitation voltage signals, so that the spatial distribution of the permittivity ε( r) can be determined. Accordingly, the measuring device can be designed, for example, to characterize or determine the spatial distribution of an electrical property in such a way that the electrical property is the permittivity. Based on the excitation signals and response signals of a measurement cycle, the spatial distribution of the permittivity ε(r) within the measurement volume can be determined, with different phases of the fluid to be characterized being able to be identified using different values of the permittivity. The measuring device can thus be designed, for example, in such a way that it determines how many different phases the fluid to be characterized has and—if the presence of a plurality of different phases is determined—in which structure they are present. If, for example, the fluid to be characterized has a continuous first phase with particles of a second phase separated therein, the first phase having a different permittivity than the second phase, then the measuring device for identifying, locating and characterizing the particles of the second phase can use the characteristic permittivity. In particular, the electrical potential and the current density distribution are dependent on the position, size and shape as well as the electrical properties of such particles located in the fluid Potential distribution and the current density distribution leads. Thus, parameters such as location or positioning, size and shape of such particles can be determined, for example by solving an inverse problem, for example on the basis of the spatial distribution of the permittivity determined for a predetermined measurement cycle. In addition, the movement or speed of such particles can be determined, for example, on the basis of the spatial distributions determined for a plurality of measurement cycles that follow one another in terms of time and on the basis of their change over time. Thus, the measuring device can be designed in particular to determine the location or positioning, size, shape and/or movement speed of such particles, for example by means of the algorithm explained below.

Gemäß dieser Ausführungsform kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung basierend auf den als Spannungssignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Stromsignalen vorliegenden Antwortsignalen zum Charakterisieren des Fluids mittels Kapazitätstomographie ausgebildet ist. Demgemäß kann die Messvorrichtung eine Tomographievorrichtung zum Charakterisieren eines Fluids mittels Kapazitätstomographie sein, wobei die Tomographievorrichtung basierend auf den als Spannungssignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Stromsignalen vorliegenden Antwortsignalen eines Messzyklus zum Charakterisieren der (während des Messzyklus vorliegenden) inneren Struktur des Fluids mittels Kapazitätstomographie ausgebildet ist (z.B. zum Erzeugen einer tomographischen Abbildung des Fluids mittels Kapazitätstomographie), wobei z.B. basierend auf den als Spannungssignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Stromsignalen vorliegenden Antwortsignalen die Kapazität zwischen unterschiedlichen Messelektrodenpaaren ermittelt werden kann und basierend auf den ermittelten Kapazitäten mittels eines Bildrekonstruktionsalgorithmus die Materialverteilung bzw. Phasenverteilung ermittelt und visualisiert werden kann.According to this embodiment, it can be provided in particular that the measuring device is designed based on the excitation signals present as voltage signals and the response signals present as current signals for characterizing the fluid by means of capacitance tomography. Accordingly, the measuring device can be a tomography device for characterizing a fluid using capacitance tomography, the tomography device being designed based on the excitation signals present as voltage signals and the response signals present as current signals of a measurement cycle for characterizing the internal structure of the fluid (present during the measurement cycle) using capacitance tomography ( e.g. to generate a tomographic image of the fluid by means of capacitance tomography), whereby e.g. based on the excitation signals available as voltage signals and the response signals available as current signals, the capacitance between different pairs of measuring electrodes can be determined and based on the determined capacities using an image reconstruction algorithm the material distribution or phase distribution can be determined and can be visualized.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, basierend auf den als Spannungssignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Stromsignalen vorliegenden Antwortsignalen die Impedanz zwischen unterschiedlichen Messelektrodenpaaren zu ermitteln und basierend auf den ermittelten Impedanzen mittels eines Bildrekonstruktionsalgorithmus die Materialverteilung bzw. Phasenverteilung zu ermitteln und zu visualisieren.However, it can also be provided to determine the impedance between different measuring electrode pairs based on the excitation signals present as voltage signals and the response signals present as current signals and to determine and visualize the material distribution or phase distribution based on the determined impedances using an image reconstruction algorithm.

Bei Ausgestaltung der Sondenstäbe mit einer oder mehreren Schirmelektroden kann auch gemäß der vorstehend erläuterten Ausführungsform (gemäß der die Anregungssignale in Form von Spannungssignalen vorliegen) vorgesehen sein, dass die Schirmelektroden mittels der Messvorrichtung während des gesamten Messzyklus bzw. während aller Messsequenzen auf ein zeitlich konstantes elektrisches Potenzial geschaltet werden, z.B. auf das Massepotenzial.If the probe rods are configured with one or more shielding electrodes, it can also be provided according to the embodiment explained above (according to which the excitation signals are present in the form of voltage signals) that the shielding electrodes are set to a time-constant electrical Potential can be switched, e.g. to ground potential.

Wenn der Messzyklus NA Messsequenzen enthält und in jeder Messsequenz NE Antwortsignale an NE Empfängerelektroden bzw. Empfängerelektrodenpaaren erfasst werden, erhält man als Ergebnis eines Messzyklus einen Messdatensatz mit NA × NE Werten, wobei jedem Anregungssignal NE Antwortsignale zugeordnet sind.If the measurement cycle contains NA measurement sequences and NE response signals are recorded at NE receiver electrodes or pairs of receiver electrodes in each measurement sequence, the result of a measurement cycle is a measurement data set with NA × NE values, with each excitation signal being assigned NE response signals.

Wenn die Anregungssignale als Spannungssignale und die Antwortsignale als Stromsignale vorliegen, kann zur Auswertung z.B. vorgesehen sein, aus einem jeweiligen Anregungssignal und einer jeweiligen zugehörigen Stromsignalantwort einen elektrischen Kennwert zu berechnen, z.B. die Amplitudendämpfung, die Phasenverschiebung oder die komplexe Impedanz, sodass im Ergebnis ein Messdatensatz mit NA × NE Werten des jeweiligen Kennwertes resultiert. Aus diesem Messdatensatz können z.B. mittels Lösens eines inversen Problems Parameter des Fluids und etwaiger darin vorliegender Partikel ermittelt werden, z.B. mittels des nachstehend erläuterten Algorithmus.If the excitation signals are in the form of voltage signals and the response signals are in the form of current signals, an electrical parameter can be calculated from a respective excitation signal and a respective associated current signal response, e.g. the amplitude damping, the phase shift or the complex impedance, so that the result is a measurement data set with N A × N E values of the respective characteristic value. Parameters of the fluid and any particles present therein can be determined from this measurement data set, for example by solving an inverse problem, for example by means of the algorithm explained below.

Wie erläutert, kann basierend auf den Anregungssignalen und den Antwortsignalen mittels Lösens eines inversen Problems die räumliche Verteilung der elektrischen Eigenschaften des Fluids charakterisiert und ermittelt werden, wobei auch in dem Fluid angeordnete Partikel identifiziert und charakterisiert werden können. Nachfolgend wird exemplarisch ein Algorithmus zur Lösung des inversen Problems erläutert, mittels dessen anhand der mittels der Messvorrichtung gewonnenen Messdaten Partikel, die sich in dem zu charakterisierenden Fluid befinden, identifiziert und charakterisiert werden können.As explained, the spatial distribution of the electrical properties of the fluid can be characterized and determined based on the excitation signals and the response signals by solving an inverse problem, with particles arranged in the fluid also being able to be identified and characterized. An algorithm for solving the inverse problem is explained below by way of example, by means of which particles that are in the fluid to be characterized can be identified and characterized on the basis of the measurement data obtained by means of the measuring device.

Vorliegend bezeichnet NA die Anzahl der Messsequenzen eines Messzyklus, wobei zudem NE die Anzahl der in jeder Messsequenz erfassten Antwortsignale bezeichnet. Somit werden in dem entsprechenden Messzyklus nacheinander NA Anregungselektroden bzw. Anregungselektrodenpaare mit einem Anregungssignal beaufschlagt, wobei jeweils an NE Empfängerelektroden bzw. Empfängerelektrodenpaaren ein Antwortsignal erfasst wird. Die für NA Anregungssignale jeweils erfassten NE Antwortsignale werden in einem Messwertevektor m zusammengefasst, der dann NA × NE Werte enthält. Der Messwertvektor m0 bezeichnet den Messwertvektor für den als Referenz fungierenden Fall, dass sich in dem Messvolumen keine Partikel in dem Fluid befinden. Ein jeweiliges Partikel wird durch bestimmte Parameter x1... xM charakterisiert, wobei diese Parameter z.B. Schwerpunktkoordinaten, Durchmesser und weitere Formparameter sein können, und wobei mit x = [x1, x2 ... xM]T der Vektor der Partikelwerte bezeichnet wird. Befindet sich ein Partikel mit einem Satz von Parametern x1 ... xM in dem Fluid zwischen den Messelektroden bzw. in dem Messvolumen, so ändert sich das elektrische Feld und man erhält einen Messwertevektor m1. Da das Partikel durch seine Präsenz eine Änderung der Messwerte in der Form m1 - m0 hervorruft, besteht ein funktioneller Zusammenhang zwischen den Partikelparametern und den Messwerten in der Form (m1 - m0) = T{x}, wobei T{•} eine nichtlineare Transformation bezeichnet. Letztere lässt sich z.B. in Form einer nichtlinearen algebraischen Gleichung (m1 - m0) = F0x + xT F1x + Terme höherer Ordnung, mit der Jacobi-Matrix F0 und der Hesse-Matrix F1 angeben. Durch Anwendung eines iterativen Lösungsverfahrens, z.B. eine Newton-Raphson-Lösers, lässt sich das inverse Problem x = T-1{m1 - m0} näherungsweise lösen. In vielen Fällen ist es hinreichend genau, das linearisierte Problem (m1 - m0) ≈ F0x durch Anwendung des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate gemäß x ( F 0 T F 0 ) 1 F 0 T ( m 1 m 0 )

Figure DE102020131604A1_0001
näherungsweise zu lösen. Aus dem derart ermittelten Partikelwerte-Vektor x können anhand der entsprechenden Partikelparameter z.B. die Lage- und Formparameter direkt ermittelt werden. Partikelgeschwindigkeiten können ermittelt werden, indem die für mehrere aufeinanderfolgende Messungen bzw. Messzyklen vorliegenden Schwerpunktkoordinaten ermittelt werden und deren Ableitung nach der Zeit gebildet wird. Befinden sich mehrere Partikel gleichzeitig innerhalb des Messvolumens, kann es zu Ungenauigkeiten bei der approximativen Lösung des inversen Problems kommen. Deshalb kann bei hohen Partikeldichten vorgesehen sein, das Verfahren zu einer vollständigen elektrischen Tomographie auszuweiten. Eine vollständige elektrische Tomographie kann auch in anderen Fällen vorgesehen sein, z.B. wenn die innere Struktur des zu charakterisierenden Fluids unbekannt ist und z.B. überhaupt nicht bekannt ist, ob sich in dem Fluid Partikel befinden.In the present case, N A denotes the number of measurement sequences in a measurement cycle, with N E also denoting the number of response signals detected in each measurement sequence. Thus, in the corresponding measurement cycle, an excitation signal is applied to N A excitation electrodes or excitation electrode pairs in succession, with a response signal being detected at N E receiver electrodes or receiver electrode pairs. The N E response signals recorded for N A excitation signals are combined in a measured value vector m, which then contains N A ×N E values. The measured value vector m 0 designates the measured value vector for the case, acting as a reference, in which there are no particles in the fluid in the measured volume. A respective particle is characterized by specific parameters x 1 ten, diameter and other shape parameters, and where x = [x 1 , x 2 ... x M ] T denotes the vector of the particle values. If there is a particle with a set of parameters x 1 . . . x M in the fluid between the measuring electrodes or in the measuring volume, the electric field changes and a measured value vector m 1 is obtained. Since the presence of the particle causes a change in the measured values in the form m 1 - m 0 , there is a functional relationship between the particle parameters and the measured values in the form (m 1 - m 0 ) = T{x}, where T{• } denotes a nonlinear transformation. The latter can be specified, for example, in the form of a non-linear algebraic equation (m 1 -m 0 )=F 0 x +x T F1 x + higher-order terms, with the Jacobi matrix F 0 and the Hessian matrix F 1 . By using an iterative solution method, eg a Newton-Raphson solver, the inverse problem x = T -1 {m 1 - m 0 } can be solved approximately. In many cases it is sufficiently accurate to solve the linearized problem (m 1 - m 0 ) ≈ F 0 x by applying the least squares method according to x ( f 0 T f 0 ) 1 f 0 T ( m 1 m 0 )
Figure DE102020131604A1_0001
to solve approximately. The position and shape parameters, for example, can be determined directly from the particle value vector x determined in this way using the corresponding particle parameters. Particle velocities can be determined by determining the center of gravity coordinates available for several consecutive measurements or measurement cycles and forming their derivation over time. If there are several particles within the measurement volume at the same time, inaccuracies can occur in the approximate solution of the inverse problem. Therefore, in the case of high particle densities, the method can be expanded to include complete electrical tomography. A complete electrical tomography can also be provided in other cases, for example when the internal structure of the fluid to be characterized is unknown and, for example, it is not known at all whether there are particles in the fluid.

Im Falle einer vollständigen elektrischen Tomographie wird im Unterschied zu vorstehend erläutertem Verfahren kein Partikelwerte-Vektor verwendet, sondern die jeweils zu bestimmende räumliche Verteilung der elektrischen Eigenschaft (z.B. der Leitfähigkeit α(r) oder der Permittivität ε(r)) diskretisiert. Die Eigenschaftswerte disjunkter Volumenelemente (Voxel) innerhalb des Messvolumens werden in einem Objektwertevektor s zusammengefasst. Auch für diesen lässt sich formal eine Beziehung (m1 - m0) = T{s} aufstellen und s analog zu obiger Vorgehensweise bestimmen. In diesem Fall erhält man mit s ein Abbild der räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaft (z.B. der Leitfähigkeitsverteilung oder der Permittivitätsverteilung) im Messvolumen, welches mit weiteren Analyseverfahren, zum Beispiel Verfahren der digitalen Bildverarbeitung, ausgewertet werden kann.In the case of complete electrical tomography, in contrast to the method explained above, no particle value vector is used, but rather the spatial distribution of the electrical property to be determined (eg the conductivity α(r) or the permittivity ε(r)) is discretized. The property values of disjoint volume elements (voxels) within the measurement volume are combined in an object value vector s. A relation (m 1 - m 0 ) = T{s} can also be formally set up for this and s can be determined analogously to the procedure above. In this case, one obtains with s an image of the spatial distribution of the electrical property (eg the conductivity distribution or the permittivity distribution) in the measurement volume, which can be evaluated with further analysis methods, for example digital image processing methods.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine strömungstechnische Anordnung mit einer Messvorrichtung gemäß einer der vorstehend erläuterten Ausführungsformen bereitgestellt. Die strömungstechnische Anordnung weist eine Rohrleitung zum Leiten eines Fluids und eine Messvorrichtung gemäß einer der vorstehend erläuterten Ausführungsformen zum Charakterisieren des Fluids auf, wobei zumindest die Sondenstäbe der Messsonde der Messvorrichtung innerhalb der Rohrleitung angeordnet sind. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die gesamte Messsonde der Messvorrichtung innerhalb der Rohrleitung angeordnet ist. Die Rohrleitung weist eine Rohrachse auf, die insbesondere durch die Längsachse des Rohres gegeben sein kann. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass alle Sondenstäbe mit parallel zueinander verlaufenden Sondenstab-Längsachsen angeordnet sind, und dass die Sondenstäbe bzw. die Messsonde derart in der Rohrleitung angeordnet sind, dass die Sondenstab-Längsachsen parallel zu der Rohrachse ausgerichtet sind. Alternativ dazu kann z.B. vorgesehen sein, dass die Sondenstäbe bzw. die Messsonde derart in der Rohrleitung angeordnet sind, dass die Sondenstab-Längsachsen senkrecht zu der Rohrachse ausgerichtet sind. Bei Anordnung der Sondenstäbe bzw. der Messsonde in der Rohrleitung kann der Abstand zwischen den Messelektroden geringer gehalten werden als bei Positionierung der Messelektroden an der Rohrwandung, wodurch z.B. eine Eingrenzung des resultierenden elektrischen Feldes auf einen kleineren Raumbereich ermöglicht ist. Zudem stehen die Messelektroden in direktem Kontakt mit dem Fluid und nicht in Kontakt mit der Rohrwandung, sodass die Beeinflussung des elektrischen Feldes durch die Wandung vermindert bzw. unterbunden werden kann.According to a further aspect of the invention, a fluidic arrangement with a measuring device according to one of the embodiments explained above is provided. The fluidic arrangement has a pipeline for conducting a fluid and a measuring device according to one of the embodiments explained above for characterizing the fluid, with at least the probe rods of the measuring probe of the measuring device being arranged within the pipeline. For example, it can be provided that the entire measuring probe of the measuring device is arranged inside the pipeline. The pipeline has a tube axis, which can be given in particular by the longitudinal axis of the tube. In particular, it can be provided that all probe rods are arranged with probe rod longitudinal axes running parallel to one another, and that the probe rods or the measuring probe are arranged in the pipeline in such a way that the probe rod longitudinal axes are aligned parallel to the pipe axis. As an alternative to this, provision can be made, for example, for the probe rods or the measuring probe to be arranged in the pipeline in such a way that the longitudinal axes of the probe rod are aligned perpendicularly to the pipe axis. When arranging the probe rods or the measuring probe in the pipeline, the distance between the measuring electrodes can be kept smaller than when the measuring electrodes are positioned on the pipe wall, which, for example, allows the resulting electric field to be limited to a smaller spatial area. In addition, the measuring electrodes are in direct contact with the fluid and not in contact with the pipe wall, so that the influence of the wall on the electric field can be reduced or prevented.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, hierbei zeigen schematisch:

  • 1 eine Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform,
  • 2 eine Draufsicht auf die Messsonde der Messvorrichtung gemäß 1,
  • 3 eine Schnittdarstellung eines Sondenstabes gemäß einer Ausführungsform,
  • 4 eine Schnittdarstellung eines Sondenstabes gemäß einer anderen Ausführungsform,
  • 5 eine strömungstechnische Anordnung mit einer Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform, und
  • 6 eine weitere strömungstechnische Anordnung mit einer Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
The invention is explained below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures, in which identical or similar features are provided with the same reference symbols, in which case they show schematically:
  • 1 a measuring device according to an embodiment,
  • 2 a plan view of the measuring probe of the measuring device according to FIG 1 ,
  • 3 a sectional view of a probe rod according to an embodiment,
  • 4 a sectional view of a probe rod according to another embodiment,
  • 5 a fluidic arrangement with a measuring device according to an embodiment, and
  • 6 a further fluidic arrangement with a measuring device according to an embodiment.

1 zeigt eine Messvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform beim Charakterisieren eines Fluids 3. Das Fluid 3 ist als Beispiel ein mehrphasiges Fluid 3 mit einer kontinuierlichen ersten Phase als Trägermedium und darin vorliegenden Partikeln 5 einer zweiten Phase. Die Messvorrichtung 1 weist eine Messsonde 7 mit einem Sondenkörper 9 und mehreren stabförmigen Sondenelementen 11 auf. Ein derartiges stabförmiges Sondenelement 11 wird auch als Sondenstab 11 bezeichnet. Die Messsonde 7 weist mindestens drei Sondenstäbe 11 auf, vorliegend weist die Messsonde 7 als Beispiel vier Sondenstäbe 11 auf. 1 1 shows a measuring device 1 according to an embodiment when characterizing a fluid 3. The fluid 3 is, for example, a multiphase fluid 3 with a continuous first phase as a carrier medium and particles 5 of a second phase present therein. The measuring device 1 has a measuring probe 7 with a probe body 9 and several rod-shaped probe elements 11 . Such a rod-shaped probe element 11 is also referred to as a probe rod 11 . The measuring probe 7 has at least three probe rods 11 ; in the present example, the measuring probe 7 has four probe rods 11 .

Der Sondenkörper 9 ist als Beispiel in Form eines geraden Kreiszylinders mit zwei ebenen kreisförmigen Flächen als Grundflächen ausgebildet, wobei die beiden Grundflächen Außenflächen des Sondenkörpers 9 bilden und parallel zu der xy-Ebene des in 1 dargestellten kartesischen xyz-Koordinatensystems sind. Alle Sondenstäbe 11 sind derart an dem Sondenkörper 9 befestigt, dass sie an einer der Grundflächen des Sondenkörpers 9 aus demselben herausragen, wobei diese Grundfläche auch als Stirnfläche 13 des Sondenkörpers bezeichnet wird. Jeder Sondenstab 11 ist an einem seiner beiden Längsenden an dem Sondenkörper 9 befestigt, wobei dieses Längsende auch als erstes Längsende bezeichnet wird. Das andere Längsende jedes Sondenstabes 11 ist ein freies Längsende, wobei dieses Längsende auch als zweites Längsende bezeichnet wird. Jeder Sondenstab 11 ist derart an dem Sondenkörper 11 befestigt, dass seine Längsachse 12 senkrecht zu der Stirnfläche 13 des Sondenkörpers 11 ist. Somit sind alle Sondenstäbe 11 parallel zueinander angeordnet, wobei die Längsachsen 12 der Sondenstäbe 11 parallel zu der z-Achse des in 1 dargestellten xyz-Koordinatensystems verlaufen.The probe body 9 is designed as an example in the form of a right circular cylinder with two flat circular surfaces as bases, the two bases forming outer surfaces of the probe body 9 and parallel to the xy plane of the in 1 shown Cartesian xyz coordinate system. All probe rods 11 are fastened to the probe body 9 in such a way that they protrude from one of the base surfaces of the probe body 9, this base surface also being referred to as the front surface 13 of the probe body. Each probe rod 11 is attached to the probe body 9 at one of its two longitudinal ends, this longitudinal end also being referred to as the first longitudinal end. The other longitudinal end of each probe rod 11 is a free longitudinal end, this longitudinal end also being referred to as the second longitudinal end. Each probe rod 11 is attached to the probe body 11 in such a way that its longitudinal axis 12 is perpendicular to the end face 13 of the probe body 11 . All probe rods 11 are thus arranged parallel to one another, with the longitudinal axes 12 of the probe rods 11 being parallel to the z-axis of the in 1 shown xyz coordinate system.

Die Positionen, an denen die Sondenstäbe 11 an die Stirnfläche 13 des Sondenkörpers 11 angrenzen bzw. aus der Stirnfläche 13 herausragen, werden auch als Sondenstab-Basispositionen 15 bezeichnet. Jede Sondenstab-Basisposition 15 entspricht der Position des ersten Längsendes eines der Sondenstäbe 11. Alle Sondenstäbe 11 sind an der Stirnfläche 13 des Sondenkörpers 11 derart angeordnet, dass das erste Längsende bzw. die Sondenstab-Basisposition 15 jedes Sondenstabes 11 an einer jeweiligen Position entlang des Randes bzw. der Begrenzungslinie 17 einer konvexen ebenen Fläche angeordnet ist, wobei die konvexe Fläche als Beispiel ein Kreis ist. Die Begrenzungslinie 17 ist in 2 mittels der gestrichelten Linie 17 veranschaulicht. Demgemäß ist die Fläche bzw. das Polygon, welches durch die geraden Verbindungsstrecken jeder Sondenstab-Basisposition 15 zu den beiden jeweils am nächsten benachbarten Sondenstab-Basispositionen 15 gebildet ist, ein konvexes Polygon, vorliegend als Beispiel ein regelmäßiges Polygon in Form eines Quadrates.The positions at which the probe rods 11 adjoin the end face 13 of the probe body 11 or protrude from the end face 13 are also referred to as the probe rod base positions 15 . Each probe rod base position 15 corresponds to the position of the first longitudinal end of one of the probe rods 11. All probe rods 11 are arranged on the end face 13 of the probe body 11 in such a way that the first longitudinal end or the probe rod base position 15 of each probe rod 11 is at a respective position along the Edge or the boundary line 17 of a convex flat surface is arranged, the convex surface being a circle as an example. The boundary line 17 is in 2 illustrated by the dashed line 17. Accordingly, the area or polygon formed by the straight lines connecting each probe rod base position 15 to the two nearest adjacent probe rod base positions 15 is a convex polygon, here by way of example a regular polygon in the shape of a square.

Alle Sondenstäbe 11 sind identisch ausgebildet und ragen mit gleicher Länge aus dem Sondenkörper 9 heraus. Jeder Sondenstab 11 weist eine oder mehrere als Messelektroden fungierende Elektroden auf. Vorliegend weist als Beispiel jeder Sondenstab 11 zwei Messelektroden 19 auf, nämlich eine erste Messelektrode 19.1 und eine zweite Messelektrode 19.2. Zudem weist jeder Sondenstab 11 eine oder mehrere als Schirmelektroden fungierende Elektroden auf. Vorliegend weist als Beispiel jeder Sondenstab 11 zwei Schirmelektroden 21 auf, nämlich eine erste Schirmelektrode 21.1 und eine zweite Schirmelektrode 21.2. Die Messelektroden 19 und Schirmelektroden 21 sind derart ausgebildet und angeordnet, dass jede dieser Elektroden eine unbedeckte, nach außen hin freiliegende Außenfläche aufweist, welche auch als Kontaktfläche der jeweiligen Elektrode bezeichnet wird. Die nach außen hin freiliegenden Außenflächen der Messelektroden 19 bilden Messelektroden-Kontaktflächen 20 zum Kontaktieren des Fluids 3. All probe rods 11 are of identical design and protrude from the probe body 9 with the same length. Each probe rod 11 has one or more electrodes functioning as measuring electrodes. In the present example, each probe rod 11 has two measuring electrodes 19, namely a first measuring electrode 19.1 and a second measuring electrode 19.2. In addition, each probe rod 11 has one or more electrodes functioning as shielding electrodes. In the present example, each probe rod 11 has two shielding electrodes 21, namely a first shielding electrode 21.1 and a second shielding electrode 21.2. The measuring electrodes 19 and shielding electrodes 21 are designed and arranged in such a way that each of these electrodes has an uncovered outer surface that is exposed to the outside, which is also referred to as the contact surface of the respective electrode. The outer surfaces of the measuring electrodes 19 that are exposed to the outside form measuring electrode contact surfaces 20 for contacting the fluid 3.

Die nach außen hin freiliegenden Außenflächen der Schirmelektroden 21 bilden Schirmelektroden-Kontaktflächen 22 zum Kontaktieren des Fluids 3. Insbesondere bildet die nach außen hin freiliegende Außenfläche 20.1 der ersten Messelektrode 19.1 eine erste Messelektroden-Kontaktfläche 20.1, die nach außen hin freiliegende Außenfläche 20.2 der zweiten Messelektrode 19.2 eine zweite Messelektroden-Kontaktfläche 20.2, die nach außen hin freiliegende Außenfläche 22.1 der ersten Schirmelektrode 21.1 eine erste Schirmelektroden-Kontaktfläche 22.1, und die nach außen hin freiliegende Außenfläche 22.2 der zweiten Schirmelektrode 21.2 eine zweite Schirmelektroden-Kontaktfläche 22.2.The outwardly exposed outer surfaces of the shielding electrodes 21 form shielding electrode contact surfaces 22 for contacting the fluid 3. In particular, the outwardly exposed outer surface 20.1 of the first measuring electrode 19.1 forms a first measuring electrode contact surface 20.1, and the outwardly exposed outer surface 20.2 of the second measuring electrode 19.2 a second measuring electrode contact surface 20.2, the exposed outer surface 22.1 of the first shielding electrode 21.1 a first shielding electrode contact surface 22.1, and the exposed outer surface 22.2 of the second shielding electrode 21.2 a second shielding electrode contact surface 22.2.

Die Messvorrichtung 1 weist eine Steuer- und Auswertevorrichtung 23 auf, welche mit der Messsonde 7 verbunden ist und zum Ansteuern und Auslesen der Messelektroden 19 und der Schirmelektroden 21 aller Sondenstäbe 11 ausgebildet ist. Die Messvorrichtung 1 weist mehrere elektrische Leitungen 25 zum elektrischen Verbinden der Messelektroden 19 und der Schirmelektroden 21 mit der Steuer- und Auswertevorrichtung 23 auf. Jede Messelektrode 19 und jede Schirmelektrode 21 ist mittels einer elektrischen Leitung 25 elektrisch kontaktiert und mit der Steuer- und Auswertevorrichtung 23 verbunden, wobei die Leitungen 25 gemäß 1 in der Verbindung 25 zusammengefasst dargestellt sind. Jede Messelektrode 19 ist mittels einer separaten elektrischen Leitung elektrisch kontaktiert und mit der Steuer- und Auswertevorrichtung 23 verbunden. Zudem kann vorgesehen sein, dass jede Schirmelektrode 21 mittels einer separaten elektrischen Leitung kontaktiert und mit der Steuer- und Auswertevorrichtung 23 verbunden ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die elektrischen Leitungen zum Kontaktieren der Schirmelektroden eines Sondenstabes 11 oder aller Sondenstäbe 11 zu einer gemeinsamen elektrischen Sammelleitung zusammengeführt sind und diese Sammelleitung mit der Steuer- und Auswertevorrichtung 23 verbunden ist.The measuring device 1 has a control and evaluation device 23 which is connected to the measuring probe 7 and is designed to control and read out the measuring electrodes 19 and the shielding electrodes 21 of all probe rods 11 . The measuring device 1 has a number of electrical lines 25 for electrically connecting the measuring electrodes 19 and the shielding electrodes 21 to the control and evaluation device 23 . Each measuring electrode 19 and each shielding electrode 21 is electrically contacted by means of an electrical line 25 and connected to the control and evaluation device 23, the lines 25 according to FIG 1 are shown summarized in connection 25. Each measuring electrode 19 is electrically contacted by means of a separate electrical line and connected to the control and evaluation device 23 . In addition, it can be provided that each shielding electrode 21 is contacted by means of a separate electrical line and is connected to the control and evaluation device 23 . However, it can also be provided that the electrical lines for contacting the shielding electrodes of a probe rod 11 or all probe rods 11 are brought together to form a common electrical bus line and this bus line is connected to the control and evaluation device 23 .

Die 3 und 4 zeigen unterschiedliche mögliche Ausgestaltungen der Sondenstäbe 11.the 3 and 4 show different possible configurations of the probe rods 11.

3 zeigt einen zentralen Längsschnitt durch einen Sondenstab 11 gemäß einer Ausführungsform. Gemäß der Ausgestaltung nach 3 weist jeder Sondenstab 11 ein stabförmiges Innenelement 27 aus elektrisch isolierendem Material auf, wobei die beiden Messelektroden 19.1 und 19.2 und die beiden Schirmelektroden 21.1 und 21.2 aus elektrisch leitfähigem Material auf der Mantelfläche des Innenelements 27 aufgebracht sind, und wobei die Außenflächen der Elektroden 19.1, 19.2, 21.1 und 21.2 Kontaktflächen 20.1, 20.2, 22.1 und 22.2 zum Kontaktieren des Fluids 3 bilden. Die Messelektroden 19.1, 19.2 und die Schirmelektroden 21.1, 21.2 sind in unterschiedlichen Längsabschnitten des Innenelements 27 bzw. des Sondenstabes 11 jeweils in einem Abstand zueinander angeordnet, sodass insbesondere alle Messelektroden 19.1, 19.2 und alle Schirmelektroden 21.1, 21.2 elektrisch voneinander isoliert sind. Gemäß dieser Ausgestaltung ist jeder Sondenstab 11 (mittels entsprechender Ausgestaltung des Innenelements 27) mit einem Hohlraum 29 ausgebildet, der an dem (sondenkörperseitigen) ersten Längsende des Sondenstabes 11 einseitig offen ist. Für jeden Sondenstab 11 sind eine zum elektrischen Kontaktieren der ersten Messelektrode 19.1 dienende erste elektrische Leitung 25.1, eine zum elektrischen Kontaktieren der zweiten Messelektrode 19.2 dienende zweite elektrische Leitung 25.2, und eine zum elektrischen Kontaktieren der beiden Schirmelektroden 21.1 und 21.2 dienende dritte elektrische Leitung 25.3 vorgesehen. Die erste elektrische Leitung 25.1 kontaktiert an ihrem einen Ende die erste Messelektrode 19.1, ist durch das Innenelement 23 hindurch in den Hohlraum 29 des jeweiligen Sondenstabes 11 geführt, verläuft in dem Hohlraum 29 bis zu dem offenen ersten Längsende des jeweiligen Sondenstabes 11 und von hier aus durch den Sondenkörper 9 hindurch und zu der Steuer- und Auswertevorrichtung 23, an welcher sie mit ihrem anderen Ende angeschlossen ist. Die zweite elektrische Leitung 25.2 kontaktiert an ihrem einen Ende die zweite Messelektrode 19.2, ist durch das Innenelement 23 hindurch in den Hohlraum 29 des jeweiligen Sondenstabes 11 geführt, verläuft in dem Hohlraum 29 bis zu dem offenen ersten Längsende des jeweiligen Sondenstabes 11 und von hier aus durch den Sondenkörper 9 hindurch und zu der Steuer- und Auswertevorrichtung 23, an welcher sie mit ihrem anderen Ende angeschlossen ist. Die dritte elektrische Leitung 25.3 weist an ihrem einen Ende innerhalb des Hohlraums 29 eine Verzweigung mit zwei Verzweigungsenden auf, wobei das erste Verzweigungsende die erste Schirmelektrode 21.1 kontaktiert, das zweite Verzweigungsende die zweite Schirmelektrode 21.2 kontaktiert, die beiden Verzweigungsenden durch das Innenelement 23 hindurch in den Hohlraum 29 verlaufen und hier zu einer gemeinsamen Leitung 25.3 zusammengeführt sind, welche in dem Hohlraum 29 bis zu dem offenen ersten Längsende des jeweiligen Sondenstabes 11 und von hier aus durch den Sondenkörper 9 hindurch und zu der Steuer- und Auswertevorrichtung 23 verläuft, an welcher sie mit ihrem anderen Ende angeschlossen ist. Das Innenelement 27 eines jeden Sondenstabes 11 ist - abgesehen von den Durchführungen der Leitungen 25.1, 25.2 und 25.3 - rotationssymmetrisch bezüglich seiner Längsachse 12, welche mit der Längsachse 12 des jeweiligen Sondenstabes 11 zusammenfällt. Dementsprechend ist jeder Sondenstab 11 - abgesehen von den Durchführungen der Leitungen 25.1, 25.2 und 25.3 durch das Innenelement 23 - rotationssymmetrisch bezüglich seiner Längsachse 12. 3 shows a central longitudinal section through a probe rod 11 according to an embodiment. According to the design 3 Each probe rod 11 has a rod-shaped inner element 27 made of electrically insulating material, with the two measuring electrodes 19.1 and 19.2 and the two shielding electrodes 21.1 and 21.2 made of electrically conductive material being applied to the lateral surface of the inner element 27, and the outer surfaces of the electrodes 19.1, 19.2 , 21.1 and 21.2 form contact surfaces 20.1, 20.2, 22.1 and 22.2 for contacting the fluid 3. The measuring electrodes 19.1, 19.2 and the shielding electrodes 21.1, 21.2 are arranged at a distance from one another in different longitudinal sections of the inner element 27 or the probe rod 11, so that in particular all measuring electrodes 19.1, 19.2 and all shielding electrodes 21.1, 21.2 are electrically insulated from one another. According to this configuration, each probe rod 11 is formed (by means of a corresponding configuration of the inner element 27) with a cavity 29 which is open on one side at the first longitudinal end of the probe rod 11 (on the probe body side). For each probe rod 11, there is a first electrical line 25.1 for electrically contacting the first measuring electrode 19.1, a second electrical line 25.2 for electrically contacting the second measuring electrode 19.2, and a third electrical line 25.3 for electrically contacting the two shielding electrodes 21.1 and 21.2 . The first electrical line 25.1 contacts the first measuring electrode 19.1 at one end, is routed through the inner element 23 into the cavity 29 of the respective probe rod 11, runs in the cavity 29 to the open first longitudinal end of the respective probe rod 11 and from here through the probe body 9 and to the control and evaluation device 23, to which it is connected at its other end. The second electrical line 25.2 contacts the second measuring electrode 19.2 at one end, is routed through the inner element 23 into the cavity 29 of the respective probe rod 11, runs in the cavity 29 to the open first longitudinal end of the respective probe rod 11 and from here through the probe body 9 and to the control and evaluation device 23, to which it is connected at its other end. The third electrical line 25.3 has at one end within the cavity 29 a branch with two branch ends, the first branch end contacting the first shielding electrode 21.1, the second branching end contacting the second shielding electrode 21.2, the two branching ends through the inner element 23 into the Cavity 29 run and are brought together here to form a common line 25.3, which runs in the cavity 29 to the open first longitudinal end of the respective probe rod 11 and from here through the probe body 9 and to the control and evaluation device 23, on which it connected to its other end. The inner element 27 of each probe rod 11 is - apart from the passages of the lines 25.1, 25.2 and 25.3 - rotationally symmetrical with respect to its longitudinal axis 12, which coincides with the longitudinal axis 12 of the respective probe rod 11. Accordingly, each probe rod 11 - apart from the passages of the lines 25.1, 25.2 and 25.3 through the inner element 23 - is rotationally symmetrical with respect to its longitudinal axis 12.

4 zeigt einen zentralen Längsschnitt durch einen Sondenstab 11 gemäß einer anderen Ausführungsform. Gemäß der Ausgestaltung nach 4 weist jeder Sondenstab 11 eine koaxiale Anordnung auf, die abwechselnd aus elektrisch leitfähigen Elementen 19, 21 und elektrisch isolierenden Elementen 31 besteht, welche koaxial bezüglich der Längsachse 12 des jeweiligen Sondenstabes 11 angeordnet sind und auch als Koaxialelemente bezeichnet werden. Vorliegend weist als Beispiel der Sondenstab 11 ein stabförmiges Zentralelement 19.2 auf, welches aufeinanderfolgend von mehreren Hohlzylinder-Elementen 31.3, 21.2, 31.2, 19.1, 31.1 und 21.1 umgeben ist. Die Koaxialelemente 19.1, 19.2, 21.1 und 21.2 bestehen aus elektrisch leitfähigem Material, z.B. Metall. Die Koaxialelemente 19.1 und 19.2 bilden die erste bzw. zweite Messelektrode des Sondenstabes 11 gemäß 4. Die Koaxialelemente 21.1 und 21.2 bilden die erste bzw. zweite Schirmelektrode des Sondenstabes 11 gemäß 4. Die Koaxialelemente 31.1, 31.2 und 31.3 bestehen aus elektrisch isolierendem Material (z.B. einer elektrisch isolierenden Keramik), sodass mittels dieser elektrisch isolierenden Koaxialelemente 31.1, 31.2, 31.3 insbesondere alle Messelektroden 19.1, 19.2 und alle Schirmelektroden 21.1, 21.2 elektrisch voneinander isoliert sind. Die Länge der Koaxialelemente 19.2, 31.3, 21.2, 31.2, 19.1, 31.1, 21.1 außerhalb des Sondenkörpers nimmt in dieser Reihenfolge ab, sodass jedes dieser Koaxialelemente an seinem dem Sondenkörper 9 abgewandten Längsende nach außen hin freiliegt bzw. unbedeckt ist und somit hier eine Kontaktfläche zum Kontaktieren des Fluids 3 aufweist bzw. bildet. Insbesondere bilden die Außenflächen der nach außen hin freiliegenden Endabschnitte der ersten Messelektrode 19.1 und der zweiten Messelektrode 19.2 eine erste Messelektroden-Kontaktfläche 20.1 bzw. eine zweite Messelektroden-Kontaktfläche 20.2. Zudem bilden die Außenflächen der nach außen hin freiliegenden Endabschnitte der ersten Schirmelektrode 21.1 und der zweiten Schirmelektrode 21.2 eine erste Schirmelektroden-Kontaktfläche 22.1 bzw. eine zweite Schirmelektroden-Kontaktfläche 22.2. Die Koaxialelemente (d.h. das Zentralelement 19.2 und die Hohlzylinder-Elemente 31.3, 21.2, 31.2, 19.1, 31.1 und 21.1) des Sondenstabes 11 gemäß 4 sind rotationssymmetrisch bezüglich der Sondenstab-Längsachse 12, somit ist der Sondenstab 11 gemäß 4 rotationssymmetrisch bezüglich seiner Längsachse 12. Analog zu der Ausgestaltung nach 3 können bei der Ausgestaltung nach 4 für jeden Sondenstab 11 eine zum elektrischen Kontaktieren der ersten Messelektrode 19.1 dienende erste elektrische Leitung 25.1, eine zum elektrischen Kontaktieren der zweiten Messelektrode 19.2 dienende zweite elektrische Leitung 25.2, und eine zum elektrischen Kontaktieren der beiden Schirmelektroden 21.1 und 21.2 dienende dritte elektrische Leitung 25.3 vorgesehen sein (in 4 nicht dargestellt), wobei jede dieser Leitungen an ihrem einen Ende die jeweilige Elektrode kontaktiert, durch den Sondenkörper 9 hindurch und zu der Steuer- und Auswertevorrichtung geführt ist und an ihrem anderen Ende an derselben angeschlossen ist. 4 shows a central longitudinal section through a probe rod 11 according to another embodiment. According to the design 4 each probe rod 11 has a coaxial arrangement, which alternately consists of electrically conductive elements 19, 21 and electrically insulating elements 31, which are arranged coaxially with respect to the longitudinal axis 12 of the respective probe rod 11 and are also referred to as coaxial elements. In the present example, the probe rod 11 has a rod-shaped central element 19.2, which is successively surrounded by a plurality of hollow-cylindrical elements 31.3, 21.2, 31.2, 19.1, 31.1 and 21.1. The coaxial elements 19.1, 19.2, 21.1 and 21.2 are made of electrically conductive material, such as metal. The coaxial elements 19.1 and 19.2 form the first and second measuring electrodes of the probe rod 11 according to FIG 4 . The coaxial elements 21.1 and 21.2 form the first and second shielding electrodes of the probe rod 11 according to FIG 4 . The coaxial elements 31.1, 31.2 and 31.3 consist of electrically insulating material (e.g. an electrically insulating ceramic), so that by means of these electrically insulating coaxial elements 31.1, 31.2, 31.3 in particular all measuring electrodes 19.1, 19.2 and all shielding electrodes 21.1, 21.2 are electrically insulated from one another. The length of the coaxial elements 19.2, 31.3, 21.2, 31.2, 19.1, 31.1, 21.1 outside the probe body decreases in this order, so that each of these coaxial elements mente is exposed or uncovered to the outside at its longitudinal end facing away from the probe body 9 and thus has or forms a contact surface for contacting the fluid 3 here. In particular, the outer surfaces of the outwardly exposed end sections of the first measuring electrode 19.1 and the second measuring electrode 19.2 form a first measuring electrode contact area 20.1 and a second measuring electrode contact area 20.2. In addition, the outer surfaces of the outwardly exposed end sections of the first shielding electrode 21.1 and the second shielding electrode 21.2 form a first shielding electrode contact surface 22.1 and a second shielding electrode contact surface 22.2. The coaxial elements (ie the central element 19.2 and the hollow cylinder elements 31.3, 21.2, 31.2, 19.1, 31.1 and 21.1) of the probe rod 11 according to FIG 4 are rotationally symmetrical with respect to the probe rod longitudinal axis 12, thus the probe rod 11 according to 4 rotationally symmetrical with respect to its longitudinal axis 12. Analogous to the embodiment 3 can according to the design 4 for each probe rod 11, a first electrical line 25.1 used to electrically contact the first measuring electrode 19.1, a second electrical line 25.2 used to electrically contact the second measuring electrode 19.2, and a third electrical line 25.3 used to electrically contact the two shielding electrodes 21.1 and 21.2 (in 4 not shown), each of these lines contacting the respective electrode at one end, passing through the probe body 9 and to the control and evaluation device and being connected to the same at the other end.

Sowohl bei der Ausführungsform nach 3 als auch bei der Ausführungsform nach 4 sind die Messelektroden 19.1 und 19.2 sowie die Schirmelektroden 21.1 und 21.2 jedes Sondenstabes 11 rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 12 dieses Sondenstabes 11 ausgebildet, sodass insbesondere auch die Kontaktflächen 20.1, 20.2, 22.1 und 22.2 rotationssymmetrisch der Längsachse 12 sind. Somit ist jeder Sondenstab 11 derart ausgebildet, dass die außerhalb des Sondenkörpers 9 liegende Außenfläche des Sondenstabes 11 rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse 12 des Sondenstabes ist.Both in the embodiment after 3 as well as in the embodiment according to 4 the measuring electrodes 19.1 and 19.2 and the shielding electrodes 21.1 and 21.2 of each probe rod 11 are rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis 12 of this probe rod 11, so that in particular the contact surfaces 20.1, 20.2, 22.1 and 22.2 are also rotationally symmetrical with the longitudinal axis 12. Each probe rod 11 is thus designed in such a way that the outer surface of the probe rod 11 lying outside the probe body 9 is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis 12 of the probe rod.

Bei den Ausführungsformen nach 3 und 4 sind zudem alle Messelektroden 19.1 und 19.2 jeweils derart ausgebildet und angeordnet, dass ihre Messelektroden-Kontaktflächen 20.1 bzw. 20.2 in einem Abstand zu dem Sondenkörper 9 angeordnet sind und nicht bis an den Sondenkörper 9 heranreichen. Zudem sind die Messelektroden 19.1 und 19.2 jeweils derart ausgebildet, dass die Ausdehnung der ersten Messelektroden-Kontaktfläche 20.1 und der zweiten Messelektroden-Kontaktfläche 20.2 entlang der (parallel zur z-Richtung verlaufenden) Längsrichtung des Sondenstabes 11 mindestens fünf Mal so groß und maximal zehn Mal so groß ist wie die maximale Querschnittsabmessung des Sondenstabes 11. Des Weiteren sind die Messelektroden 19.1 und 19.2 derart ausgebildet und angeordnet, dass zwischen der ersten Messelektroden-Kontaktfläche 20.1 und der zweiten Messelektroden-Kontaktfläche 20.2 entlang der (parallel zur z-Richtung verlaufenden) Längsrichtung des Sondenstabes 11 ein Abstand vorliegt, der größer ist als die maximale Querschnittsabmessung des Sondenstabes 11. Da die Sondenstäbe 11 gemäß den 3 und 4 mit einer rotationssymmetrischen Außenfläche ausgebildet sind und ihr Querschnitt somit an jeder Längsposition eine kreisförmige Kontur aufweist, ist vorliegend die Querschnittsabmessung des Sondenstabes 11 durch den Durchmesser der kreisförmigen Querschnittskontur gegeben. Die erste Schirmelektrode 21.1 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass der entlang der Längsrichtung des Sondenstabes 11 vorliegende Abstand zwischen der ersten Schirmelektroden-Kontaktfläche 22.1 und der ersten Messelektroden-Kontaktfläche 20.1 kleiner ist als die maximale Querschnittsabmessung des Sondenstabes 11. Zudem ist die zweite Schirmelektrode 21.2 derart ausgebildet und angeordnet, dass der entlang der Längsrichtung des Sondenstabes 11 vorliegende Abstand zwischen der zweiten Schirmelektroden-Kontaktfläche 22.2 und der ersten Messelektroden-Kontaktfläche 20.1 kleiner ist als die maximale Querschnittsabmessung des Sondenstabes 11, und dass der entlang der Längsrichtung des Sondenstabes 11 vorliegende Abstand zwischen der zweiten Schirmelektroden-Kontaktfläche 22.2 und der zweiten Messelektroden-Kontaktfläche 20.2 kleiner ist als die maximale Querschnittsabmessung des Sondenstabes 11.In the embodiments according to 3 and 4 In addition, all measuring electrodes 19.1 and 19.2 are designed and arranged in such a way that their measuring electrode contact surfaces 20.1 and 20.2 are arranged at a distance from the probe body 9 and do not reach as far as the probe body 9. In addition, the measuring electrodes 19.1 and 19.2 are each designed in such a way that the extent of the first measuring electrode contact surface 20.1 and the second measuring electrode contact surface 20.2 along the longitudinal direction (running parallel to the z-direction) of the probe rod 11 is at least five times and a maximum of ten times as large is as large as the maximum cross-sectional dimension of the probe rod 11. Furthermore, the measuring electrodes 19.1 and 19.2 are designed and arranged in such a way that between the first measuring electrode contact surface 20.1 and the second measuring electrode contact surface 20.2 along the (parallel to the z-direction) longitudinal direction of the probe rod 11 there is a distance which is greater than the maximum cross-sectional dimension of the probe rod 11. Since the probe rods 11 according to the 3 and 4 are formed with a rotationally symmetrical outer surface and their cross section thus has a circular contour at each longitudinal position, in the present case the cross-sectional dimension of the probe rod 11 is given by the diameter of the circular cross-sectional contour. The first shielding electrode 21.1 is designed and arranged in such a way that the distance along the longitudinal direction of the probe rod 11 between the first shielding electrode contact surface 22.1 and the first measuring electrode contact surface 20.1 is smaller than the maximum cross-sectional dimension of the probe rod 11. In addition, the second shielding electrode 21.2 designed and arranged in such a way that the distance along the longitudinal direction of the probe rod 11 between the second shield electrode contact surface 22.2 and the first measuring electrode contact surface 20.1 is smaller than the maximum cross-sectional dimension of the probe rod 11, and that the distance along the longitudinal direction of the probe rod 11 between the second shielding electrode contact area 22.2 and the second measuring electrode contact area 20.2 is smaller than the maximum cross-sectional dimension of the probe rod 11.

Die Kontaktfläche 20.1 der ersten Messelektrode 19.1 eines jeweiligen Sondenstabes 11 wird auch als erste Messelektroden-Kontaktfläche 20.1 dieses Sondenstabes 11 bezeichnet, die Kontaktfläche 20.2 der zweiten Messelektrode 19.2 eines jeweiligen Sondenstabes 11 wird auch als zweite Messelektroden-Kontaktfläche 20.2 dieses Sondenstabes 11 bezeichnet. Alle Sondenstäbe 11 sind identisch ausgebildet und ragen mit gleicher Länge aus dem Sondenkörper 9 heraus, sodass die ersten Messelektroden-Kontaktflächen 20.1 aller Sondenstäbe 11 in einer gemeinsamen ersten Ebene angeordnet sind und die zweiten Messelektroden-Kontaktflächen 20.2 aller Sondenstäbe 11 in einer gemeinsamen zweiten Ebene angeordnet sind. Die erste und die zweite Ebene werden auch als erste bzw. zweite Messebene bezeichnet, wobei diese beiden Messebenen senkrecht zu den Längsachsen 12 der Sondenstäbe 11 bzw. parallel zu der xy-Ebene des in 1 dargestellten xyz-Koordinatensystems sind.The contact surface 20.1 of the first measuring electrode 19.1 of a respective probe rod 11 is also referred to as the first measuring electrode contact surface 20.1 of this probe rod 11, the contact surface 20.2 of the second measuring electrode 19.2 of a respective probe rod 11 is also referred to as the second measuring electrode contact surface 20.2 of this probe rod 11. All probe rods 11 are of identical design and protrude from the probe body 9 with the same length, so that the first measuring electrode contact surfaces 20.1 of all probe rods 11 are arranged in a common first plane and the second measuring electrode contact surfaces 20.2 of all probe rods 11 are arranged in a common second plane are. The first and the second plane are also referred to as the first or second measurement plane, these two measurement planes being perpendicular to the longitudinal axes 12 of the probe rods 11 or parallel to the xy plane of the in 1 shown xyz coordinate system.

Beim Betreiben der Messvorrichtung sind die Sondenstäbe 11 in das zu charakterisierende Fluid 3 eingebracht, sodass alle Messelektroden 19 (d.h. die erste Messelektrode 19.1 und die zweite Messelektrode 19.2 jedes Sondenstabes 11) über ihre Messelektroden-Kontaktflächen 20 und alle Schirmelektroden 21 (d.h. die erste Schirmelektrode 21.1 und die zweite Schirmelektrode 21.2 jedes Sondenstabes 11) über ihre Schirmelektroden-Kontaktflächen 22 im Kontakt zu dem Fluid 3 stehen. Die Steuer- und Auswertevorrichtung 23 ist zum Ansteuern und Auslesen der Messelektroden 19 und Schirmelektroden 21 aller Sondenstäbe 11 derart ausgebildet, dass ein Messzyklus mit mehreren aufeinanderfolgenden Messsequenzen durchlaufen wird. Die Steuer- und Auswertevorrichtung 23 ist derart ausgebildet, dass von ihr alle Schirmelektroden 21 während des gesamten Messzyklus mit einem vorgegebenen, zeitlich konstanten elektrischen Potenzial beaufschlagt werden, wobei dieses Potenzial auch als Schirmpotenzial bezeichnet wird. Somit werden alle Schirmelektroden 21 während aller Messsequenzen des Messzyklus auf dem Schirmpotenzial gehalten. Das Schirmpotenzial ist vorliegend als Beispiel durch das Massepotenzial gegeben.When operating the measuring device, the probe rods 11 are introduced into the fluid 3 to be characterized, so that all measuring electrodes 19 (i.e. the first measuring electrode 19.1 and the second measuring electrode 19.2 of each probe rod 11) via their measuring electrode contact surfaces 20 and all shielding electrodes 21 (i.e. the first shielding electrode 21.1 and the second shielding electrode 21.2 of each probe rod 11) are in contact with the fluid 3 via their shielding electrode contact surfaces 22. The control and evaluation device 23 is designed to control and read out the measuring electrodes 19 and shielding electrodes 21 of all probe rods 11 in such a way that a measuring cycle with a plurality of consecutive measuring sequences is run through. The control and evaluation device 23 is designed in such a way that it applies a predetermined electric potential that is constant over time to all the shielding electrodes 21 during the entire measurement cycle, this potential also being referred to as the shielding potential. Thus, all shielding electrodes 21 are kept at the shielding potential during all measurement sequences of the measurement cycle. In the present example, the shielding potential is given by the ground potential.

Die Steuer- und Auswertevorrichtung 23 ist zudem derart ausgebildet, dass von ihr in jeder Messsequenz eine andere der Messelektroden 19 aller Sondenstäbe 11 mit einem elektrischen Anregungssignal beaufschlagt wird, oder dass von ihr in jeder Messsequenz ein anderes Paar der Messelektroden 19 aller Sondenstäbe 11 mit einem elektrischen Anregungssignal beaufschlagt wird. Das Anregungssignal liegt in Form eines elektrischen Spannungssignals oder elektrischen Stromsignals vor. Die jeweils mit dem Anregungssignal beaufschlagte Messelektrode bzw. das jeweils mit dem Anregungssignal beaufschlagte Messelektrodenpaar wird auch als Anregungselektrode bzw. Anregungselektrodenpaar bezeichnet. Durch das Anregungssignal stellt sich in dem Fluid 3 ein elektrisches Feld ein, das von der räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaften innerhalb des Fluids 3 abhängt und entsprechende elektrische Antwortsignale an den übrigen, jeweils nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden 19 hervorruft. Die Steuer- und Auswertevorrichtung 23 ist derart ausgebildet, dass von ihr in jeder Messsequenz an einer oder mehreren der in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden 19 ein solches Antwortsignal erfasst wird. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass in jeder Messsequenz an allen in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden 19 ein Antwortsignal erfasst wird. Die Messelektroden, an denen jeweils ein Antwortsignal erfasst wird, werden auch als Empfängerelektroden bezeichnet. Als Antwortsignale werden die an den Empfängerelektroden resultierenden elektrischen Ströme oder Spannungen erfasst.The control and evaluation device 23 is also designed in such a way that it applies an electrical excitation signal to a different one of the measuring electrodes 19 of all probe rods 11 in each measuring sequence, or that it applies a different pair of measuring electrodes 19 of all probe rods 11 to a different pair of measuring electrodes 19 of all probe rods 11 in each measuring sequence electrical excitation signal is applied. The excitation signal is in the form of an electrical voltage signal or an electrical current signal. The measuring electrode to which the excitation signal is applied or the pair of measuring electrodes to which the excitation signal is applied is also referred to as the excitation electrode or excitation electrode pair. The excitation signal creates an electrical field in the fluid 3 that depends on the spatial distribution of the electrical properties within the fluid 3 and causes corresponding electrical response signals at the remaining measuring electrodes 19 that are not exposed to the excitation signal. The control and evaluation device 23 is designed in such a way that it detects such a response signal in each measurement sequence at one or more of the measuring electrodes 19 to which the excitation signal is not applied in the respective measurement sequence. Provision can be made, for example, for a response signal to be detected in each measurement sequence at all of the measurement electrodes 19 in which the excitation signal was not applied in the respective measurement sequence. The measuring electrodes, at which a response signal is recorded in each case, are also referred to as receiver electrodes. The electrical currents or voltages resulting at the receiver electrodes are recorded as response signals.

An jeder Messsequenz sind mindestens eine Anregungselektrode und mindestens eine Empfängerelektrode unterschiedlicher Sondenstäbe 11 beteiligt. Demgemäß werden die Messelektroden 19 von der Steuer- und Auswertevorrichtung 23 derart angesteuert bzw. ausgelesen, dass in jeder Messsequenz (mindestens) eine Messelektrode 19 eines Sondenstabes 11 als Anregungselektrode fungiert und (mindestens) eine Messelektrode 19 eines anderen Sondenstabes 11 als Empfängerelektrode fungiert. Zudem kann z.B. vorgesehen sein, dass an jeder Messsequenz mindestens eine Messelektrode 19 jedes Sondenstabes 11 beteiligt ist, sodass in jeder Messsequenz mindestens eine Messelektrode 19 jedes Sondenstabes als Anregungselektrode oder als Empfängerelektrode fungiert.At least one excitation electrode and at least one receiver electrode of different probe rods 11 are involved in each measurement sequence. Accordingly, the measuring electrodes 19 are controlled or read out by the control and evaluation device 23 in such a way that in each measuring sequence (at least) one measuring electrode 19 of a probe rod 11 acts as an excitation electrode and (at least) one measuring electrode 19 of another probe rod 11 acts as a receiver electrode. Provision can also be made, for example, for at least one measuring electrode 19 of each probe rod 11 to be involved in each measurement sequence, so that in each measurement sequence at least one measuring electrode 19 of each probe rod acts as an excitation electrode or as a receiver electrode.

Die Messvorrichtung 1 ist mittels der Steuer- und Auswertevorrichtung 23 basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus zum Charakterisieren der während des Messzyklus innerhalb des sondierten Messvolumens vorliegenden räumlichen Verteilung einer elektrischen Eigenschaft ausgebildet, wobei das Messvolumen ein zwischen den Sondenstäben 11 bzw. zwischen den Messelektroden 19 aller Sondenstäbe 11 angeordnetes Raumvolumen umfasst. Beim Betreiben der Messvorrichtung 1 ist das Messvolumen mit dem Fluid 3 ausgefüllt, sodass die Messvorrichtung 1 basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen aller Messsequenzen eines Messzyklus zum Charakterisieren der während des Messzyklus innerhalb des (sich in dem Messvolumen befindenden) Fluids 3 vorliegenden räumlichen Verteilung einer elektrischen Eigenschaft ausgebildet ist. Die Messvorrichtung 1 kann so z.B. zum Ermitteln der während des Messzyklus innerhalb des Messvolumens bzw. Fluids 3 vorliegenden räumlichen Verteilung einer elektrischen Eigenschaft ausgebildet sein. Die elektrische Eigenschaft kann z.B. die elektrische Leitfähigkeit, die elektrische Permittivität oder die elektrische Impedanz sein.The measuring device 1 is designed by means of the control and evaluation device 23 based on the excitation signals and response signals of a measuring cycle to characterize the spatial distribution of an electrical property within the probed measuring volume during the measuring cycle, with the measuring volume between the probe rods 11 or between the measuring electrodes 19 of all probe rods 11 arranged spatial volume includes. When operating the measuring device 1, the measuring volume is filled with the fluid 3, so that the measuring device 1 based on the excitation signals and response signals of all measuring sequences of a measuring cycle to characterize the during the measuring cycle within the (located in the measuring volume) fluid 3 present spatial distribution of an electrical property is formed. The measuring device 1 can thus be designed, for example, to determine the spatial distribution of an electrical property within the measuring volume or fluid 3 during the measuring cycle. The electrical property can be, for example, electrical conductivity, electrical permittivity or electrical impedance.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Messvorrichtung 1 derart ausgebildet, dass in jeder Messsequenz des Messzyklus ein anderes Paar der Messelektroden 19 aller Sondenstäbe 11 mit einem elektrischen Anregungssignal in Form eines zeitlich konstanten elektrischen Stromes beaufschlagt wird und somit als Anregungselektrodenpaar fungiert. Dabei wird bevorzugt in allen Messsequenzen das jeweilige Anregungselektrodenpaar mit dem gleichen Stromsignal beaufschlagt. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Messvorrichtung 1 zudem derart ausgebildet, dass in jeder Messsequenz an den als Empfängerelektroden fungierenden Messelektroden 19 ein Antwortsignal in Form eines elektrischen Spannungssignals erfasst wird. Dabei kann z.B. vorgesehen sein, die an einer jeweiligen Empfängerelektrode anliegende Spannung absolut gegen Massepotenzial zu bestimmen, sodass von der Messvorrichtung 1 die elektrische Spannung zwischen dem Massepotenzial und dem elektrischen Potenzial der jeweiligen Empfängerelektrode als Antwortsignal erfasst wird. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, für unterschiedliche Paare von Empfängerelektroden jeweils die zwischen den beiden Empfängerelektroden eines solchen Empfängerelektrodenpaares vorliegende elektrische Spannung zu bestimmen, sodass von der Messvorrichtung 1 jeweils die zwischen zwei Empfängerelektroden vorliegende elektrische Spannung als Antwortsignal erfasst wird. Basierend auf den in Form der Stromsignale vorliegenden Anregungssignalen und den in Form der Spannungssignale vorliegenden Antwortsignale kann die Messvorrichtung 1 bzw. deren Steuer- und Auswertevorrichtung 23 zum Charakterisieren bzw. Ermitteln der innerhalb des Messvolumens in dem Fluid 3 vorliegenden räumlichen Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit ausgebildet sein, wobei die elektrische Eigenschaft als Beispiel durch die elektrische Leitfähigkeit gegeben ist. Die vorliegende Ausführungsform ist insbesondere zum Charakterisieren elektrisch leitfähiger Fluide geeignet und vorgesehen. Gemäß dieser Ausführungsform kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung 1 basierend auf den als Stromsignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Spannungssignalen vorliegenden Antwortsignalen zum Charakterisieren des Fluids mittels Impedanztomographie ausgebildet ist, wobei z.B. basierend auf den als Stromsignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Spannungssignalen vorliegenden Antwortsignalen die Impedanz zwischen unterschiedlichen Messelektrodenpaaren ermittelt werden kann und basierend auf den ermittelten Impedanzen mittels eines Bildrekonstruktionsalgorithmus die innerhalb des Messvolumens vorliegende Materialverteilung bzw. Phasenverteilung ermittelt und visualisiert werden kann.According to a first embodiment, the measuring device 1 is designed in such a way that in each measuring sequence of the measuring cycle, a different pair of measuring electrodes 19 of all probe rods 11 is supplied with an electrical excitation signal in the form of an electrical current that is constant over time and thus functions as an excitation electrode pair. In this case, the respective excitation electrode pair is preferably supplied with the same current signal in all measurement sequences. According to this embodiment, the measuring device 1 is also designed such that in each measurement sequence at the than Receiver electrodes acting measuring electrodes 19, a response signal is detected in the form of an electrical voltage signal. Provision can be made, for example, to determine the voltage present at a respective receiver electrode in absolute terms relative to ground potential, so that the electrical voltage between the ground potential and the electrical potential of the respective receiver electrode is recorded as a response signal by the measuring device 1 . Alternatively, provision can be made to determine the electrical voltage present between the two receiver electrodes of such a receiver electrode pair for different pairs of receiver electrodes, so that the electrical voltage present between two receiver electrodes is recorded by the measuring device 1 as a response signal. Based on the excitation signals present in the form of the current signals and the response signals present in the form of the voltage signals, the measuring device 1 or its control and evaluation device 23 can be designed to characterize or determine the spatial distribution of the electrical conductivity present in the fluid 3 within the measuring volume , where the electrical property is given by electrical conductivity as an example. The present embodiment is particularly suitable and intended for characterizing electrically conductive fluids. According to this embodiment, it can be provided in particular that the measuring device 1 is designed to characterize the fluid by means of impedance tomography based on the excitation signals present as current signals and the response signals present as voltage signals, wherein, for example, based on the excitation signals present as current signals and the response signals present as voltage signals, the Impedance can be determined between different pairs of measuring electrodes and based on the determined impedances using an image reconstruction algorithm, the material distribution or phase distribution present within the measurement volume can be determined and visualized.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist die Messvorrichtung 1 derart ausgebildet, dass in jeder Messsequenz des Messzyklus eine einzelne andere Messelektrode 19 oder ein anderes Paar der Messelektroden 19 mit einem elektrischen Anregungssignal in Form eines zeitlich veränderlichen elektrischen Spannungssignals beaufschlagt wird und somit als Anregungselektrode bzw. Anregungselektrodenpaar fungiert. Demgemäß fungiert ein während der jeweiligen Messsequenz zeitlich variierendes Spannungssignal als Anregungssignal, wobei es sich bei dem Spannungssignal bevorzugt um ein Wechselspannungssignal handeln kann. Dabei wird bevorzugt in allen Messsequenzen die jeweilige Anregungselektrode bzw. das jeweilige Anregungselektrodenpaar mit dem gleichen Spannungssignal beaufschlagt. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Messvorrichtung 1 zudem derart ausgebildet, dass in jeder Messsequenz die in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden 19 von ihr mittels der Steuer- und Auswertevorrichtung 23 mit einem vorgegebenen, zeitlich unveränderlichen elektrischen Potenzial beaufschlagt werden, wobei dieses Potenzial auch als Bezugspotenzial bezeichnet wird. Somit werden in jeder Messsequenz alle in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignal beaufschlagten Messelektroden 19 auf dem Bezugspotenzial gehalten. Das Bezugspotenzial ist vorliegend als Beispiel durch das Massepotenzial gegeben. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Messvorrichtung 1 des Weiteren derart ausgebildet, dass in jeder Messsequenz an den als Empfängerelektroden fungierenden Messelektroden 19 ein Antwortsignal in Form eines elektrischen Stromsignals erfasst wird. Basierend auf den in Form der Spannungssignale vorliegenden Anregungssignalen und den in Form der Stromsignale vorliegenden Antwortsignale kann die Messvorrichtung 1 bzw. deren Steuer- und Auswertevorrichtung 23 zum Charakterisieren bzw. Ermitteln der innerhalb des Messvolumens in dem Fluid 3 vorliegenden räumlichen Verteilung der Permittivität ausgebildet sein, wobei die elektrische Eigenschaft als Beispiel durch die Permittivität gegeben ist. Die vorliegende Ausführungsform ist insbesondere zum Charakterisieren elektrisch nicht leitfähiger Fluide geeignet und vorgesehen. Gemäß dieser Ausführungsform kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung 1 basierend auf den als Spannungssignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Stromsignalen vorliegenden Antwortsignalen zum Charakterisieren des Fluids mittels Kapazitätstomographie ausgebildet ist, wobei z.B. basierend auf den als Spannungssignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Stromsignalen vorliegenden Antwortsignalen die Kapazität zwischen unterschiedlichen Messelektrodenpaaren ermittelt werden kann und basierend auf den ermittelten Kapazitäten mittels eines Bildrekonstruktionsalgorithmus die innerhalb des Messvolumens vorliegende Materialverteilung bzw. Phasenverteilung ermittelt und visualisiert werden kann. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, basierend auf den als Spannungssignalen vorliegenden Anregungssignalen und den als Stromsignalen vorliegenden Antwortsignalen die Impedanz zwischen unterschiedlichen Messelektrodenpaaren zu ermitteln und basierend auf den ermittelten Impedanzen mittels eines Bildrekonstruktionsalgorithmus die innerhalb des Messvolumens vorliegende Materialverteilung bzw. Phasenverteilung zu ermitteln und zu visualisieren.According to a second embodiment, the measuring device 1 is designed in such a way that in each measuring sequence of the measuring cycle, an individual other measuring electrode 19 or another pair of measuring electrodes 19 is subjected to an electrical excitation signal in the form of an electrical voltage signal that varies over time and thus acts as an excitation electrode or excitation electrode pair . Accordingly, a voltage signal that varies over time during the respective measurement sequence acts as an excitation signal, and the voltage signal can preferably be an AC voltage signal. The same voltage signal is preferably applied to the respective excitation electrode or the respective pair of excitation electrodes in all measurement sequences. According to this embodiment, the measuring device 1 is also designed in such a way that in each measuring sequence the measuring electrodes 19 that are not acted upon by the excitation signal in the respective measuring sequence are acted upon by it by means of the control and evaluation device 23 with a predetermined electrical potential that does not change over time, with this potential also referred to as reference potential. Thus, in each measurement sequence, all measurement electrodes 19 that are not acted upon by the excitation signal in the respective measurement sequence are kept at the reference potential. In the present example, the reference potential is given by the ground potential. According to this embodiment, the measuring device 1 is also designed in such a way that in each measuring sequence a response signal in the form of an electrical current signal is detected at the measuring electrodes 19 functioning as receiver electrodes. Based on the excitation signals present in the form of the voltage signals and the response signals present in the form of the current signals, the measuring device 1 or its control and evaluation device 23 can be designed to characterize or determine the spatial distribution of the permittivity present within the measuring volume in the fluid 3. where the electrical property is given by the permittivity as an example. The present embodiment is particularly suitable and intended for characterizing electrically non-conductive fluids. According to this embodiment, it can be provided in particular that the measuring device 1 is designed based on the excitation signals present as voltage signals and the response signals present as current signals for characterizing the fluid by means of capacitance tomography, e.g. based on the excitation signals present as voltage signals and the response signals present as current signals Capacity can be determined between different pairs of measuring electrodes and based on the determined capacities using an image reconstruction algorithm, the material distribution or phase distribution present within the measurement volume can be determined and visualized. However, it can also be provided to determine the impedance between different measuring electrode pairs based on the excitation signals present as voltage signals and the response signals present as current signals and to determine and visualize the material distribution or phase distribution present within the measurement volume based on the determined impedances using an image reconstruction algorithm .

Wie vorstehend beschrieben, kann die Messvorrichtung 1 gemäß der vorstehend erläuterten ersten und zweiten Ausführungsform insbesondere zum elektrotomographischen Charakterisieren des Fluids 3 mittels Impedanztomographie bzw. Kapazitätstomographie ausgebildet sein. Demgemäß kann die Messvorrichtung 1 eine Tomographievorrichtung 1 sein, die basierend auf den Anregungssignalen und den Antwortsignalen des Messzyklus zum elektrotomographischen Charakterisieren des Fluids 3 ausgebildet ist. Wie vorstehend erläutert, sind die ersten Messelektroden-Kontaktflächen 20.1 aller Sondenstäbe 11 in einer gemeinsamen ersten Messebene und die zweiten Messelektroden-Kontaktflächen 20.2 aller Sondenstäbe 11 in einer gemeinsamen zweiten Messebene angeordnet, wobei diese Messebenen als Tomographiebenen fungieren können. Die Messvorrichtung 1 kann z.B. als Tomographievorrichtung 1 derart ausgebildet sein, dass von ihr basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus die während des Messzyklus in der ersten und der zweiten Messebene vorliegende räumliche Verteilung der elektrischen Eigenschaft ermittelt wird, wobei gemäß der vorgenannten ersten Ausführungsform die elektrische Eigenschaft z.B. die elektrische Leitfähigkeit sein kann, und wobei gemäß der vorgenannten zweiten Ausführungsform die elektrische Eigenschaft z.B. die Permittivität sein kann. Des Weiteren kann die Messvorrichtung 1 in diesem Fall basierend auf der für die erste Messebene ermittelten räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaft zum Erzeugen einer zweidimensionalen tomographischen Abbildung der inneren Struktur des Fluids 3 innerhalb der ersten Messebene ausgebildet sein. Zudem kann die Messvorrichtung 1 basierend auf der für die zweite Messebene ermittelten räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaft zum Erzeugen einer zweidimensionalen tomographischen Abbildung der inneren Struktur des Fluids 3 innerhalb der zweiten Messebene ausgebildet sein.As described above, the measuring device 1 according to the first and second embodiment explained above can be designed in particular for the electrotomographic characterization of the fluid 3 by means of impedance tomography or capacitance tomography. Accordingly, the measuring device 1 can be a tomography device 1 which is designed for the electrotomographic characterization of the fluid 3 based on the excitation signals and the response signals of the measuring cycle. As explained above, the first measuring electrode contact surfaces 20.1 of all probe rods 11 are arranged in a common first measurement plane and the second measuring electrode contact surfaces 20.2 of all probe rods 11 are arranged in a common second measurement plane, with these measurement planes being able to function as tomography planes. The measuring device 1 can be embodied, for example, as a tomography device 1 in such a way that it determines the spatial distribution of the electrical property during the measuring cycle in the first and the second measuring plane based on the excitation signals and response signals of a measuring cycle, wherein according to the aforementioned first embodiment, the electrical property can be, for example, the electrical conductivity, and wherein, according to the aforementioned second embodiment, the electrical property can be, for example, the permittivity. Furthermore, in this case, the measuring device 1 can be designed to generate a two-dimensional tomographic image of the internal structure of the fluid 3 within the first measuring plane based on the spatial distribution of the electrical property determined for the first measuring plane. In addition, the measuring device 1 can be designed to generate a two-dimensional tomographic image of the internal structure of the fluid 3 within the second measuring plane based on the spatial distribution of the electrical property determined for the second measuring plane.

Es kann z.B. vorgesehen sein, dass jeder Messzyklus zwei Teilzyklen aufweist, nämlich einen ersten und einen zweiten Teilzyklus. Demgemäß kann z.B. der erste Teilzyklus mehrere Messsequenzen derart aufweisen, dass in jeder der Messsequenzen des ersten Teilzyklus eine andere erste Messelektrode 19.1 bzw. ein anderes Paar der ersten Messelektroden 19.1 der Sondenstäbe 11 mit dem Anregungssignal beaufschlagt wird und an einer oder mehreren der jeweils übrigen (d.h. in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignale beaufschlagten) ersten Messelektroden 19.1 ein Antwortsignal erfasst wird. Zudem kann z.B. der zweite Teilzyklus mehrere Messsequenzen derart aufweisen, dass in jeder der Messsequenzen des zweiten Teilzyklus eine andere zweite Messelektrode 19.2 bzw. ein anderes Paar der zweiten Messelektroden 19.2 der Sondenstäbe 11 mit dem Anregungssignal beaufschlagt wird und an einer oder mehreren der jeweils übrigen (d.h. in der jeweiligen Messsequenz nicht mit dem Anregungssignale beaufschlagten) zweiten Messelektroden 19.2 ein Antwortsignal erfasst wird. Demgemäß sind an dem ersten Teilzyklus ausschließlich die ersten Messelektroden 19.1 der Sondenstäbe 11 als Anregungselektroden und Empfängerelektroden beteiligt, wobei die zweiten Messelektroden 19.2 nicht an dem ersten Teilzyklus beteiligt sind. Zudem sind an dem zweiten Teilzyklus ausschließlich die zweiten Messelektroden 19.2 der Sondenstäbe 11 beteiligt, wobei die ersten Messelektroden 19.1 nicht an dem zweiten Teilzyklus beteiligt sind.For example, it can be provided that each measurement cycle has two sub-cycles, namely a first and a second sub-cycle. Accordingly, e.g. the first part-cycle can have several measurement sequences such that in each of the measurement sequences of the first part-cycle a different first measuring electrode 19.1 or a different pair of the first measuring electrodes 19.1 of the probe rods 11 is acted upon by the excitation signal and at one or more of the respective remaining ( i.e. a response signal is detected in the respective measurement sequence not with the first measuring electrodes 19.1 to which the excitation signals are applied. In addition, e.g. the second partial cycle can have several measurement sequences such that in each of the measurement sequences of the second partial cycle, a different second measuring electrode 19.2 or a different pair of second measuring electrodes 19.2 of the probe rods 11 is acted upon by the excitation signal and at one or more of the remaining ( i.e. a response signal is detected in the respective measurement sequence not with the second measuring electrodes 19.2 to which the excitation signals are applied. Accordingly, only the first measuring electrodes 19.1 of the probe rods 11 are involved as excitation electrodes and receiver electrodes in the first partial cycle, with the second measuring electrodes 19.2 not being involved in the first partial cycle. In addition, only the second measuring electrodes 19.2 of the probe rods 11 are involved in the second partial cycle, with the first measuring electrodes 19.1 not being involved in the second partial cycle.

Die 5 und 6 zeigen jeweils eine strömungstechnische Anordnung 33 gemäß einer Ausführungsform, wobei die Anordnung 33 jeweils eine Rohrleitung 35 zum Leiten des Fluids 3 und eine Messvorrichtung 1 mit einer Messsonde 7 und einer Steuer- und Auswertevorrichtung 23 gemäß einer der vorstehend erläuterten Ausführungen aufweist. Die Sondenstäbe 11 sind innerhalb der Rohrleitung 35 angeordnet. Vorliegend ist als Beispiel die gesamte Messsonde 7 innerhalb der Rohrleitung 35 angeordnet. Die Rohrleitung 33 weist eine Längsachse bzw. Rohrachse 37 auf. Bei der Ausführungsform gemäß 5 ist die Messsonde 7 derart in der Rohrleitung 33 angeordnet, dass die Sondenstab-Längsachsen 12 aller Sondenstäbe 11 parallel zu der Rohrachse 37 verlaufen (wobei der Sondenkörper 9 stromabwärts der Sondenstäbe 11 angeordnet ist). Bei der Ausführungsform gemäß 6 ist die Messsonde 7 derart in der Rohrleitung 33 angeordnet, dass die Sondenstab-Längsachsen 12 aller Sondenstäbe 11 senkrecht zu der Rohrachse 37 verlaufen.the 5 and 6 each show a fluidic arrangement 33 according to one embodiment, the arrangement 33 each having a pipeline 35 for conducting the fluid 3 and a measuring device 1 with a measuring probe 7 and a control and evaluation device 23 according to one of the embodiments explained above. The probe rods 11 are arranged inside the pipeline 35 . In the present case, the entire measuring probe 7 is arranged within the pipeline 35 as an example. The pipeline 33 has a longitudinal axis or pipe axis 37 . In the embodiment according to 5 the measuring probe 7 is arranged in the pipeline 33 in such a way that the longitudinal axes 12 of all probe rods 11 run parallel to the pipe axis 37 (with the probe body 9 being arranged downstream of the probe rods 11). In the embodiment according to 6 the measuring probe 7 is arranged in the pipeline 33 in such a way that the longitudinal axes 12 of all probe rods 11 run perpendicular to the pipe axis 37 .

BezugszeichenlisteReference List

11
Messvorrichtung / TomographievorrichtungMeasuring device / tomography device
33
zu charakterisierendes Fluidfluid to be characterized
55
Partikel der zweiten Phase des FluidsParticles of the second phase of the fluid
77
Messsondemeasuring probe
99
Sondenkörperprobe body
1111
stabförmiges Sondenelement / Sondenstabrod-shaped probe element / probe rod
1313
ebene Stirnfläche / Außenfläche des Sondenkörpersflat front surface / outer surface of the probe body
1515
Sondenstab-BasispositionProbe rod base position
1717
Begrenzungslinie einer konvexen FlächeBoundary line of a convex surface
1919
Messelektrodemeasuring electrode
19.119.1
erste Messelektrode eines Sondenstabesfirst measuring electrode of a probe rod
19.219.2
zweite Messelektrode eines Sondenstabessecond measuring electrode of a probe rod
2020
Messelektroden-Kontaktflächemeasuring electrode contact area
20.120.1
Kontaktfläche der ersten Messelektrode eines SondenstabesContact surface of the first measuring electrode of a probe rod
20.220.2
Kontaktfläche der zweiten Messelektrode eines SondenstabesContact surface of the second measuring electrode of a probe rod
2121
Schirmelektrodescreen electrode
21.121.1
erste Schirmelektrode eines Sondenstabesfirst shielding electrode of a probe rod
21.221.2
zweite Schirmelektrode eines Sondenstabessecond shielding electrode of a probe rod
2222
Schirmelektroden-Kontaktflächenshield electrode contact surfaces
22.122.1
Kontaktfläche der ersten Schirmelektrode eines SondenstabesContact surface of the first shielding electrode of a probe rod
22.222.2
Kontaktfläche der zweiten Schirmelektrode eines SondenstabesContact surface of the second shielding electrode of a probe rod
2323
Ansteuer- und AuswertevorrichtungControl and evaluation device
2525
elektrische Leitung / Verbindungelectrical line / connection
25.125.1
elektrische Leitung zum Kontaktieren der ersten Messelektrodeelectrical line for contacting the first measuring electrode
25.225.2
elektrische Leitung zum Kontaktieren der zweiten Messelektrodeelectrical line for contacting the second measuring electrode
25.325.3
elektrische Leitung zum Kontaktieren der Schirmelektrodenelectrical line for contacting the shielding electrodes
2727
elektrisch isolierendes Innenelementelectrically insulating inner element
2929
Hohlraumcavity
3131
elektrisch isolierendes Elementelectrically insulating element
3333
strömungstechnische Anordnungflow arrangement
3535
Rohrleitungpipeline
3737
Rohrachse / Längsachse der RohrleitungPipe axis / longitudinal axis of the pipeline

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Claims (15)

Messvorrichtung (1) zum Charakterisieren eines Fluids (3), aufweisend: - eine Messsonde (7) mit mindestens drei stabförmigen Sondenelementen (11), - wobei jedes der stabförmigen Sondenelemente (11) mindestens eine Messelektrode (19.1, 19.2) mit einer nach außen hin freiliegenden Kontaktfläche (20.1, 20.2) zum Kontaktieren des Fluids (3) aufweist, - wobei die Messvorrichtung (1) zum Durchführen eines Messzyklus mit mehreren unterschiedlichen Messsequenzen derart ausgebildet ist, dass in jeder der unterschiedlichen Messsequenzen eine andere der Messelektroden (19.1, 19.2) oder ein anderes Paar der Messelektroden (19.1, 19.2) der Sondenelemente (11) mit einem elektrischen Anregungssignal beaufschlagt wird und an mindestens einer der jeweils übrigen Messelektroden (19.1, 19.2) ein elektrisches Antwortsignal erfasst wird.Measuring device (1) for characterizing a fluid (3), having: - a measuring probe (7) with at least three rod-shaped probe elements (11), - wherein each of the rod-shaped probe elements (11) has at least one measuring electrode (19.1, 19.2) with an outwardly exposed contact surface (20.1, 20.2) for contacting the fluid (3), - wherein the measuring device (1) is designed to carry out a measuring cycle with several different measuring sequences in such a way that in each of the different measuring sequences a different measuring electrode (19.1, 19.2) or a different pair of measuring electrodes (19.1, 19.2) of the probe elements (11) an electrical excitation signal is applied and an electrical response signal is detected at at least one of the remaining measuring electrodes (19.1, 19.2). Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messvorrichtung (1) basierend auf den Anregungssignalen und den Antwortsignalen eines Messzyklus zum Charakterisieren der während des Messzyklus innerhalb des Fluids (3) vorliegenden räumlichen Verteilung einer elektrischen Eigenschaft ausgebildet ist.measuring device claim 1 , wherein the measuring device (1) based on the excitation signals and the response signals of a measurement cycle for characterizing the during the measurement cycle within the fluid (3) present spatial distribution of an electrical property is formed. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die die Messvorrichtung (1) basierend auf den Anregungssignalen und den Antwortsignalen eines Messzyklus zum Charakterisieren des Fluids (3) mittels elektrischer Tomographie ausgebildet ist.measuring device claim 1 or 2 , wherein the measuring device (1) is designed based on the excitation signals and the response signals of a measuring cycle for characterizing the fluid (3) by means of electrical tomography. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Messsonde (7) einen Sondenkörper (9) aufweist und die stabförmigen Sondenelemente (11) an dem Sondenkörper (9) angeordnet sind, und wobei die Messelektroden (19.1, 19.2) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die Kontaktfläche (20.1, 20.2) jeder Messelektrode (19.1, 19.2) in einem Abstand zu dem Sondenkörper angeordnet ist.Measuring device according to one of Claims 1 until 3 , wherein the measuring probe (7) has a probe body (9) and the rod-shaped probe elements (11) are arranged on the probe body (9), and wherein the measuring electrodes (19.1, 19.2) are designed and arranged in such a way that the contact surface (20.1, 20.2) of each measuring electrode (19.1, 19.2) is arranged at a distance from the probe body. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei alle Sondenelemente (11) identisch zueinander ausgebildet sind.Measuring device according to one of Claims 1 until 4 , wherein all probe elements (11) are formed identical to each other. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei alle Sondenelemente (11) parallel zueinander verlaufend angeordnet sind.Measuring device according to one of Claims 1 until 5 , wherein all probe elements (11) are arranged parallel to each other. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Messelektroden (19.1, 19.2) derart ausgebildet sind, dass die Ausdehnung der Kontaktfläche (20.1, 20.2) jeder Messelektrode eines Sondenelements (11) entlang der Längsrichtung (12) dieses Sondenelements mindestens fünf Mal so groß und maximal zehn Mal so groß ist wie die maximale Querschnittsabmessung dieses Sondenelements.Measuring device according to one of Claims 1 until 6 , wherein the measuring electrodes (19.1, 19.2) are designed in such a way that the expansion of the contact surface (20.1, 20.2) of each measuring electrode of a probe element (11) along the longitudinal direction (12) of this probe element is at least five times as large and at most ten times as large as the maximum cross-sectional dimension of this probe element. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jedes Sondenelement (11) mindestens eine erste Messelektrode (19.1) mit einer ersten Kontaktfläche (20.1) und eine zweite Messelektrode (19.2) mit einer zweiten Kontaktfläche (20.2) aufweist, wobei die erste Kontaktfläche (20.1) in einem Abstand zu der zweiten Kontaktfläche (20.2) angeordnet ist, wobei der Abstand mindestens so groß ist wie die maximale Querschnittsabmessung des Sondenelements (11).Measuring device according to one of Claims 1 until 7 , wherein each probe element (11) has at least a first measuring electrode (19.1) with a first contact surface (20.1) and a second measuring electrode (19.2) with a second contact surface (20.2), the first contact surface (20.1) being at a distance from the second Contact surface (20.2) is arranged, the distance being at least as large as the maximum cross-sectional dimension of the probe element (11). Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jeder Sondenstab (11) n Messelektroden (19) aufweist, wobei jede der Messelektroden (19) eine nach außen hin freiliegende Kontaktfläche (20) aufweist und die Kontaktfläche (20) der m-ten Messelektrode (19) eines Sondenstabes (11) als m-te Messelektroden-Kontaktfläche dieses Sondenstabes bezeichnet wird, und wobei die Sondenstäbe (11) und Messelektroden (19) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die m-ten Messelektroden-Kontaktflächen (20) aller Sondenstäbe (11) jeweils in einer gemeinsamen m-ten Ebene angeordnet sind, wobei n eine natürliche Zahl gleich oder größer als zwei ist, und wobei m eine natürliche Zahl kleiner oder gleich n ist.Measuring device according to one of Claims 1 until 8th , each probe rod (11) having n measuring electrodes (19), each of the measuring electrodes (19) having an outwardly exposed contact surface (20) and the contact surface (20) of the mth measuring electrode (19) of a probe rod (11) is referred to as the mth measuring electrode contact surface of this probe rod, and the probe rods (11) and measuring electrodes (19) are designed and arranged in such a way that the mth measuring electrode contact surfaces (20) of all probe rods (11) are each in a common m-th level, where n is a natural number equal to or greater than two, and m is a natural number smaller than or equal to n. Messvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Messvorrichtung (1) basierend auf den Anregungssignalen und Antwortsignalen eines Messzyklus zum Ermitteln der in jeder der n Ebenen vorliegenden räumlichen Verteilung der elektrischen Eigenschaft ausgebildet ist.measuring device claim 9 , wherein the measuring device (1) is designed to determine the spatial distribution of the electrical property in each of the n planes based on the excitation signals and response signals of a measuring cycle. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jedes der stabförmigen Sondenelemente (11) mindestens eine Schirmelektrode (21.1, 21.2) mit einer nach außen hin freiliegenden Kontaktfläche (22.1, 22.2) aufweist, und wobei die Messvorrichtung (1) zum Beaufschlagen der Schirmelektroden (21.1, 21.2) der Sondenstäbe (11) mit einem vorgegebenen, über alle Messsequenzen hinweg zeitlich konstanten elektrischen Potenzial ausgebildet ist.Measuring device according to one of Claims 1 until 10 , wherein each of the rod-shaped probe elements (11) has at least one shielding electrode (21.1, 21.2) with a contact surface (22.1, 22.2) exposed to the outside, and wherein the measuring device (1) for applying the shielding electrodes (21.1, 21.2) of the probe rods ( 11) is formed with a predetermined electrical potential that is constant over time across all measurement sequences. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei jede Messelektrode (19.1, 19.2) eines jeweiligen stabförmigen Sondenelements (11) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass ihre Kontaktfläche (20.1, 20.2) rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse (12) des Sondenelements (11) ist.Measuring device according to one of Claims 1 until 11 , wherein each measuring electrode (19.1, 19.2) of a respective rod-shaped probe element (11) is designed and arranged such that its contact surface (20.1, 20.2) is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis (12) of the probe element (11). Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Messvorrichtung (1) zum Ansteuern der Messelektroden (19.1, 19.2) zum Durchführen eines Messzyklus mit mehreren unterschiedlichen Messsequenzen derart ausgebildet ist, dass in jeder der unterschiedlichen Messsequenzen ein anderes Paar der Messelektroden mit einem elektrischen Anregungssignal in Form eines zeitlich konstanten elektrischen Stromes beaufschlagt wird, und an mindestens einer der jeweils übrigen Messelektroden (19.1, 19.2) ein elektrisches Antwortsignal in Form eines elektrischen Spannungssignals erfasst wird.Measuring device according to one of Claims 1 until 12 , wherein the measuring device (1) for driving the measuring electrodes (19.1, 19.2) for Carrying out a measuring cycle with several different measuring sequences is designed in such a way that in each of the different measuring sequences a different pair of measuring electrodes is supplied with an electrical excitation signal in the form of a temporally constant electric current, and on at least one of the remaining measuring electrodes (19.1, 19.2). electrical response signal is detected in the form of an electrical voltage signal. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Messvorrichtung (1) zum Ansteuern der Messelektroden (19.1, 19.2) zum Durchführen eines Messzyklus mit mehreren unterschiedlichen Messsequenzen derart ausgebildet ist, dass in jeder der unterschiedlichen Messsequenzen eine andere Messelektrode oder ein anderes Messelektrodenpaar mit einem elektrischen Anregungssignal in Form eines zeitlich variierenden elektrischen Spannungssignals beaufschlagt wird, und an mindestens einer der jeweils übrigen Messelektroden (19.1, 19.2) ein elektrisches Antwortsignal in Form eines elektrischen Stromsignals erfasst wird.Measuring device according to one of Claims 1 until 12 , wherein the measuring device (1) for controlling the measuring electrodes (19.1, 19.2) for carrying out a measuring cycle with several different measuring sequences is designed in such a way that in each of the different measuring sequences a different measuring electrode or a different measuring electrode pair with an electrical excitation signal in the form of a time-varying electrical voltage signal is applied, and an electrical response signal in the form of an electrical current signal is detected on at least one of the remaining measuring electrodes (19.1, 19.2). Strömungstechnische Anordnung, aufweisend: - eine Rohrleitung zum Leiten eines Fluids (3), und - eine Messvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die stabförmigen Sondenelemente (11) der Messsonde (7) der Messvorrichtung (1) innerhalb der Rohrleitung angeordnet sind.Fluidic arrangement, comprising: - a pipe for conducting a fluid (3), and - A measuring device (1) according to any one of the preceding claims, wherein at least the rod-shaped probe elements (11) of the measuring probe (7) of the measuring device (1) are arranged within the pipeline.
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