DE10211198A1 - Oberflächenwellensensor - Google Patents

Oberflächenwellensensor

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DE10211198A1
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surface wave
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Henri Van Der Knokke
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IHO Holding GmbH and Co KG
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FAG Kugelfischer AG
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/48—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means
    • G01D5/485—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means using magnetostrictive devices

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  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
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Abstract

Oberflächenwellensensor (1), bestehend aus einer Antenne (3), einem Transducer (4) und Reflektoren (5a und 5b), wobei zusätzliche Reflektoren (6a, 6b) auf diesen Oberflächenwellensensor (1) in einer beruhigten Randzone (8) angeordnet werden, um Signale zu reflektieren, die zur Auswertung der aktuellen Temperatur genutzt werden.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen drahtlos abfragbaren Oberflächenwellensensor.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Drahtlos abfragbare Obenflächenwellensensoren (OFW-Sensor) werden heute in vielen Bereichen eingesetzt, da diese Sensoren ohne eigene Energieversorgung Messdaten drahtlos übermitteln können. So sind solche Sensoren schon seit langem bei der Druckmessung, Beschleunigungsmessung, Oberflächenspannungsmessung sowie zur Messung chemischer Eigenschaften eingesetzt. Da die Messergebnisse dieses Oberflächenwellensensors temperaturabhängig sind, ist es notwendig beim Übermitteln des Messergebnisses eine Temperaturkompensation durchzuführen, um auf die tatsächlichen Messwerte schließen zu können. In der EP-0619 906 B1 ist ein solcher Oberflächenwellensensor beschrieben. Dieser Schrift ist ebenfalls ein Verfahren zu entnehmen, wie aus den zurückgesendeten Funksignalen die aktuelle Temperatur des Sensors ermittelt werden kann. Mit Hilfe dieser Temperaturinformation kann das Messergebnis um den Temperatureinfluss berichtigt werden. Das Problem dieser Schrift besteht darin, dass für das dort gezeigte Verfahren mehrere OFW-Sensoren benötigt werden.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist also Aufgabe der Erfindung einen Oberflächenwellensensor aufzuzeigen, bei dem mit einfachsten Verfahren die Temperaturermittlung bzw. Kompensation durchgeführt werden kann.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wird die Aufgabe gelöst.
  • Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein Randbereich der Chipfläche, der sich bei mechanischen Belastungen weder staucht noch streckt, dazu genutzt wird, um ein Temperaturdifferenzsignal zu erzeugen. Zu diesem Zweck werden in diese beruhigte Randzone des OFW-Sensors in kurzem Abstand zwei Reflektoren eingebracht. Da diese beiden Reflektoren unabhängig von der mechanischen Belastung des Sensors immer zueinander den gleichen Abstand haben, kann aus dem Differenzsignal dieser beiden Reflektoren direkt auf die Temperatur des Chips geschlossen werden. Durch diese einfache Maßnahme muss nur der zeitliche Abstand dieser beiden Signale zueinander ausgewertet werden. Dieser zeitliche Abstand ist dann direkt proportional zur aktuellen Temperatur des OFW-Sensors.
    • Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
  • In der Fig. 1 wird ein Oberflächenwellensensor 1 in der Draufsicht gezeigt. Dieser Oberflächenwellensensor wird über Klebstoff auf die Oberfläche des zu messenden Teiles aufgebracht. Der Klebstoff 2 überträgt die Längenveränderungen des zu messenden Teiles elastisch auf den Oberflächenwellensensor. Auf dem Sensor ist schematisch die Anntenne 3 über die die elektromagnetischen Impulse zu dem OFW-Sensor gelangen und wieder zurückgesendet werden, dargestellt. Diese elektromagnetischen Wellen werden von dem Transducer 4 in mechanische Wellen umgesetzt, die über den OFW-Sensor laufen. In Abhängigkeit der zu messenden Aufgabe werden Reflektoren 5a, 5b auf dem Oberflächenwellensensor angebracht. Der Bereich, der sich bei den Messaufgaben dieses Sensors mechanisch dehnt und staucht, ist mit dem Bezugskennzeichen 7 versehen. Die beiden Randbereiche 8 des Oberflächenwellensensors sind Bereiche, die aufgrund der mechanischen Eigenschaften des Klebstoffes und des Trägermaterials nicht gedehnt oder gestaucht werden.
  • In diesem Randbereich 8 sind die Reflektoren 6a und 6b angeordnet. Der Abstand der Reflektoren 6a und 6b bleibt weitgehendst unabhängig von der äußeren Belastung und somit immer fast konstant. Bei praktischen Versuchen stellte es sich heraus, dass dieser beruhigte Bereich 8 etwa 3 mal der Dicke des Trägermaterials des OFW-Sensors entspricht. Eine Möglichkeit den beruhigten Randbereich 8 zu vergrößern besteht darin, den Klebstoff 2, mit dem der Oberflächenwellensensor auf dem Trägermaterial aufgebracht ist im Randbereich 8 gezielt weg zu lassen. Im Bereich ohne Klebstoff 10 werden keine Kräfte übertragen.
  • In der Fig. 2 ist das Messergebnis eines Oberflächenwellensensors dargestellt, der auf ein Trägermaterial geklebt wurde, das zu Versuchszwecken gestreckt wurde. In der Abszisse dieses Diagramms sind die Messpunkte entlang des Oberflächenwellensensors aufgetragen. In der Ordinate dieses Diagramms ist die Dehnung des Oberflächenwellensensors dargestellt. Die beiden beruhigten Randzonen 8, in denen sich der Sensor bei Belastung nicht streckt, sind durch horizontale Striche dargestellt. Dazwischen liegt der Bereich 7, der sich proportional zur Dehnung des zu messenden Materials verhält. In dem Bereich der beruhigten Randzonen 8 werden diese zusätzlichen Reflektoren angeordnet. Bezugszeichenliste 1 Oberflächenwellensensor
    2 Klebstoff
    3 Antenne
    4 Transducer
    5 5a, 5b Reflektoren für Messaufgabe
    6 6a, 6b Reflektoren für Temperaturkompensation
    7 sich dehnender Bereich des OFW-Sensors
    8 beruhigte Randzone des OFW-Sensors
    9 Dicke des Trägermaterials des OFW-Sensors
    10 Bereich ohne Klebstoff (optional)

Claims (4)

Ansprüche
1. Oberflächenwellensensor (1) bestehend aus einer Antenne (3) einem Transducer (4) und Reflektoren (5a und 5b), dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Reflektoren (6a, 6b) auf diesen Oberflächenwellensensor (1) in einer beruhigten Randzone (8) angeordnet werden, um Signale zu reflektieren, die zur Auswertung der aktuellen Temperatur genutzt werden.
2. Oberflächenwellensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beruhigte Randzone (8) etwa 3 mal der Dicke des Trägermaterials (9) entspricht.
3. Oberflächenwellensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mittels eines Klebstoffes (2) auf dem zu messenden Trägermaterial befestigt wird.
4. Oberflächenwellensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Klebefläche (2) bzw. Bereiche ohne Klebstoff (10) die beruhigte Randzone (8) vergrößert wird.
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