DE202019104467U1

DE202019104467U1 - Messvorrichtung zur Messung einer intensiven Messgröße

Info

Publication number: DE202019104467U1
Application number: DE202019104467.5U
Authority: DE
Original assignee: Courage and Khazaka Electronic GmbH
Current assignee: Courage and Khazaka Electronic GmbH
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2019-08-30
Anticipated expiration: 2029-03-30

Abstract

Messvorrichtung zur Messung von einer intensiven Messgröße, insbesondere der Konzentration eines von einem Körper durch Diffusion abgegebenen Stoffes oder der Temperatur, mit
- zumindest einer Messkammer mit mindestens einer Öffnung, wobei die Öffnung auf dem zu untersuchenden Körper platzierbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Messkammer mindestens drei Sensoren zum Messen von der intensiven Messgröße angeordnet sind, wobei die Sensoren beim Messen in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind,
wobei eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die die von den Sensoren gemessenen Werte erhält und einen Gesamtwert für die intensive Messgröße aus den zumindest drei gemessenen Werten ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Messung einer intensiven Messgröße, insbesondere die Konzentration eines von einem Körper durch Diffusion abgegebenen oder aufgenommenen Stoffes oder die Temperatur, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Verwendung der Messvorrichtung zum Messen einer intensiven Messgröße, insbesondere die Konzentration eines von einem Körper durch Diffusion abgegebenen oder aufgenommenen Stoffes oder die Temperatur nach Anspruch 15.
Zur Beurteilung von Körpern, insbesondere technischen oder biologischen Membranen ist beispielsweise das Diffusionsverhalten der Körper interessant. Ein Körper kann beispielsweise eine biologische Membran sein. Eine biologische Membran kann beispielsweise die Hautoberfläche sein. Im bisherigen Stand der Technik kann eine intensive Messgröße, nämlich die Konzentration eines von einem Körper durch Diffusion abgegebenen Stoffes gemessen werden. Aus diesem lässt sich die Diffusionsrate J des Stoffes durch die Membran bestimmt und diese als Maßstab für das Diffusionsverhalten der Membran herangezogen werden. Dafür werden beispielsweise Geräte verwendet, wie sie in der DE 2553377 beschrieben sind. Derartige Geräte weisen zumindest eine Messkammer mit zwei Öffnungen auf, wobei eine der mindestens zwei Öffnungen auf der zu untersuchenden Membran platzierbar ist. In der Messkammer sind zwei Sensoren angeordnet, wobei die Sensoren beim Messen in unterschiedlichen Abständen von der zu untersuchenden Membran angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Diffusionsrate bestimmt werden.
Bei dem bisher bekannten Stand der Technik sind auch Messkammern mit nur einer Öffnung und nur einem Sensor bekannt. Es wird dann an der der ersten Öffnung gegenüberliegenden Seite eine Gefrierplatte vorgesehen sein, die als Diffusionssenke dient.
Es besteht jedoch zunehmend Bedarf, dass diese Messung schneller und zuverlässiger erfolgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Messvorrichtung und eine Verwendung der Messvorrichtung zur Messung einer intensiven Messgröße zu schaffen, bei dem die Messung schneller und zuverlässig erfolgt.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale der Ansprüche 1 und 15.
Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, dass bei einer Messvorrichtung zur Messung von einer intensiven Messgröße, insbesondere der Konzentration eines von einem Körper durch Diffusion abgegebenen Stoffes oder der Temperatur, mit zumindest einer Messkammer mit mindestens einer Öffnung, wobei die Öffnung auf dem zu untersuchenden Körper platzierbar ist, vorgesehen, dass in der Messkammer mindestens drei Sensoren zum Messen der intensiven Messgröße angeordnet sind, wobei die Sensoren beim Messen in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind, wobei eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die die von den Sensoren gemessenen Werte erhält und einen Gesamtwert für die intensive Messgröße aus den zumindest an drei unterschiedlichen Abständen zum Körper gemessenen Werten ermittelt.
Die intensive Messgröße ist eine Zustandsgröße, die sich bei unterschiedlicher Größe des betrachteten Systems nicht ändert. Im vorliegenden kann eine intensive Messgröße die Konzentration eines von einem Körper durch Diffusion abgegebenen Stoffes oder der Temperatur sein. Auch kann es der Druck, elektrische Spannung oder alle Arten von Konzentration oder Dichte sein. Die intensive Messgröße kann direkt oder indirekt gemessen werden.
Die Messvorrichtung weist zumindest eine Messkammer mit mindestens einer Öffnung auf, wobei die Öffnung auf dem zu untersuchenden Körper platzierbar ist.
Besonders bevorzugt weist die Messkammer mindestens zwei Öffnungen auf, wobei zumindest eine der zwei Öffnungen auf dem zu untersuchenden Körper platzierbar ist. Die Messkammer mit mindestens zwei Öffnungen bildet somit eine offene Messkammer.
Alternativ kann die Messkammer nur eine Öffnung aufweisen, die auf den zu untersuchenden Körper platzierbar ist und auf der der Öffnung gegenüberliegenden Seite eine Gefrierplatte vorgesehen sein, die als Diffusionssenke dient. Eine solche Messkammer wäre eine geschlossene Messkammer.
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass mehrere räumlich aufgelöste Werte vorliegen, wobei die dazugehörigen Sensoren unterschiedliche Abstände zu der Membran aufweisen und durch die Auswertung aller Werte genauere Ergebnisse erzielt werden können. Auch liegen die Messergebnisse schneller vor.
In der Auswerteeinrichtung ist vorzugsweise eine Berechnungsvorschrift hinterlegt, anhand der die Auswerteeinrichtung den Gesamtwert ermittelt.
Bei Beginn einer Messung bei dem das Gerät z.B. auf die Haut aufgesetzt wird, dauert es eine gewisse Zeit, bis z.B. der durch Diffusion abgegebene Stoffe von dem Körper bis zu den einzelnen Sensoren gelangt. Daher können die Sensoren noch nicht sofort den entsprechenden Wert messen und es dauert eine gewisse Zeit, bis der Messwert stabil ist. In einer hinterlegten Berechnungsvorschrift können solche Abläufe berücksichtigt werden.
Der zu untersuchende Körper kann jede beliebige Diffusionsquelle oder -senke sein. Der Körper kann vorzugsweise eine technische oder biologische Membran sein. Eine biologische Membran kann beispielsweise die Hautoberfläche sein.
Mittels der Sensoren kann beispielsweise direkt oder indirekt die Konzentration c des von dem Körper durch Diffusion abgegeben Stoffs gemessen werden. Aus der räumlichen Konzentrationsverteilung c(z) kann der Konzentrationsgradient ∇c berechnet werden. Aus diesem lässt sich die Diffusionsrate J des entsprechenden durch Diffusion abgegeben Stoffs gemäß des Fickschen Gesetzes unter Zuhilfenahme der stoffpaarspezifischen Diffusionskonstante D berechnen: $J = - D \cdot \nabla c (z)$
Die Diffusionskonstante ist für bestimmte Stoffpaarungen bekannt und kann in der Literatur nachgesehen werden. Alternativ könnte die Diffusionskonstante auch experimentell ermittelt werden. Die Diffusionskonstante hängt von dem Druck und der Temperatur ab. Für bestimmte Drücke und Temperaturen ist diese Diffusionskonstant jedoch bekannt. Der Konzentrationsgradient lässt sich prinzipiell aus der Messung von c(z) an zwei Punkten z₁ und z₂ bestimmen. Dazu muss der Wert des Gradienten aus den beiden Messwerten geschätzt werden. Das ist beispielsweise mit folgendem linearen Differenzenansatz möglich: $J = - D \cdot \frac{c (z 2) - c (z_{1})}{z_{2} - z_{1}}$
Eine räumlich höher aufgelöste Konzentrationsmessung erlaubt es jedoch den Gradienten der Konzentration mit wesentlich höherer Sicherheit aus den Messwerten abzuleiten. Bestimmt man die Konzentration c(z_i) an n Abständen z₁ bis z_n so können die Messpunkte als Stützstellen einer beliebigen parametrierbaren Funktion betrachtet werden. Das kann beispielsweise Polynom p(z) vom Grad k sein. $p_{k} (z) = \sum_{j = 0}^{k - 1} a_{j} \cdot z^{j}$
Durch bekannte numerische Verfahren können die Polynomparameter a₀ bis a_k-1 so bestimmt werden, dass gilt: $E (a_{0}, \dots, a_{k - 1}) = \sum_{i = 0}^{n - 1} {(p_{k} (z_{i}) - c (z_{i}))}^{2} \Rightarrow m i n .$
Damit verfügt man über die Möglichkeit die analytische Ableitung dc/dz der Konzentration zu berechnen: $\nabla c (z) = \frac{\partial c}{\partial z}$
Ist p eine Funktion deren Gradient nicht konstant ist, kann damit ein ortsabhängiger Gradient bestimmt werden. Da die zu bestimmende Zielgröße die Diffusionsrate J ist, kann sowohl die Bestimmung der Parameter von p als auch die Berechnung von ∇c(z) so gewählt werden, dass der zeitliche Verlauf von J beispielsweise möglichst stabil und robust gegen Störungen ist oder möglichst schnell nach dem Aufsetzen des Messgerätes auf die Oberfläche anspricht.
Der von dem Körper durch Diffusion abgegebene Stoff kann Wasserdampf sei. Wenn der Körper die Haut ist, spricht man von transepidermalem Wasserverlust. Als Messgröße wird dafür die Diffusionsrate des Wasserdampfs durch die Haut bestimmt. Ein solcher Messwert wird TEWL-Wert genannt.
Die in der Auswerteeinrichtung hinterlegte Berechnungsvorschrift kann zur Ermittlung des Gesamtwertes für die intensive Messgröße die von den Sensoren gemessenen Werte unterschiedlich gewichten.
Dies hat den Vorteil, dass wesentlich schneller genauere Ergebnisse vorliegen. Ein Sensor, der näher an dem Körper angeordnet ist, kann schneller die entsprechenden Werte messen als ein Sensor, der weiter weg angeordnet ist, da es bei einem neuen Platzieren des Gerätes auf dem Körper es eine gewisse Zeit dauert, bis der durch Diffusion abgegebene Menge Stoff an den entsprechenden Sensoren ankommt.
Für jedes Gerät können Testmessungen durchgeführt werden und für spezielle Geräte kann hinterlegt sein, zum welchen Zeitpunkt einer Messung, welche Werte wie gewichtet werden, um so die besten Werte zu erzielen.
Die in der Auswerteeinrichtung hinterlegte Berechnungsvorschrift kann bei der Ermittlung des Gesamtwertes einen linearen Schätzer, einen nicht linearen Schätzer oder einen robusten Schätzer verwenden. Es ist eine Vielzahl von robusten Schätzern bekannt.
Ein solcher robuster Schätzer hat den Vorteil, dass die Werte, die sehr weit abweichen, nicht berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann es zu genaueren Ergebnissen kommen.
Der Gesamtwert ist ein Wert, der aus allen gemessenen Werten bestimmt wird. Dieser Wert soll die tatsächliche intensive Messgröße darstellen. Wenn die Messung schon längere Zeit durchgeführt wird, dann wird der gemessene Wert bei allen Sensoren sehr stabil und der Gesamtwert könnte beispielsweise ein Durchschnittswert aller gemessenen Werte sein. Je nach Anwendung des Gerätes können jedoch unterschiedliche Berechnungsvorschriften vorliegen und beispielsweise bei Beginn einer Messung können, wie bereits oben beschrieben, unterschiedliche Gewichtungen der Messwerte der Sensoren vorgenommen werden. Auch wenn beispielsweise durch Luftturbulenzen in der Umgebung einzelne Werte stark abweichen, kann dies erfasst und berücksichtigt werden. Bei robusten Schätzern können beispielsweise diese stark abweichenden Werte nicht berücksichtigt werden.
Der Gesamtwert kann ein Schätzwert sein, den die Auswerteeinrichtung anhand der Berechnungsvorschrift ermittelt, wobei die Berechnungsvorschrift einen zeitlichen Verlauf des Gesamtwertes berücksichtigt.
Durch Testversuche kann beispielsweise der zeitliche Verlauf des Gesamtwertes über die Zeit bekannt sein. Sofern nun eine neue Messung gestartet wird und das Gerät auf den Körper aufgelegt wird und die ersten Messungen vorliegen, kann anhand eines hinterlegten typischen zeitlichen Verlaufs des Gesamtwertes ein geschätzter Wert für den Gesamtwert ermittelt werden.
Die Sensoren können im Zentrum der Messkammer oder in der Seitenwand platziert sein.
Die Messkammer kann mindestens eine Seitenwand aufweisen und wobei die zumindest drei Sensoren an der zumindest einen Seitenwand in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sein können. Die Sensoren können alternativ im Zentrum oder mittleren Bereich der Messkammer platziert sein.
Die zumindest eine Seitenwand kann zwischen der ersten und der zweiten Öffnung angeordnet sein.
Die Messkammer kann einen runden Querschnitt aufweisen.
Die mindestens drei Sensoren können in mindestens drei Zeilen angeordnet sein, wobei die mindestens drei Zeilen in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind und wobei pro Zeile mindestens ein Sensor angeordnet ist.
Es können auch mindestens fünf Sensoren vorgesehen sein. Es können somit mindestens fünf Zeilen vorgesehen sein, wobei pro Zeile mehrere Sensoren vorgesehen sein können. Pro Zeile können beispielsweise sechs Sensoren angeordnet sein, so dass insgesamt mindestens dreißig Sensoren vorgesehen sein können.
Die Sensoren können die Konzentration eines von dem Körper durch Diffusion abgegeben Stoffes messen. Auch können die Sensoren, die die Konzentration eines durch Diffusion abgegebenen Stoffes messen, zusätzlich die Temperatur und/oder relative Feuchte messen. Alternativ können auch zusätzlich zu den Sensoren, die die Konzentration eines durch Diffusion abgegebenen Stoffes messen, mindestens drei Temperatursensoren und/oder Sensoren zur Messung der relativen Feuchte zur Messung der Temperatur und/oder relativen Feuchte vorgesehen sein, die ebenfalls beim Messen in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind.
Die Auswerteeinrichtung kann ebenfalls die Messwerte für die Temperatur und/oder relative Feuchte erhalten und einen Gesamttemperarturwert und/oder Gesamtwert für die relative Feuchte anhand der Messwerte ermitteln.
Auch die zusätzlichen Temperartursensoren und/oder Sensoren für die relative Feuchte können an der Seitenwand oder im mittleren Bereich bzw. Zentrum der Messkammer angeordnet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann auch ein Verfahren zum Messen einer intensiven Messgröße, insbesondere der Konzentration eines von einem Körper durch Diffusion abgegebenen Stoffes oder der Temperatur, vorgesehen sein, das die folgenden Schritte aufweist:

- Platzieren zumindest einer Messeinrichtung mit mindestens drei Sensoren zum Messen der intensiven Messgröße auf einem zu untersuchenden Körper, wobei die Messkammer zumindest eine Öffnung aufweist, die auf dem zu untersuchenden Körper platziert wird,
- wobei die Messkammer derart platziert wird, dass die Sensoren beim Messen in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind,
- wobei eine Auswerteeinrichtung die von den Sensoren gemessenen Werte erhält und mittels der Auswerteeinrichtung einen Gesamtwert für die intensive Messgröße aus den gemessenen Werten ermittelt wird.

Zur Ermittlung des Gesamtwertes kann eine Berechnungsvorschrift hinterlegt sein, anhand derer der Gesamtwert ermittelt wird.
Bei der Ermittlung des Gesamtwertes können die von den Sensoren gemessenen Werte der Berechnungsvorschrift unterschiedlich gewichtet werden.
Es können die gemessenen Werte der Sensoren höher gewichtet werden, die näher an der zu untersuchenden Membran angeordnet sind.
Durch die unterschiedliche Gewichtung kann schneller ein zuverlässigerer Wert ermittelt werden.
Zur Ermittlung des Gesamtwertes kann ein robuster Schätzer verwendet werden.
Es kann auch ein Wert für die intensive Messgröße für einen bestimmten Abstand zur Oberfläche bestimmt werden, der nicht direkt mittels eines Sensors gemessen wurde.
Durch das Vorliegen unterschiedlicher Messwerte von Sensoren, die in unterschiedlichen Abständen zum zu untersuchenden Körper angeordnet sind, kann eine Funktion ermittelt werden, die die Abhängigkeit der Werte im Verhältnis zu dem Abstand zur Membran darstellt. Auf diese Weise können auch Werte für bestimmte Abstände bestimmt werden, die nicht direkt mittels eines Sensors ermittelt werden. Auf diese Weise kann auch die intensive Messgröße direkt an der Körperoberfläche ermittelt werden. Sofern als intensive Messgröße die Temperatur oder relative Feuchte mit den Sensoren oder mit zusätzlichen Sensoren gemessen wird, kann die Temperatur oder relative Feuchte auf der Körperoberfläche bestimmt werden.
Es kann zusätzlich die Konzentration eines durch Diffusion abgegebenen Stoffes, die Temperatur oder die relative Feuchte in der unmittelbaren Umgebung außerhalb einer zweiten Öffnung des Sensors angegeben werden.
Es kann zusätzlich als intensive Messgröße die Temperatur und/oder relative Feuchte an mindestens drei Stellen gemessen werden, die einen unterschiedlichen Abstand zum Körper aufweisen.
Es kann ferner vorgesehen sein, analog zum Fickschen Gesetz aus dem Gradienten ∇c(z) der gemessenen intensiven Größe c(z) die Diffusionsrate für die entsprechende Größe zu ermitteln.
Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die intensive Größe die Temperatur und die Diffusionsrate der Wärmeverlust ist.
Es kann weiterhin alternativ vorgesehen sein, dass die intensive Größe eine Stoffkonzentration und die Diffusionsrate eine Stoffmenge pro Zeit und pro Fläche ist.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen schematisch:

1 zeigt die Messvorrichtung zur Messung der von einem Körper durch Diffusion abgegebenen Menge eines Stoffes,
2 zeigt eine Draufsicht auf die Messkammer,
3 zeigt einen Schnitt durch die Messkammer,
4 zeigt ebenfalls einen Schnitt durch die Messkammer und einen Schnitt durch ein Aufsetzhütchen,
5 zeigt den zeitlichen Verlauf der Messungen und die Extrapolation von Wasserdampfkonzentration, Temperatur und relativer Feuchte auf die Oberfläche des Körpers (durchgezogene Kurve) und auf die zweite Öffnung des Messgerätes (gestrichelte Kurve).
6 zeigt die Extrapolation der Wasserdampfkonzentration in Abhängigkeit von der Position des Sensors zum Körper.

1 zeigt die Messvorrichtung zur Messung einer intensiven Messgröße. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Konzentration eines von einem Körper 5 durch Diffusion abgegebenen Stoffes gemessen.
Es ist ein Handgriff 2 gezeigt. An dem Handgriff ist ein Kopf 4 mit einer Messkammer 6 angeordnet. Die Messkammer 6 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel mindestens zwei Öffnungen 8 und 10 auf, wobei eine der mindestens zwei Öffnungen 14 auf einem zu untersuchenden Körper 5 platzierbar ist. Im vorliegenden Fall kann die Öffnung 8 auf dem zu untersuchenden Körper 5 platziert werden. Die Messkammer 6 ist in 2 in der Draufsicht dargestellt. Die Messkammer 6 weist einen runden Querschnitt auf, wie in 2 zu erkennen ist.
In 3 ist ein Schnitt durch die Messkammer 6 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass eine Vielzahl von Sensoren 12 an der Seitenwand 14 der Messkammer 6 angeordnet ist. Die Sensoren 12 sind in Zeilen und Spalten nebeneinander bzw. übereinander angeordnet. Es sind fünf Sensoren in einer Spalte übereinander angeordnet. In einer Zeile sind sechs Sensoren angeordnet, wobei im Schnitt drei Sensoren 12 einer Zeile zu sehen sind.
Die Sensoren 12 messen direkt oder indirekt die Konzentration eines durch Diffusion abgegebenen Stoffes.
Der Körper 5 kann eine biologische oder technische Membran sein. Die Messkammer 6 kann auf dem Körper 5 platziert sein. Eine biologische Membran kann insbesondere eine Hautoberfläche sein.
Die dargestellten Sensoren 12 können zusätzlich auch die Temperatur als intensive Größe messen. Alternativ können auch separate Sensoren vorgesehen sein, die die Temperatur messen, wobei ebenfalls eine Vielzahl von Sensoren zur Messung der Temperatur vorgesehen sein können.
In dem Handgriff 2 oder auch extern ist eine Auswerteeinrichtung 16 angeordnet.
Die Auswerteeinrichtung 16 erhält die von den Sensoren 12 gemessenen Werte und ermittelt einen Gesamtwert für die Konzentration des durch Diffusion abgegebenen Stoffes aus den zumindest drei gemessenen Werten. Da im vorliegenden Fall dreißig Sensoren vorgesehen sind, liegen zumindest die Messwerte der dreißig Sensoren vor. In der Auswerteeinrichtung 16 ist vorzugsweise eine Berechnungsvorschrift hinterlegt, anhand der die Auswerteeinrichtung 16 den Gesamtwert ermittelt.
Die Berechnungsvorschrift und damit die Auswerteeinrichtung 16 kann die von den unterschiedlichen Sensoren 12 gemessenen Werte unterschiedlich gewichten. Beispielsweise können die Werte derjenigen Sensoren 12 höher gewichtet werden, die näher an dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind. Diese Sensoren 12 sind weniger anfälliger gegen Störungen aufgrund von Luftturbulenzen. Auch liegen bei diesen Sensoren 12 die Messwerte schneller nach erneutem Platzieren der Messkammer 6 auf einem Körper vor. Der durch Diffusion abgegebene Stoff muss nach Platzieren der Messvorrichtung 1 auf dem Körper zunächst einmal zu den Sensoren 12 gelangen. Daher können diese Sensoren 12 den durch Diffusion abgegebenen Stoffes erst nach einer gewissen Zeit messen.
4 zeigt ebenfalls einen Schnitt durch die Vorrichtung, wobei ein zusätzliches Aufsetzhütchen dargestellt ist. Dieses Aufsetzhütchen wird insbesondere bei Untersuchungen der Hautoberfläche zum Schutz der Hautoberfläche verwendet.
In 5 ist der zeitliche Verlauf von Messungen und die Extrapolation von Wasserdampfkonzentration, Temperatur und relativer Feuchte auf die Oberfläche des Körpers (durchgezogene Kurve) und auf die zweite Öffnung des Messgerätes (gestrichelte Kurve) dargestellt. Ein stabiler Wert wird erst nach einer bestimmten Zeit erreicht. Es kann jedoch auch aufgrund der Messwerte, die schon zu einem frühen Zeitpunkt gemessen werden, ein Schätzwert für den Gesamtwert ermittelt werden. Zum Ermitteln des Schätzwertes berücksichtigt die Auswerteeinrichtung 16 und damit die Berechnungsvorschrift den zeitlichen Verlauf des Gesamtwertes und/oder der gemessenen Werte. Der zeitliche Verlauf kann durch Vergleichsversuche ermittelt werden und es kann beispielsweise eine typische zeitliche Verlaufsfunktion ermittelt werden. Wenn nun die ersten Werte vorliegen, kann anhand dieser ersten Werte und der hinterlegten zeitlichen Verlaufsfunktion der voraussichtliche stabile Gesamtwert ermittelt werden. Auch wenn eine Messung länger andauert, kann es zu Luftturbulenzen oder anderen Störungen kommen.
Bei der Bestimmung des Gesamtwertes können Messwerte, die stark von den anderen Messwerten abweichen, nicht berücksichtigt werden.
Es können somit auch noch im weiteren Verlauf der Messung unterschiedliche Gewichtungen vorgenommen werden.
Die Berechnungsvorschrift kann beispielsweise zur Ermittlung des Gesamtwertes einen robusten Schätzer verwenden.
Es kann auch die Konzentration eines durch Diffusion abgegebenen Stoffes an der Körperoberfläche bestimmt werden.
Es kann auch die durch Diffusion abgegebene Konzentration eines Stoffes in der unmittelbaren Umgebung des Messgerätes bestimmt werden.
Dafür kann beispielsweise, wie in 6 darstellt, eine Extrapolation durchgeführt werden.
In 6 ist die Wasserdampfkonzentration in Abhängigkeit von dem Abstand der Sensoren zu der zu untersuchenden Membran dargestellt. Anhand der gemessenen Werte kann eine Funktion ermittelt werden. Durch Ermittlung dieser Funktion können Rückschlüsse darauf gezogen werden, wie die Wasserdampfkonzentration an der Körperoberfläche und in der Umgebung ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2553377 [0002]

Claims

Messvorrichtung zur Messung von einer intensiven Messgröße, insbesondere der Konzentration eines von einem Körper durch Diffusion abgegebenen Stoffes oder der Temperatur, mit - zumindest einer Messkammer mit mindestens einer Öffnung, wobei die Öffnung auf dem zu untersuchenden Körper platzierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messkammer mindestens drei Sensoren zum Messen von der intensiven Messgröße angeordnet sind, wobei die Sensoren beim Messen in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind, wobei eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die die von den Sensoren gemessenen Werte erhält und einen Gesamtwert für die intensive Messgröße aus den zumindest drei gemessenen Werten ermittelt.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer mindestens zwei Öffnungen aufweist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Auswerteeinrichtung eine Berechnungsvorschrift hinterlegt ist, anhand der die Auswerteeinrichtung den Gesamtwert ermittelt.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Auswerteeinrichtung hinterlegte Berechnungsvorschrift zur Ermittlung des Gesamtwertes für die intensive Messgröße die von den Sensoren gemessen Werte unterschiedlich gewichtet.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Auswerteeinrichtung hinterlegte Berechnungsvorschrift bei der Ermittlung des Gesamtwertes einen robusten Schätzer verwendet.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtwert ein Schätzwert ist, den die Auswerteinrichtung anhand der Berechnungsvorschrift ermittelt, wobei die Berechnungsvorschrift den zeitlichen Verlauf des Gesamtwertes berücksichtigt.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer mindestens eine Seitenwand aufweist und wobei die zumindest drei Sensoren an der zumindest einen Seitenwand in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer mindestens eine Seitenwand aufweist und wobei die zumindest drei Sensoren von der Seitenwand beabstandet im mittleren Bereich der Messkammer in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer einen runden Querschnitt aufweist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Sensoren in mindestens drei Zeilen angeordnet sind, wobei die mindestens drei Zeilen in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind und wobei pro Zeile mindestens ein Sensor angeordnet ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren die Konzentration eines von dem Körper durch Diffusion abgegebenen Stoffes messen.
Messvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren, die die Konzentration eines durch Diffusion abgegebenen Stoffes messen, zusätzlich die Temperatur und/oder relative Feuchte messen oder dass zusätzlich mindestens drei Temperatursensoren und/oder Sensoren zur Messung der relativen Feuchte zur Messung der Temperatur und/oder relativen Feuchte vorgesehen sind, die ebenfalls beim Messen in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung ebenfalls die Messwerte für die Temperatur und/oder relative Feuchte erhält und einen Gesamttemperaturwert und/oder Gesamtwert für die relative Feuchte anhand dieser Messwerte ermittelt.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Temperatursensoren und/oder Sensoren für die relative Feuchte an der Seitenwand angeordnet sind.
Verwendung einer Messvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14, zum Messen einer intensiven Messgröße, insbesondere der Konzentration eines von einem Körper durch Diffusion abgegebenen Stoffes oder der Temperatur, durch - Platzieren zumindest einer Messkammer mit mindestens drei Sensoren zum Messen der intensiven Messgröße auf einem zu untersuchenden Körper, wobei die Messkammer zumindest eine Öffnung aufweist, die auf dem zu untersuchenden Körper platziert wird, - wobei die Messkammer derart platziert wird, dass die Sensoren beim Messen in unterschiedlichen Abständen von dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind, - wobei eine Auswerteeinrichtung die von den Sensoren gemessenen Werte erhält und mittels der Auswerteeinrichtung einen Gesamtwert für die intensive Messgröße aus den gemessenen Werten ermittelt wird.
Verwendung einer Messvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Gesamtwertes eine Berechnungsvorschrift hinterlegt ist, anhand der der Gesamtwert ermittelt wird.
Verwendung einer Messvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Gesamtwertes die von den Sensoren gemessenen Werte in der Berechnungsvorschrift unterschiedlich gewichtet werden.
Verwendung einer Messvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessen Werte der Sensoren höher gewichtet werden, die näher an dem zu untersuchenden Körper angeordnet sind.
Verwendung einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Gesamtwertes ein Robuster Schätzer verwendet wird.
Verwendung einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert für die intensive Messgröße für einen bestimmten Abstand zur Oberfläche bestimmt werden kann, der nicht direkt mittels der Sensoren gemessen wurde.
Verwendung einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als intensive Messgröße die Konzentration eines durch Diffusion von einem Körper abgegeben Stoffes gemessen wird.
Verwendung einer Messvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich als intensive Messgröße die Temperatur und/oder relative Feuchte an mindestens drei Stellen, die einen unterschiedlichen Abstand zum Körper aufweisen, gemessen wird.
Verwendung einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass es analog zum Fickschen Gesetz aus dem Gradienten ∇c(z) der gemessenen intensiven Größe c(z) die Diffusionsrate für die entsprechende Größe ermittelt.
Verwendung einer Messvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die intensive Größe die Temperatur und die Diffusionsrate der Wärmeverlust ist.
Verwendung einer Messvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die intensive Größe eine Stoffkonzentration und die Diffusionsrate eine Stoffmenge pro Zeit und pro Fläche ist.