DE102021119382A1 - Messgerat für die Prozessmesstechnik zur Erfassung einer weiteren Messgröße - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Messgerät für die Prozessmesstechnik zur Erfassung einer physikalischen oder chemischen Eigenschaft eines in einem Behälter (2) befindlichen Mediums (3), mit einer Sendeeinheit (10) zum Aussenden von Licht oder Wärmestrahlung und mit einem Sichtfenster (11), das aus einem transparenten Material besteht und dazu geeignet ist, das von der Sendeeinheit (10) ausgesendete Licht bzw. die Wärmestrahlung auf das zu messende Medium (3) zu richten,wobei das Sichtfenster (11) eine auslenkbare Messmembran (11a) für eine Druckmessung umfasst, deren erste Seite zumindest teilweise mit dem Medium in Kontakt steht und deren von dem Medium abgewandten zweiten Seite einen elektromechanischen Wandler (12) aufweist, der eine vom auf die Messmembran (10a) einwirkenden Druck p abhängige Durchbiegung der Messmembran (10a) in eine elektrische Größe umwandelt.
Description
- Die Erfindung betrifft Messgerät für die Prozessmesstechnik zur Erfassung einer physikalischen oder chemischen Eigenschaft eines in einem Behälter befindlichen Mediums.
- Messgeräte der vorgenannten Art werden in der Automatisierungstechnik dazu eingesetzt, die Eigenschaften eines Fluids, bspw. hinsichtlich Druck, Temperatur, Durchfluss, Füllstand oder Trübung zu überwachen. Häufig ist es notwendig, mehrere dieser Eigenschaften am selben Ort zu erfassen, so dass verschiedene Messgeräte einzeln in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet werden müssen. Es hat sich daher ein Bedarf ergeben, in einem Messgerät - häufig als Kombisensor bezeichnet - gleich eine weitere Größe mit zu erfassen. Ein typisches Beispiel dafür ist die Integration eines Temperatursensors in einem Druckmessgerät, wie es aus der
DE 102019115962 A1 bekannt ist. Hier wird die Erwärmung der mit dem Medium in Kontakt stehenden Messmembran des Druckmessgeräts erfasst und damit die Temperatur des Mediums gemessen. - Aufgabe der Erfindung ist es, auch für andere Kombinationen von zu erfassenden Messgrößen eines Fluids ein einziges Messgerät anzugeben.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Messgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Erfindungsgemäß wird ein Sichtfenster des Messgeräts, das vorzugsweise für die Trübungsmessung und/oder die berührungslose Temperaturmessung des Fluids in Form eines Infrarot-Thermometers eingerichtet ist, um eine auslenkbare Messmembran für eine Druckmessung erweitert.
- Kern der Erfindung ist, das ohnehin vorhandene Sichtfenster für die Trübungs- bzw. Temperaturmessung gleichzeitig auch als Messmembran für eine Druckmessung zu verwenden. Damit kann mit einem erfindungsgemäßen Trübungs- oder berührungslosen Temperatursensor auch der Druck desselben Mediums gemessen werden, ohne dass zum Medium hin eine Veränderung am Sensor nötig wird.
- Vorteilhafterweise erfolgt die Erfassung der Membrandurchbiegung mit Hilfe von Halbleiter-Dehnungsmessstreifen, die sehr empfindlich auf geringste Dehnungen und Stauchungen der Membran reagieren, so dass eine außermittige Anordnung, im äußeren Randbereich des Sichtfensters, möglich ist und dadurch der optische Zugang für die Trübungs- bzw. Temperaturmessung nicht behindert wird. Besonders interessant sind hierbei Halbleiter-Bauelemente mit integrierter Vollbrücke, die ausschließlich in der Stauchzone der Membran aufgebracht werden können. Grundsätzlich von der Erfindung mit umfasst sind jedoch auch Metall-Dehnungsmesstreifen.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
- Es zeigen schematisch:
-
1 eine Anordnung aus einem erfindungsgemäßen Messgerät und einem Messrohr und -
2 eine vergrößerte Ansicht der Messspitze des Messgeräts aus1 . - Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
-
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Messgerät 1, das mit einem als Messrohr ausgeführten Behälter 2 verbunden ist. In dem Messrohr 2 befindet sich das zu messende Medium 3 in Form eines Fluids. - Das Messgerät 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse und einem Prozessanschluss, welcher zum einen die Sensoreinheit beinhaltet und andererseits die mechanische Verbindung des Messgeräts 1 mit dem Messrohr 2 ermöglicht. Im Gehäuse befindet sich eine Auswerteelektronik, die zur Auswertung und Aufbereitung der von der Sensoreinheit gelieferten Messsignale vorgesehen ist, welche dann über einen Steckeranschluss abgegriffen und bspw. an eine SPS weitergeleitet werden können.
- Vorzugsweise ist das Messgerät 1 zum Messen der Trübung oder als InfrarotThermometer zum berührungslosen Messen der Temperatur des Mediums 3 eingerichtet. Als Sensoreinheit umfasst das Messgerät 1 also weiterhin eine Sendeeinheit 10 zum Aussenden von Licht oder Wärmestrahlung und eine entsprechende Empfangseinheit 10a.
- In
2 ist der in1 mit „A“ bezeichnete Bereich vergrößert und stark schematisiert dargestellt. Für die Erfindung wesentlich ist das Sichtfenster 11, das aus einem transparenten Material, vorzugsweise Saphir, besteht und dazu geeignet ist, das von der Sendeeinheit 10 ausgesendete Licht bzw. die Wärmestrahlung auf das Medium 3 zu richten. - Erfindungsgemäß umfasst das Sichtfenster 11 eine auslenkbare Messmembran 11a für eine Druckmessung. Auf der vom Medium 3 abgewandten Seite des Sichtfensters 11 bzw. der Messmembran 10a ist ein elektromechanischer Wandler 12 angeordnet, der eine Durchbiegung der Messmembran 10a, resultierend aus dem auf die Messmembran 10a einwirkenden Druck p, in eine elektrische Größe umwandelt.
- Vorzugsweise ist der elektromechanischer Wandler 12 als Halbleiter-Dehnungsmessstreifen aus einem Halbleitersubstrat und wenigstens einer piezoresistiven Widerstandsbahn ausgeführt, da dieser sehr empfindlich auf geringste Dehnungen und Stauchungen der Membran reagiert. Entsprechend kann der Raum für die Messmembran 11a innerhalb des Sichtfensters 11 sehr klein ausfallen.
- Aufgrund der hohen Empfindlichkeit des Halbleiter-Dehnungsmessstreifens 12 kann er außermittig, im äußeren Randbereich des Sichtfensters 11 angeordnet werden. Im äußeren Randbereich bedeutet hierbei insbesondere in der äußeren Hälfte des Sichtfensters 11 angeordnet. Durch eine derartige Anordnung des elektromechanischen Wandlers 12 wird der optische Zugang der Sende- und Empfangseinheit 10, 10a nicht behindert.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Messgerät für die Prozessmesstechnik
- 2
- Behälter, Messrohr
- 3
- Medium
- 10
- Sendeeinheit
- 10a
- Empfangseinheit
- 11
- Sichtfenster
- 11a
- Messmembran
- 12
- elektromechanischer Wandler
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102019115962 A1 [0002]
Claims (7)
- Messgerät für die Prozessmesstechnik zur Erfassung einer physikalischen oder chemischen Eigenschaft eines in einem Behälter (2) befindlichen Mediums (3), mit einer Sendeeinheit (10) zum Aussenden von Licht oder Wärmestrahlung und mit einem Sichtfenster (11), das aus einem transparenten Material besteht und dazu geeignet ist, das von der Sendeeinheit (10) ausgesendete Licht bzw. die Wärmestrahlung auf das zu messende Medium (3) zu richten, wobei das Sichtfenster (11) eine auslenkbare Messmembran (11a) für eine Druckmessung umfasst, deren erste Seite zumindest teilweise mit dem Medium in Kontakt steht und deren von dem Medium abgewandten zweiten Seite einen elektromechanischen Wandler (12) aufweist, der eine vom auf die Messmembran (10a) einwirkenden Druck p abhängige Durchbiegung der Messmembran (10a) in eine elektrische Größe umwandelt.
- Messgerät nach
Anspruch 1 , wobei der elektromechanische Wandler (12) als Halbleiter-Dehnungsmessstreifen ausgeführt ist. - Messgerät nach
Anspruch 1 oder2 , wobei der elektromechanische Wandler (12) aus einem Halbleitersubstrat und wenigstens einer piezoresistiven Widerstandsbahn ausgebildet ist. - Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sichtfenster (11) aus Saphir besteht.
- Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messgerät (1) zum Messen der Trübung des Mediums (3) eingerichtet ist.
- Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messgerät (1) zum berührungslosen Messen der Temperatur des Mediums (3) eingerichtet ist.
- Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektromechanische Wandler (12) außermittig, im äußeren Randbereich des Sichtfensters (11) angeordnet ist.
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|---|---|---|---|---|
| US5526112A (en) | 1993-03-05 | 1996-06-11 | Sahagen; Armen N. | Probe for monitoring a fluid medium |
| DE102015104217A1 (de) | 2015-03-20 | 2016-09-22 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG | Messsystem zum Bestimmen der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit |
| DE102019115962A1 (de) | 2019-06-12 | 2020-12-17 | Ifm Electronic Gmbh | Kapazitives Druckmessgerät mit Mittel zur Temperaturerfassung |
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2021
- 2021-07-27 DE DE102021119382.6A patent/DE102021119382A1/de not_active Ceased
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