DE102021113198A1 - In situ temperature calibration - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung (1) zur in situ Kalibrierung und/oder Validierung einer Sensoranordnung (3) zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur (T) eines Mediums (M) in einem Behältnis (2), insbesondere eines Thermometers mit zumindest einem Temperatursensor (4a), umfassend zumindest ein ferromagnetisches Referenzelement (5), welches bei einer vorgebbaren Phasenübergangstemperatur (TPh) einen Phasenübergang zwischen einem paramagnetischen und einem ferromagnetischen Zustand aufweist, eine Magnetfeld-Vorrichtung (6) zur Erzeugung eines Magnetfelds (B), und eine Detektionsvorrichtung (7), wobei die Magnetfeld-Vorrichtung (6) dazu ausgestaltet ist, das Magnetfeld (B) so zu erzeugen, dass es zumindest das Referenzelement (5), einen Teil des Mediums (M) und die Detektionsvorrichtung (7) durchdringt, wobei das Referenzelement (5) derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass das Referenzelement (5) das Magnetfeld (B) in Abhängigkeit der Temperatur (T) des Mediums (M) beeinflusst, und wobei die Detektionsvorrichtung (7) dazu ausgestaltet ist, das Magnetfeld (B) zu detektieren und anhand zumindest einer mit dem Magnetfeld (B) in Beziehung stehenden Größe das Auftreten eines Phasenübergangs in dem zumindest einen Referenzelement (5) zu detektieren.The invention relates to an arrangement (1) for in situ calibration and/or validation of a sensor arrangement (3) for determining and/or monitoring the temperature (T) of a medium (M) in a container (2), in particular a thermometer at least one temperature sensor (4a), comprising at least one ferromagnetic reference element (5), which has a phase transition between a paramagnetic and a ferromagnetic state at a predeterminable phase transition temperature (TPh), a magnetic field device (6) for generating a magnetic field (B), and a detection device (7), wherein the magnetic field device (6) is designed to generate the magnetic field (B) in such a way that at least the reference element (5), a part of the medium (M) and the detection device (7) penetrates, wherein the reference element (5) is arranged and / or designed such that the reference element (5) the magnetic field (B) depending on the temperature (T) of the Med iums (M), and wherein the detection device (7) is designed to detect the magnetic field (B) and, based on at least one variable related to the magnetic field (B), the occurrence of a phase transition in the at least one reference element (5) to detect.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur in situ Kalibrierung und/oder Validierung einer Sensoranordnung hinsichtlich der Temperatur eines Mediums in einem Behältnis, insbesondere eines Thermometers mit zumindest einem Temperatursensor.The invention relates to an arrangement for in situ calibration and/or validation of a sensor arrangement with regard to the temperature of a medium in a container, in particular a thermometer with at least one temperature sensor.
Kalibrierungen und/oder Validierungen bezüglich der Temperatur werden hauptsächlich unter Verwendung von Kalibrierbädern, Öfen oder Fixpunkteinrichtungen durchgeführt, vgl. z. B. die in
Zur Bestimmung der Temperatur eines Mediums ist es auch bekannt geworden, bestimmte, charakteristische Temperaturpunkte oder Kennlinien heranzuziehen. So ist aus
Solche charakteristische Temperaturpunkte oder Kennlinien eignen sich grundsätzlich auch zur Kalibrierung und/oder Validierung von Thermometern. So ist in
Zur Vermeidung derartiger Nachteile sind aus
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative Möglichkeit zur in situ Kalibrierung und/oder Validierung eines Temperatursensors anzugeben.Proceeding from the prior art, the present invention is based on the object of specifying an alternative option for in situ calibration and/or validation of a temperature sensor.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is solved by an arrangement according to
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung handelt es sich um eine Anordnung zur in situ Kalibrierung und/oder Validierung einer Sensoranordnung zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur eines Mediums in einem Behältnis, insbesondere eines Thermometers mit zumindest einem
Temperatursensor,
umfassend
- - zumindest ein ferromagnetisches Referenzelement, welches bei einer vorgebbaren Phasenübergangstemperatur einen Phasenübergang zwischen einem paramagnetischen und einem ferromagnetischen Zustand aufweist,
- - eine Magnetfeld-Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds, und
- - eine Detektionsvorrichtung.
temperature sensor,
full
- - at least one ferromagnetic reference element, which has a phase transition between a paramagnetic and a ferromagnetic state at a predeterminable phase transition temperature,
- - a magnetic field device for generating a magnetic field, and
- - a detection device.
Erfindungsgemäß ist die Magnetfeld-Vorrichtung dazu ausgestaltet, das Magnetfeld so zu erzeugen, dass es zumindest das Referenzelement, einen Teil des Mediums und die Detektionsvorrichtung durchdringt. Die Magnetfeld-Vorrichtung ist also dazu ausgestaltet, ein Magnetfeld im Bereich des Referenzelements, zumindest eines Teils des Mediums und der Detektionsvorrichtung zu erzeugen.According to the invention, the magnetic field device is designed to generate the magnetic field in such a way that it penetrates at least the reference element, part of the medium and the detection device. The magnetic field device is therefore designed to generate a magnetic field in the area of the reference element, at least part of the medium and the detection device.
Das Referenzelement ist derart angeordnet und/oder ausgestaltet, dass das Referenzelement das Magnetfeld in Abhängigkeit der Temperatur des Mediums beeinflusst. Das Referenzelement ist vorzugsweise derart angeordnet, dass es mit dem Medium unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise vermittels einer Wandung des Behältnisses, in, insbesondere thermischen, Kontakt ist. In dieser Hinsicht sind Anordnungen mit einem einzigen oder auch mehreren Referenzelementen möglich. Dabei können verschiedene Referenzelemente insbesondere derart ausgestaltet sein, dass diese verschiedene Phasenübergangstemperaturen aufweisen.The reference element is arranged and/or designed in such a way that the reference element influences the magnetic field as a function of the temperature of the medium. The reference element is preferably arranged in such a way that it is in, in particular thermal, contact with the medium directly or indirectly, for example by means of a wall of the container. In this regard, arrangements with a single or multiple reference elements are possible. In this case, different reference elements can in particular be designed in such a way that they have different phase transition temperatures.
Das Referenzelement ist insbesondere an einer Innenwandung des Behältnisses, beispielsweise ein Behälter oder eine Rohrleitung, befestigbar. Dabei kommt sowohl eine lösbare als auch eine nicht lösbare, insbesondere stoffschlüssige, Befestigung in Betracht, welche Befestigung insbesondere unter Verwendung geeigneter Befestigungsmittel herstellbar ist. Das Referenzelement kann aber auch in das Innenvolumen des Behältnisses eingebracht sein, ohne an einer Wandung befestigt zu sein. In diesem Falle schwimmt das Referenzelement in dem Medium. Auch eine Integration des Referenzelements in die Wandung des Behältnisses, insbesondere derart, dass das Referenzelement frontbündig mit der Innenwandung des Behältnisses abschließt, oder auch eine Anbringung an eine Außenwandung des Behältnisses ist denkbar.The reference element can be fastened in particular to an inner wall of the container, for example a container or a pipeline. Both a detachable and a non-detachable, in particular cohesive, attachment can be considered, which attachment can be produced in particular using suitable attachment means. However, the reference element can also be introduced into the interior volume of the container without being attached to a wall. In this case the reference element floats in the medium. An integration of the reference element in the wall of the container, in particular such that the reference element is flush with the inner wall of the container, or attachment to an outer wall of the container is conceivable.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist vorteilhaft für eine in situ Kalibrierung und/oder Validierung einer Sensoranordnung zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur ausgestaltet, insbesondere eines Thermometers mit zumindest einem Temperatursensor. Der Temperatursensor kann dabei gemeinsam mit oder getrennt von dem Referenzelement angeordnet sein oder das Referenzelement kann Teil des Thermometers mit dem Temperatursensor sein. Ein Temperatursensor (Primärsensor) wird also mit Hilfe eines Sekundärsensors (Referenzelement) kalibriert und/oder validiert.The arrangement according to the invention is advantageously designed for in situ calibration and/or validation of a sensor arrangement for determining and/or monitoring the temperature, in particular a thermometer with at least one temperature sensor. The temperature sensor can be arranged together with or separately from the reference element, or the reference element can be part of the thermometer with the temperature sensor. A temperature sensor (primary sensor) is therefore calibrated and/or validated using a secondary sensor (reference element).
Ferromagnetische Materialien weisen bei einer vorgebbaren Phasenübergangstemperatur einen Phasenübergang von einem paramagnetischen Zustand in einen ferromagnetischen Zustand auf. Der ferromagnetische Zustand ist durch die Tendenz einer parallelen Ausrichtung der magnetischen Momente der Atome des jeweiligen Materials gekennzeichnet. Vorteilhaft verbleibt das ferromagnetische Material bei Auftreten eines Phasenübergangs in der festen Phase. Ein im festen Zustand verbleibendes Material ist mit Hinblick auf konstruktive Aspekte der Anordnung besonders vorteilhaft.At a predeterminable phase transition temperature, ferromagnetic materials exhibit a phase transition from a paramagnetic state to a ferromagnetic state. The ferromagnetic state is characterized by a tendency for the magnetic moments of the atoms of the material to be aligned in parallel. The ferromagnetic material advantageously remains in the solid phase when a phase transition occurs. A material which remains in the solid state is particularly advantageous with regard to structural aspects of the arrangement.
Es handelt sich bei dem Phasenübergang vom paramagnetischen in den ferromagnetischen Zustand um einen Phasenübergang, bei welchem das ferromagnetische Material in der festen Phase verbleibt, also beispielsweise einen Phasenübergang zweiter Ordnung gemäß der Ehrenfestklassifikation. Vorteilhaft wird bei einem derartigen Phasenübergang keine oder nur eine vernachlässigbare Menge latenter Wärme während des Phasenübergangs frei, so dass eine Verfälschung der jeweils durchgeführten Kalibration und/oder Validation hinsichtlich auftretender latenter Wärme minimiert werden kann.The phase transition from the paramagnetic to the ferromagnetic state is a phase transition in which the ferromagnetic material remains in the solid phase, ie, for example, a second-order phase transition according to the Ehrenfest classification. Advantageously, with such a phase transition, no or only a negligible amount of latent heat is released during the phase transition, so that a falsification of the respectively performed calibration and/or validation with regard to latent heat that occurs can be minimized.
Die Detektionsvorrichtung ist erfindungsgemäß dazu ausgestaltet, das Magnetfeld zu detektieren und anhand zumindest einer mit dem Magnetfeld in Beziehung stehenden Größe das Auftreten eines Phasenübergangs in dem zumindest einen Referenzelement zu detektieren. Dazu kann die Anordnung, insbesondere die Detektionsvorrichtung, zudem über eine Recheneinheit verfügen, welche dazu ausgestaltet ist, anhand der mit dem Magnetfeld in Beziehung stehenden Größe das Auftreten eines Phasenübergangs zu detektieren und die Kalibration und/oder Validierung des Temperatursensors vorzunehmen.According to the invention, the detection device is designed to detect the magnetic field and to detect the occurrence of a phase transition in the at least one reference element using at least one variable related to the magnetic field. For this purpose, the arrangement, in particular the detection device, can also have a computing unit which is designed to use the variable related to the magnetic field to detect the occurrence of a phase transition and to calibrate and/or validate the temperature sensor.
Der Phasenübergang beinhaltet eine Unstetigkeit in der zweiten Ableitung einer thermodynamischen Größe wie beispielsweise dem Druck, dem Volumen, der Enthalpie, oder der Entropie als Funktion, beispielsweise der Temperatur. Typischerweise gehen Phasenübergänge mit der Änderung einer bestimmten spezifischen Materialeigenschaft einher, beispielsweise mit einem Wechsel der Kristallstruktur, oder einem Wechsel in den magnetischen, elektrischen oder dielektrischen Eigenschaften, insbesondere der Permeabilität oder Permittivität. Entsprechende materialspezifische Kenngrößen sind für das jeweilige Referenzelement bekannt und können für eine Kalibrierung und/oder Validierung eines Temperatursensors herangezogen werden.The phase transition involves a discontinuity in the second derivative of a thermodynamic quantity such as pressure, volume, enthalpy, or entropy as a function of, for example, temperature. Typically, phase transitions are accompanied by a change in a certain specific material property, for example a change in the crystal structure, or a change in the magnetic, electrical or dielectric properties, in particular the permeability or permittivity. Corresponding material-specific parameters are known for the respective reference element and can be used for a calibration and/or validation of a temperature sensor.
Bezüglich der mit dem Magnetfeld in Beziehung stehenden Größe kommt es also bei Auftreten eines Phasenübergangs, also bei Durchlaufen der Phasenübergangstemperatur, zu einer charakteristischen Änderung, anhand welcher das Auftretens des Phasenübergangs detektierbar ist. Die jeweils im Wesentlichen zeitglich gemessene Temperatur des Mediums kann dann mit der materialspezifischen Phasenübergangstemperatur verglichen und anhand des Vergleichs eine Kalibrierung und/oder Validierung des Temperatursensors vorgenommen werden.With regard to the variable related to the magnetic field, when a phase transition occurs, i.e. when passing through the phase transition temperature, there is a characteristic change, on the basis of which the occurrence of the Phase transition is detectable. The temperature of the medium measured essentially at the same time can then be compared with the material-specific phase transition temperature and the temperature sensor can be calibrated and/or validated on the basis of the comparison.
In einer Ausgestaltung handelte sich bei der mit dem Magnetfeld in Beziehung stehenden Größe um die magnetische Flussdichte, die magnetische Suszeptibilität oder die magnetische Permeabilität.In one embodiment, the quantity related to the magnetic field was magnetic flux density, magnetic susceptibility, or magnetic permeability.
In einer Ausgestaltung umfasst die Magnetfeld-Vorrichtung zumindest eine Spule und/oder einen Permanentmagneten. Zudem kann auch ein Spulenkern, insbesondere aus einem Material mit einer hohen Permeabilität, vorhanden sein. Es ist einerseits möglich, ein zeitlich im Wesentlichen konstantes Magnetfeld anzulegen. Es ist aber ebenfalls möglich, dass Magnetfeld, insbesondere hinsichtlich einer Frequenz und/oder Amplitude, zu modulieren. Eine derartige Modulation ist insbesondere vorteilhaft zur Reduktion des Einflusses von Störsignalen.In one configuration, the magnetic field device comprises at least one coil and/or one permanent magnet. In addition, a coil core, in particular made of a material with high permeability, can also be present. On the one hand, it is possible to apply a magnetic field that is essentially constant over time. However, it is also possible to modulate the magnetic field, in particular with regard to a frequency and/or amplitude. Such a modulation is particularly advantageous for reducing the influence of interference signals.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Detektionsvorrichtung außerhalb des Behälters angeordnet ist. Die Detektionsvorrichtung kann dabei einerseits an einer Außenwandung des Behältnisses befestigt oder davon beabstandet angeordnet sein. Insbesondere kann die Detektionsvorrichtung aber auch Teil einer separaten Einheit sein, welche zur Erfassung der Prozessgröße und/oder Kenngröße des Mediums jeweils in die Nähe des Behältnisses bringbar ist. Die Magnetfeld-Vorrichtung kann ebenfalls außerhalb des Behälters angeordnet sein, insbesondere auch gemeinsam mit der Detektionsvorrichtung.It is also advantageous if the detection device is arranged outside of the container. The detection device can on the one hand be attached to an outer wall of the container or arranged at a distance from it. In particular, however, the detection device can also be part of a separate unit which can be brought into the vicinity of the container in each case in order to detect the process variable and/or characteristic variable of the medium. The magnetic field device can also be arranged outside of the container, in particular together with the detection device.
Eine Ausgestaltung der Sensorvorrichtung beinhaltet, dass das ferromagnetische Material in einem Gehäuse angeordnet ist. Beispielsweise kann es sich um eine mediumsdichte Kapselung, insbesondere aus einem nichtmagnetischen Material, z. B. Edelstahl, handeln. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Kompatibilität zum jeweiligen Medium erreicht werden. Eine derartige Ausgestaltung ist ferner vorteilhaft im Falle einer im Medium schwimmenden Sensorvorrichtung. Zusätzlich zu dem Referenzelement kann auch der Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Mediums der Sensoranordnung in dem Gehäuse angeordnet sein.One configuration of the sensor device includes the ferromagnetic material being arranged in a housing. For example, it can be a medium-tight encapsulation, in particular made of a non-magnetic material, z. B. stainless steel act. In this way, for example, compatibility with the respective medium can be achieved. Such an embodiment is also advantageous in the case of a sensor device floating in the medium. In addition to the reference element, the temperature sensor for detecting the temperature of the medium of the sensor arrangement can also be arranged in the housing.
In einer Ausgestaltung der Anordnung umfasst die Detektionsvorrichtung einen Magnetfeldsensor. Der Magnetfeldsensor dient der Detektion des Magnetfelds außerhalb des Behältnisses, welches durch das Referenzelement im Inneren des Behältnisses in Abhängigkeit Temperatur des Mediums beeinflusst wird, bzw. der Detektion der mit dem Magnetfeld in Beziehung stehenden Größe.In one configuration of the arrangement, the detection device comprises a magnetic field sensor. The magnetic field sensor is used to detect the magnetic field outside the container, which is influenced by the reference element inside the container depending on the temperature of the medium, or to detect the variable related to the magnetic field.
Bei dem Magnetfeldsensor handelt es sich in einer Ausgestaltung um einen Hall-Sensor oder einen GMR-Sensor.In one configuration, the magnetic field sensor is a Hall sensor or a GMR sensor.
In einer alternativen Ausgestaltung handelt es sich bei dem Magnetfeldsensor um einen Quantensensor. Quantensensoren, bei welchen unterschiedlichste Quanteneffekte zur Bestimmung verschiedener physikalischer und/oder chemischer Messgrößen ausgenutzt werden, betreffen verschiedene neuere Entwicklungen im Bereich der Sensorik. Im Zusammenhang mit der industriellen Prozessautomatisierung sind solche Ansätze insbesondere mit Hinblick auf ein zunehmendes Bestreben zur Miniaturisierung bei gleichzeitiger Steigerung der Leistungsfähigkeit, insbesondere der Messgenaugkeit, der jeweiligen Sensoren interessant.In an alternative embodiment, the magnetic field sensor is a quantum sensor. Quantum sensors, in which a wide variety of quantum effects are used to determine various physical and/or chemical measured variables, relate to various recent developments in the field of sensor technology. In the context of industrial process automation, such approaches are of particular interest with regard to increasing efforts towards miniaturization while at the same time increasing the performance, in particular the measuring accuracy, of the respective sensors.
Quantensensoren basieren darauf, dass bestimmte Quantenzustände einzelner Atome sehr genau kontrolliert und ausgelesen werden können. Auf diese Weise sind beispielsweise präzise und störungsarme Messungen von elektrischen und/oder magnetischen Feldern sowie Gravitationsfeldern mit Auflösungen im Nanometerbereich möglich. In diesem Zusammenhang sind verschiedene Spin-basierte Sensoranordnungen bekannt geworden, für welche atomare Übergänge in Kristallkörpern zur Detektion von Änderungen von Bewegungen, elektrischen und/oder magnetischen Feldern oder auch Gravitationsfeldern eingesetzt werden. Darüber hinaus sind auch unterschiedliche auf quantenoptischen Effekten basierende Systeme bekannt geworden, wie beispielsweise Quantengravimeter, NMR Gyroskope oder optisch gepumpte Magnetometer, wobei insbesondere letztere u.a. auf Gaszellen basieren.Quantum sensors are based on the fact that certain quantum states of individual atoms can be very precisely controlled and read out. In this way, for example, precise and low-interference measurements of electric and/or magnetic fields and gravitational fields with resolutions in the nanometer range are possible. In this context, various spin-based sensor arrangements have become known, for which atomic transitions in crystal bodies are used to detect changes in movements, electric and/or magnetic fields or gravitational fields. In addition, various systems based on quantum-optical effects have also become known, such as quantum gravimeters, NMR gyroscopes or optically pumped magnetometers, the latter in particular being based on gas cells, among other things.
So beinhaltet eine Ausgestaltung des Magnetfeldsensors in Form eines Quantensensors, dass es sich bei dem Magnetfeldsensor um eine Gaszelle handelt. Bei einem Quantensensor in Form einer Gaszelle werden atomare Übergänge sowie Spinzustände u.a. zur Bestimmung magnetischer und/elektrischer Eigenschaften optisch detektiert. Eine Gaszelle umfasst typischerweise ein gasförmiges Alkalimetall sowie ein Puffergas. Magnetische Eigenschaften eines die Gaszelle umgebenden Mediums können vermittels in der Gaszelle erzeugte Rydbergzustände bestimmt werden.An embodiment of the magnetic field sensor in the form of a quantum sensor thus includes the magnetic field sensor being a gas cell. With a quantum sensor in the form of a gas cell, atomic transitions and spin states are optically detected, for example to determine magnetic and/or electrical properties. A gas cell typically includes a gaseous alkali metal and a buffer gas. Magnetic properties of a medium surrounding the gas cell can be determined using Rydberg states generated in the gas cell.
Gaszellen kommen oft in quantenbasierten Standards, welche physikalische Größen mit hoher Präzision ermitteln, zum Einsatz, beispielsweise in Frequenzstandards bzw. Atomuhren, wie aus
Eine alternative Ausgestaltung des Magnetfeldsensors in Form eines Quantensensors beinhaltet, dass es sich bei dem Magnetfeldsensor um einen Sensor umfassend zumindest einen Kristallkörper mit zumindest einer Fehlstelle handelt. Bei derartigen Spin-basierten Quantensensoren werden atomare Übergänge in verschiedenen Kristallkörpern ausgenutzt, um bereits geringe Änderungen von Bewegungen, elektrischen und/oder magnetischen Feldern oder auch Gravitationsfeldern zu erkennen. Typischerweise wird als Kristallkörper Diamant mit zumindest einer Silizium- oder Stickstoff-Fehlstelle, Siliziumcarbid mit zumindest einer Silizium-Fehlstelle oder hexagonales Bornitrid mit zumindest einem Fehlstellen-Farbzentrum verwendet. Die Kristallkörper können grundsätzlich ein oder mehrere Fehlstellen aufweisen. Im Falle von mehreren Fehlstellen ist eine lineare Anordnung der Fehlstellen bevorzugt.An alternative embodiment of the magnetic field sensor in the form of a quantum sensor means that the magnetic field sensor is a sensor comprising at least one crystal body with at least one defect. In such spin-based quantum sensors, atomic transitions in different crystal bodies are used in order to detect even small changes in movements, electric and/or magnetic fields or gravitational fields. Typically, diamond with at least one silicon or nitrogen defect, silicon carbide with at least one silicon defect or hexagonal boron nitride with at least one defect color center is used as the crystal body. In principle, the crystal bodies can have one or more defects. In the case of several defects, a linear arrangement of the defects is preferred.
In diesem Zusammenhang ist aus
Aus der bisher unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
Bezüglich der Detektionsvorrichtung mit einem Quantensensor mit einem Kristallkörper mit zumindest einer Fehlstelle ist es von Vorteil, wenn die Detektionsvorrichtung zudem eine Anregeeinheit zur optischen Anregung der Fehlstelle, eine Vorrichtung zur Detektion eines magnetfeldabhängigen, Fluoreszenzsignals von dem Kristallkörper und eine Auswerteeinheit zur Bestimmung der mit dem Magnetfeld in Beziehung stehenden Größe anhand des Fluoreszenzsignals umfasst.With regard to the detection device with a quantum sensor with a crystal body with at least one defect, it is advantageous if the detection device also has an excitation unit for optically exciting the defect, a device for detecting a magnetic field-dependent fluorescence signal from the crystal body and an evaluation unit for determining the with the magnetic field related size based on the fluorescence signal.
Bei der Anregeeinheit zur optischen Anregung der Fehlstelle kann es sich beispielsweise um einen Laser oder eine Leuchtdiode (LED) handeln. Bei dem Detektor wiederum kann es sich beispielsweise um einen Photodetektor oder einen CMOS-Sensor handeln. Zudem kann die Detektionseinheit über weitere optische Elemente verfügen, wie beispielsweise verschiedene Filter, Linsen oder Spiegel. Die Anregeeinheit und der Detektor können einerseits im Bereich des Kristallkörpers angeordnet sein, oder räumlich von dem Kristallkörper getrennt sein. Im zweiten Fall können Lichtleitfasern zur Leitung des Anregungslichts und Fluoreszenzsignals vorhanden sein.The excitation unit for the optical excitation of the defect can be, for example, a laser or a light-emitting diode (LED). The detector, in turn, can be a photodetector or a CMOS sensor, for example. In addition, the detection unit can have additional optical elements, such as various filters, lenses or mirrors. The excitation unit and the detector can be arranged on the one hand in the area of the crystal body, or they can be spatially separated from the crystal body. In the second case, optical fibers can be present for conducting the excitation light and fluorescence signal.
Zudem kann die Detektionsvorrichtung eine Einheit zur Anregung von Hochfrequenz- oder Mikrowellenstrahlung aufweisen. Dies ermöglicht die Anregung von Elektronen in höhere Energieniveaus.In addition, the detection device can have a unit for exciting high-frequency or microwave radiation. This allows electrons to be excited to higher energy levels.
Auch hinsichtlich der Auswerteeinheit zur Bestimmung der mit dem Magnetfeld in Beziehung stehenden Größe anhand des Fluoreszenzsignals sind verschiedene Varianten denkbar. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit einen Lock-In-Verstärker umfassen.Various variants are also conceivable with regard to the evaluation unit for determining the variable related to the magnetic field using the fluorescence signal. For example, the evaluation unit can include a lock-in amplifier.
In einer Ausgestaltung umfasst die Anordnung eine Magnetfeld-Vorrichtung und zumindest zwei Detektionsvorrichtungen, wobei die Magnetfeld-Vorrichtung derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass sich zumindest ein erstes und ein zweites Teilmagnetfeld ausbilden, wobei das Referenzelement im Bereich des ersten Teilmagnetfelds angeordnet ist, und wobei eine erste Detektionsvorrichtung im Bereich des ersten Teilmagnetfelds und eine zweite Detektionsvorrichtung im Bereich des zweiten Teilmagnetfelds angeordnet ist. Im Bereich des zweiten Teilmagnetfelds ist kein Referenzelement angeordnet. Beispielsweise kann in diesem Bereich ein Luftspalt vorhanden sein.In one configuration, the arrangement comprises a magnetic field device and at least two detection devices, with the magnetic field device being arranged and/or designed in such a way that at least a first and a second partial magnetic field are formed, with the reference element being arranged in the region of the first partial magnetic field, and wherein a first detection device is arranged in the area of the first partial magnetic field and a second detection device is arranged in the area of the second partial magnetic field. No reference element is arranged in the area of the second partial magnetic field. For example, an air gap can be present in this area.
Das erste Teilmagnetfeld durchdringt die erste Detektionseinheit, zumindest einen Teil des Mediums und das Referenzelement, während das zweite Teilmagnetfeld die zweite Detektionseinheit, zumindest einen Teil des Mediums und ggf. den Luftspalt durchdringt. Vorzugsweise überlappen das erste und zweite Teilmagnetfeld nur in einem Bereich, welcher die Magnetfeld-Vorrichtung umgibt, nicht jedoch in Bereichen, in welchen die Detektionseinheiten bzw. das Referenzelement oder ggf. der Luftspalt angeordnet sind.The first partial magnetic field penetrates the first detection unit, at least part of the medium and the reference element, while the second partial magnetic field penetrates the second detection unit, at least part of the medium and possibly the air gap. The first and second partial magnetic fields preferably only overlap in an area which surrounds the magnetic field device, but not in areas in which the detection units or the reference element or, if applicable, the air gap are arranged.
Es ist ferner von Vorteil, wenn eine vorgebbare Referenztemperatur gewählt wird, wobei eine Abmessung, insbesondere ein Durchmesser, des Luftspalts derart gewählt ist, dass bei der vorgebbaren Referenztemperatur die für das erste und zweite Teilmagnetfeld jeweils erfassten mit dem jeweiligen Teilmagnetfeld in Beziehung stehenden Größen jeweils im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen, also gleichwirken. Die vorgebbare Referenztemperatur ist vorzugsweise größer als die Phasenübergangstemperatur.It is also advantageous if a specifiable reference temperature is selected, with a dimension, in particular a diameter, of the air gap being selected in such a way that, at the specifiable reference temperature, the variables recorded for the first and second partial magnetic field are related to the respective partial magnetic field essentially have the same value, i.e. have the same effect. The definable reference temperature is preferably greater than the phase transition temperature.
Es ist ferner von Vorteil, wenn zur Bestimmung der Prozessgröße und/oder Kenngröße des Mediums das zweite Teilmagnetfeld von dem ersten Magnetfeld oder die mit dem zweiten Magnetfeld in Beziehung stehenden Größe von der mit dem ersten Magnetfeld in Beziehung stehenden Größe subtrahiert wird, oder wenn die anhand des ersten und zweiten Teilmagnetfelds jeweils ermittelten Werte für die mit dem jeweiligen Magnetfeld in Beziehung stehenden Größen voneinander subtrahiert werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Recheneinheit der Anordnung oder auch die Auswerteeinheit der Detektionsvorrichtung passend ausgestaltet sein. Auf diese Weise wird die Kalibration und/oder Validierung vorteilhaft anhand eines Differenz-Messprinzips durchgeführt, mittels welchem vorteilhaft mögliche Störeinflüsse auf die oder auch parasitäre Störeffekte der Anordnung kompensiert, eliminiert oder minimiert werden können.It is also advantageous if, to determine the process variable and/or characteristic of the medium, the second partial magnetic field is subtracted from the first magnetic field or the variable related to the second magnetic field is subtracted from the variable related to the first magnetic field, or when the values determined on the basis of the first and second partial magnetic field for the variables related to the respective magnetic field are subtracted from one another. For this purpose, for example, the computing unit of the arrangement or also the evaluation unit of the detection device can be suitably designed. In this way, the calibration and/or validation is advantageously carried out using a differential measurement principle, by means of which advantageously possible interferences or also parasitic interference effects of the arrangement can be compensated, eliminated or minimized.
Es ist in diesem Zusammenhang weiterhin von Vorteil, wenn die Magnetfeld-Vorrichtung eine Spule und einen Spulenkern insbesondere einen in Form einer M- oder EI-Geometrie ausgestalteten Spulenkern, umfasst, wobei ein erster Teil des Spulenkerns im Bereich des ersten Teilmagnetfelds und ein zweiter Teil des Spulenkerns im Bereich des zweiten Teilmagnetfelds angeordnet ist. Durch die Verwendung eines Kerns können die Teilmagnetfelder besonders einfach voneinander separiert werden.In this context, it is also advantageous if the magnetic field device comprises a coil and a coil core, in particular a coil core designed in the form of an M or EI geometry, with a first part of the coil core in the region of the first partial magnetic field and a second part of the coil core is arranged in the area of the second partial magnetic field. By using a core, the partial magnetic fields can be separated from one another in a particularly simple manner.
Vorzugsweise sind der erste und zweite Teil des Spulenkerns gleich ausgestaltet. Denkbar ist alternativ auch die Verwendung von zwei identisch ausgestalteten, insbesondere nebeneinander angeordneten Spulenkernen mit einer einzigen Spule.The first and second parts of the coil core are preferably designed in the same way. Alternatively, the use of two identically designed coil cores, in particular arranged next to one another, with a single coil is also conceivable.
Eine Ausgestaltung der Anordnung beinhaltet, dass die Magnetfeld-Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, die magnetische Feldstärke, insbesondere niederfrequent, mit einer vorgebbaren Modulationsfrequenz zu modulieren. Ein niederfrequentes Magnetfeld ist insbesondere in Zusammenhang mit metallischen Behältnissen vorteilhaft, durch welche eine frequenzabhängige Dämpfung des Magnetfelds erfolgt. Grundsätzlich erlaubt die Modulation des Magnetfelds eine Auswertung des Fluoreszenzsignals anhand der Frequenz und damit einhergehend eine auf einfache Art und Weise realisierbare Auswertung, insbesondere mit reduziertem Einfluss von Störsignalen.One configuration of the arrangement includes the magnetic field device being configured to modulate the magnetic field strength, in particular at low frequency, with a definable modulation frequency. A low-frequency magnetic field is advantageous in particular in connection with metallic containers, through which a frequency-dependent damping of the magnetic field takes place. Basically, the modulation of the magnetic field allows an evaluation of the fluorescence signal based on the frequency and, associated therewith, an evaluation that can be implemented in a simple manner, in particular with a reduced influence of interference signals.
In dieser Hinsicht ist es von Vorteil, wenn der modulierten magnetischen Feldstärke eine zeitlich konstante, magnetische Feldstärke überlagert wird. Beispielsweise kann die Magnetfeld-Vorrichtung zur Erzeugung der modulierten magnetischen Feldstärke eine Spule aufweisen, wobei eine zeitlich konstante magnetische Feldstärke mittels eines Permanentmagneten erzeugt wird. Die Magnetfeld-Vorrichtung kann aber auch ausschließlich eine oder mehrere Spulen aufweisen. Mittels der zeitlich konstanten magnetischen Feldstärke kann der modulierten, magnetischen Feldstärke ein geeigneter Offset hinzugefügt werden.In this regard, it is advantageous if a magnetic field strength that is constant over time is superimposed on the modulated magnetic field strength. For example, the magnetic field device for generating the modulated magnetic field strength can have a coil, with a time-constant magnetic field strength being generated by means of a permanent magnet. However, the magnetic field device can also exclusively have one or more coils. A suitable offset can be added to the modulated, magnetic field strength by means of the magnetic field strength, which is constant over time.
Es ist hinsichtlich der Modulation des Magnetfelds ferner von Vorteil, wenn es sich bei der mit dem Magnetfeld in Beziehung stehenden Größe um den Betrag des Magnetfelds bzw. der magnetischen Flussdichte handelt, wobei die Detektionsvorrichtung dazu ausgestaltet ist, das Auftreten des Phasenübergangs anhand des Vorhandenseins von zumindest einer Oberwelle im Betrag des Magnetfelds oder in der magnetischen Flussdichte als Funktion der Frequenz zu detektieren. Dieses Vorgehen erlaubt vorteilhaft eine Detektion im Frequenzraum und damit einhergehend eine Detektion des Auftretens eines Phasenübergangs auf besonders einfache und präzise Art und Weise.With regard to the modulation of the magnetic field, it is also advantageous if the variable related to the magnetic field is the amount of the magnetic field or the magnetic flux density, with the detection device being designed to detect the occurrence of the phase transition based on the presence of to detect at least one harmonic in the amount of the magnetic field or in the magnetic flux density as a function of frequency. This procedure advantageously allows detection in the frequency domain and, associated therewith, detection of the occurrence of a phase transition in a particularly simple and precise manner.
Eine weitere Ausgestaltung der Anordnung beinhaltet schließlich, dass die Anordnung, insbesondere die Recheneinheit, dazu ausgestaltet ist, einen Einfluss einer Wandung des Behältnisses, insbesondere anhand einer Dicke der Wandung und/oder anhand des Materials, aus welchem das Behältnis gefertigt ist, auf das Magnetfeld zu erfassen, und den Einfluss der Wandung des Behältnisses bei der Kalibrierung und/oder Validierung zu berücksichtigen. Auf diese Weise können Einflüsse unterschiedlicher Materialien und unterschiedliche Dicken unterschiedlicher Behältnisse auf das Magnetfeld, welche insbesondere zu einer vom Behältnis abhängigen Dämpfung des Magnetfelds führen, berücksichtigt werden, was ebenfalls zu einer erhöhten Genauigkeit führt.Finally, a further configuration of the arrangement includes the arrangement, in particular the processing unit, being configured to determine how a wall of the container influences the magnetic field, in particular based on the thickness of the wall and/or based on the material from which the container is made and to take into account the influence of the wall of the container during calibration and/or validation. In this way, influences of different materials and different thicknesses of different containers on the magnetic field, which in particular can be dependent on the container Damping of the magnetic field lead to be taken into account, which also leads to increased accuracy.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird zudem gelöst durch eine Anordnung zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur umfassend eine Sensoranordnung mit zumindest einem Temperatursensor, beispielsweise in Form eines Widerstandselements oder Thermoelements, und eine Anordnung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen. Bei der Vorrichtung handelt es sich vorzugsweise um ein Thermometer. Der Temperatursensor und das Referenzelement können gemeinsam, beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse oder auf einem gemeinsamen Träger, oder separat voneinander angeordnet sein.The object on which the invention is based is also achieved by an arrangement for determining and/or monitoring the temperature, comprising a sensor arrangement with at least one temperature sensor, for example in the form of a resistance element or thermocouple, and an arrangement according to at least one of the configurations described above. The device is preferably a thermometer. The temperature sensor and the reference element can be arranged together, for example in a common housing or on a common carrier, or separately from one another.
Zusammenfassend erlaubt die vorliegende Erfindung die Kalibrierung und/oder Validierung einer Sensoranordnung zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur auf einfache Art und Weise. Insbesondere sind zur Installation eines Referenzelements keinerlei Öffnungen oder Fenster innerhalb des Behältnisses erforderlich. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein Magnetfeld, welches mittels einem ferromagnetischen Referenzelement durch die Temperatur beeinflusst wird, von außerhalb des Behältnisses, d.h. durch die Wandung des Behältnisses hindurch, erfassbar ist.In summary, the present invention allows a sensor arrangement for determining and/or monitoring the temperature to be calibrated and/or validated in a simple manner. In particular, no openings or windows are required within the container for the installation of a reference element. The invention is based on the knowledge that a magnetic field, which is influenced by the temperature by means of a ferromagnetic reference element, can be detected from outside the container, i.e. through the wall of the container.
Die Erfindung stellt demnach eine hoch leistungsfähige, einfache und robuste Anordnung bereit, der insbesondere vorteilhaft auch wartungsarm ist. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann der zur Installation derselben erforderliche Eingriff in den Prozess vorteilhaft minimiert werden, da lediglich das Referenzelement in ein Innenvolumen des Behältnisses eingebracht werden muss. Zudem ist auch ein Einsatz der Anordnung in explosionsgefährdeter Atmosphäre ohne Weiteres möglich.The invention accordingly provides a high-performance, simple and robust arrangement which is particularly advantageously also low-maintenance. With the arrangement according to the invention, the intervention in the process required for installing the same can advantageously be minimized, since only the reference element has to be introduced into an inner volume of the container. In addition, use of the arrangement in an explosive atmosphere is also readily possible.
Im Folgenden werden die Erfindung sowie ihre vorteilhaften Ausgestaltungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 : eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem an der Behälterwandung befestigten Referenzelement; -
2 : eine erfindungsgemäße Anordnung mit separat angeordneter Detektionsvorrichtung und Magnetfeld-Vorrichtung; -
3 : eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Magnetfeld-Vorrichtung mit einer Spule mit Kern sowie einem Permanentmagneten; -
4 : eine erfindungsgemäße Anordnung zur Erzeugung von zwei Teilmagnetfeldern; -
5 : ein vereinfachtes Energieschema für ein negativ geladenes NV-Zentrum in Diamant; -
6 : eine schematische Anordnung einer Detektionsvorrichtung für einen Quantensensor mit einem Kristallkörper mit zumindest einer Fehlstelle; und -
7 : zwei schematische Diagramme zur Erläuterung der Detektion des Phasenübergangs im Falle eines modulierten Magnetfelds.
-
1 : an arrangement according to the invention with a reference element attached to the container wall; -
2 : an arrangement according to the invention with a separately arranged detection device and magnetic field device; -
3 : an arrangement according to the invention with a magnetic field device with a coil with a core and a permanent magnet; -
4 : an arrangement according to the invention for generating two partial magnetic fields; -
5 : a simplified energy scheme for a negatively charged NV center in diamond; -
6 : a schematic arrangement of a detection device for a quantum sensor with a crystal body with at least one defect; and -
7 : two schematic diagrams to explain the detection of the phase transition in the case of a modulated magnetic field.
In den Figuren sind gleiche Elemente mit demselben Bezugszeichen versehen.In the figures, the same elements are provided with the same reference symbols.
Die Sensoranordnung 1 umfasst ferner eine Magnetfeld-Vorrichtung 6 zur Erzeugung eines Magnetfelds B zumindest in einem Teil des Mediums M und im Bereich der Detektionsvorrichtung 7. Das Magnetfeld B durchdringt also die Detektionsvorrichtung 7 und das Medium. Das Magnetfeld B wird zudem von dem Referenzelement 5 beeinflusst, so dass anhand des seitens der Detektionsvorrichtung 7 erfassten bzw. detektierten Magnetfeld B, bzw. anhand einer erfassten bzw. detektierten mit dem Magnetfeld B in Beziehung stehenden Größe das Auftreten eines Phasenübergangs in dem Referenzelement 5 detektiert werden kann. Die Detektionsvorrichtung 7 und die Magnetfeld-Vorrichtung 6 sind außerhalb des Behältnisses 2 angeordnet. Für die hier gezeigte Ausgestaltung ist ferner die Sensoranordnung 3 von der Anordnung 1 separiert. In anderen Ausgestaltungen kann aber auch eine gemeinsame Anordnung beider Komponenten 1 und 3 vorgesehen sein.The
Eine weitere Ausgestaltung für eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 1 ist in
Es sei darauf verwiesen, dass neben den hier gezeigten, beispielhaften, Ausgestaltungen für eine erfindungsgemäße Anordnung bzw. eine Anordnung und eine Sensoranordnung zur Bestimmung und/oder Erfassung der Temperatur T zahlreiche weitere Ausgestaltungen denkbar sind, welche allesamt ebenfalls unter die vorliegende Erfindung fallen.It should be pointed out that in addition to the exemplary configurations shown here for an arrangement according to the invention or an arrangement and a sensor arrangement for determining and/or detecting the temperature T, numerous other configurations are conceivable, all of which also fall under the present invention.
Vorteilhaft kann die Anordnung 1, insbesondere die Detektionsvorrichtung 7, ferner dazu ausgestaltet sein, einen Einfluss der Wandung W des Behältnisses auf das erfasste Magnetfeld B, insbesondere anhand einer Dicke der Wandung und/oder anhand des Materials, aus welchem das Behältnis 2 gefertigt ist, zu ermitteln und bei Kalibrierung und/oder Validierung zu berücksichtigen. Hierzu kann beispielsweise geeignete Referenzkurven oder Rechenvorschriften für unterschiedliche Materialen der Behältnisse 2 und/oder Wanddicken, beispielsweise in einer hier nicht gezeigten Recheneinheit, hinterlegt sein.The
In
Eine derartige Ausgestaltung der Magnetfeld-Vorrichtung 6 eignet sich unter anderem zur Erzeugung eines modulierten Magnetfelds B. In diesem Falle kann beispielsweise die Spule 9 zur Erzeugung einer modulierten Magnetfeldstärke verwendet werden, während mittels des Permanentmagneten 8 eine zeitlich konstante Magnetfeldstärke erzeugbar ist.Such a configuration of the
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung ist Gegenstand von
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Sensoranordnung betreffen Detektionsvorrichtungen 7, bei welchen Magnetfeldsensoren 8 in Form eines Quantensensors 13 zum Einsatz kommen. Diese zeichnen sich durch große Kompaktheit bei sehr hoher Leistungsfähigkeit und Präzision aus. Die Verwendung von Magnetfeldsensoren 10 in Form von Quantensensoren 13 ist nachfolgend beispielhaft am Beispiel von einem Quantensensor 13 in Form eines Sensors 14 umfassend zumindest einen Kristallkörper 15 mit zumindest einer Fehlstelle erläutert.Particularly advantageous configurations of the present sensor arrangement relate to
Zu diesem Zweck ist in
In Diamant ist typischerweise jedes Kohlenstoffatom mit vier weiteren Kohlenstoffatomen kovalent verbunden. Ein nitrogen vacancy-Zentrum (NV-Zentrum) besteht aus einer Fehlstelle im Diamantgitter, also einem unbesetzten Gitterplatz, und einem Stickstoffatom als einem der vier Nachbaratome. Insbesondere die negativ geladenen NV--Zentren sind für die Anregung und Auswertung von Fluoreszenzsignalen von Bedeutung. Im Energieschema eines negativ geladenen NV-Zentrums findet sich neben einem Triplett-Grundzustand 3A ein angeregter Triplett-Zustand 3E, welche jeweils drei magnetische Unterzustände ms=0,±1 aufweisen. Weiterhin befinden sich zwei metastabile Singulett-Zustände 1A und 1E zwischen dem Grundzustand 3A und dem angeregten Zustand 3E.In diamond, each carbon atom is typically covalently bonded to four other carbon atoms. A nitrogen vacancy center (NV Center) consists of a defect in the diamond lattice, i.e. an unoccupied lattice site, and a nitrogen atom as one of the four neighboring atoms. In particular, the negatively charged NV - centers are important for the excitation and evaluation of fluorescence signals. In the energy scheme of a negatively charged NV center there is a triplet ground state 3 A and an excited triplet state 3 E, each of which has three magnetic substates m s =0,±1. Furthermore, there are two metastable singlet states 1 A and 1 E between the ground state 3 A and the excited state 3 E.
Durch Anregungslicht LA aus dem grünen Bereich des sichtbaren Spektrums, also z.B. ein Anregungslicht LA mit einer Wellenlänge von 532 nm, findet eine Anregung eines Elektrons aus dem Grundzustand 3A in einen Vibrationszustand des angeregten Zustand 3E statt, welches unter Aussenden eines Fluoreszenz-Photons LF mit einer Wellenlänge von 630 nm in den Grundzustand 3A zurückkehrt. Ein angelegtes Magnetfeld mit einer Magnetfeldstärke B führt zu einer Aufspaltung (Zeeman-Splitting) der magnetischen Unterzustände, so dass der Grundzustand aus drei energetisch separierten Unterzuständen besteht, von denen jeweils eine Anregung erfolgen kann. Die Intensität des Fluoreszenzsignals LF ist jedoch abhängig von dem jeweiligen magnetischen Unterzustand, von dem aus angeregt wurde, so dass anhand des Abstands der Fluoreszenzminima beispielsweise die Magnetfeldstärke B mithilfe der Zeeman-Formel berechnet werden kann. Es sind aber auch weitere Möglichkeiten der Auswertung des Fluoreszenzsignals möglich, wie beispielsweise die Auswertung der Intensität des Fluoreszenzlichts, oder eine elektrische Auswertung, beispielsweise über eine Photocurrent Detection of Magnetic Resonance (engl. kurz PDMR), welche ebenfalls unter die vorliegende Erfindung fallen.Excitation light L A from the green range of the visible spectrum, e.g. excitation light L A with a wavelength of 532 nm, excites an electron from the ground state 3 A into a vibrational state of the excited state 3 E, which emits a fluorescence -photon L F with a wavelength of 630 nm returns to the ground state 3 A. An applied magnetic field with a magnetic field strength B leads to a splitting (Zeeman splitting) of the magnetic sub-states, so that the ground state consists of three energetically separated sub-states, each of which can be excited. However, the intensity of the fluorescence signal L F depends on the respective magnetic substate from which the excitation took place, so that the distance between the fluorescence minima can be used, for example, to calculate the magnetic field strength B using the Zeeman formula. However, other options for evaluating the fluorescence signal are also possible, such as evaluating the intensity of the fluorescent light, or an electrical evaluation, for example via photocurrent detection of magnetic resonance (PDMR for short), which also fall within the scope of the present invention.
Eine beispielhafte Detektionsvorrichtung 7 zur Verwendung mit einem derartigen Quantensensor 10 in Form eines Sensors 14 mit einem Kristallkörper 15 mit einer Fehlstelle ist schließlich in
Für die in
Eine schematische Darstellung zur Detektion eines Phasenübergangs im Falle eines modulierten Magnetfelds B ist schließlich in
Dann kann eine Detektion des Phasenübergangs auf einfache und präzise Art und Weise im Frequenzraum erfolgen, wie anhand von
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Anordnungarrangement
- 22
- Behältniscontainer
- 33
- Sensoranordnungsensor arrangement
- 44
- Temperatursensor (4a) und Elektronik (4b)Temperature sensor (4a) and electronics (4b)
- 55
- (5a, 5b) Referenzelement(e)(5a, 5b) reference element(s)
- 66
- Magnetfeld-Vorrichtungmagnetic field device
- 77
- (a,b) Detektionsvorrichtung(en)(a,b) detection device(s)
- 88th
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 99
- Spule, 9a Kerncoil, 9a core
- 1010
- Magnetfeldsensormagnetic field sensor
- 1111
- Recheneinheitunit of account
- 1212
- Luftspaltair gap
- 1313
- Quantensensorquantum sensor
- 1414
- Sensor umfassend einen Kristall mit einer FehlstelleSensor comprising a crystal with a defect
- 1515
- Kristallkörpercrystal body
- 1616
- Anregeeinheitexcitation unit
- 1717
- Vorrichtung zur Detektion des FluoreszenzsignalsDevice for detecting the fluorescence signal
- 1818
- Auswerteeinheitevaluation unit
- 1919
- Lock-In VerstärkerLock in amplifier
- 2020
- Steuer-/Recheneinheitcontrol/processing unit
- 2121
- Modulatormodulator
- 2222
- Einheit zur Erzeugung von Hochfrequenz- oder MikrowellenstrahlungUnit for generating high frequency or microwave radiation
- MM
- Mediummedium
- WW
- Wandungwall
- BB
- Magnetfeld, B1, B2 Teilmagnetfelder, magnetische FlussdichteMagnetic field, B1, B2 partial magnetic fields, magnetic flux density
- VV
- Innenvolumeninternal volume
- EE
- EinheitUnit
- LAL.A
- Anregungslichtexcitation light
- LFLF
- Fluoreszenzlichtfluorescent light
- Tphph
- Phasenübergangstemperaturphase transition temperature
- HH
- magnetische Feldstärkemagnetic field strength
- OO
- Oberwellenharmonics
- fmodfmod
- Modulationsfrequenzmodulation frequency
- Hmodhmod
- modulierte magnetische Feldstärkemodulated magnetic field strength
- Hoffsethopeset
- zeitlich konstante, überlagerte magnetische Feldstärketemporally constant, superimposed magnetic field strength
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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