DE4408898A1 - Fernkalibrierbare Temperaturmeßvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Temperaturen und der lokalen Zuordnung dieser Werte, mit den im Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Die Vorrichtung ist geeignet, die Verteilung der Werte der Temperatur bzw. deren Gradienten mit sehr großer Genauigkeit drahtgebunden, drahtgeführt oder drahtlos zu messen und den jeweiligen Meßwert dem Meßort zuzuordnen.

Die Vorrichtung ist in drahtloser Ausführungsform insbesondere zur Temperaturmessung in lebendem Gewebe geeignet, wobei sich sowohl mehrere Meßstellen in einem Gewebestück (Temperaturüberwachung bei medizinischer Behandlung) befinden, als auch je eine Meßstelle in verschiedenen Gewebe­ stücken (Temperaturüberwachung mehrerer Tiere im Stall) befinden können.

Die Vorrichtung ist in drahtgebundener Ausführungsform insbesondere zur exakten Fernmessung der Temperatur bei gleichzeitig minimaler Eigen­ erwärmung der miniaturisierten, injizierbaren Meßsonde geeignet, wobei den Temperatursignalen stets ein Identifikationssignal zugeordnet ist und daher die gemessenen Temperaturen den verschiedenen Meßstellen eindeutig zugeordnet werden können.

Eine Vorrichtung zur drahtlosen Temperaturmessung bei gleichzeitiger Übertragung eines Identifikationssignals ist aus der US 40 75 632 bekannt. Dabei wird mit Hilfe von Dipolantennen einem Speisefeld Betriebsenergie entzogen, und mit Hilfe von Gleichrichtern und Spannungsregulatoren in eine geeignete Speisespannung umgewandelt. Wenn die Speisespannung einen ausreichend hohen Wert annimmt, werden jeweils ein temperatur­ empfindlicher Oszillator und ein zyklischer Code-Generator aktiviert, die mit Hilfe geeigneter Transistormodulatoren das Speisefeld im Rhythmus der Signalinformationen durch Absorptionsmodulation modulieren. Eine Vorrich­ tung nach der US 40 75 632 ist jedoch nicht besser geeignet, da wegen der dort notwendigen Dipolantennen eine miniaturisierte, injizierbare Ausbildung des Transponders nicht möglich ist. Besonders ungeeignet ist zudem der dort verwendete Spannungsregulator, der bei starker Ankopplung des Transpon­ ders an das Speisefeld zu nicht unerheblicher Eigenerwärmung des Trans­ ponders führt, die den zu messenden Temperaturwert verfälscht und daher eine exakte Temperaturmessung nicht zuläßt.

Eine weitere Vorrichtung zur drahtlosen Temperaturmessung bei gleich­ zeitiger Übertragung eines Identifikationssignals ist aus der DE 42 13 065 C2 bekannt. In dieser Vorrichtung wird bereits von miniaturisierten, injizierbaren Transpondern Gebrauch gemacht, auch ist diese Vorrichtung zur Temperatur­ messung geeignet. Das Problem der Eigenerwärmung durch die eingestrahlte Speiseleistung wird hierin jedoch nicht explizit diskutiert.

Eine Vorrichtung zur drahtlosen Bestimmung der lokalen Temperatur in lebendem Gewebe ist aus der DE 32 19 558 C2 bekannt. Dort wird ein in das Gewebe zu implantierender Transponder als Meßsonde verwendet, die ihre Betriebsenergie mit Hilfe eines Schwingkreises dem Abfragefeld entzieht und dieses Abfragefeld mit Niederfrequenzsignalen amplitudenmoduliert, wobei die Frequenz der von einem Phasenschieberoszillator mit einem temperaturabhängigen Widerstand erzeugten Niederfrequenzsignale im Betriebszustand weitgehend nur von der Temperatur und nicht von der Betriebsspannung abhängt. Dies wird dort dadurch erreicht, daß die Hochfrequenzleistung des Speisefeldes und damit die in der Meßsonde induzierte Betriebsspannung während des Meßvorganges kontinuierlich soweit eingestellt wird, daß der Phasenschieberoszillator stets in der unmittel­ baren Nähe seines Anschwingpunktes betrieben wird. Dabei wird die spezielle Eigenschaft des Phasenschieberoszillators ausgenutzt, daß die Amplitude der erzeugten Schwingung mit zunehmender Betriebsspannung vom Anschwingpunkt aus betrachtet sich bis um das Tausendfache vergrößern kann, bevor es zu Verzerrungen oder zu Frequenzverschiebungen kommt. Dadurch ist eine sehr einfache und effektive Regelung bei gleichzeitiger Messung möglich. Bereits bei diesem Verfahren tritt nahezu keine signifikante Eigenerwärmung der Meßsonde auf, da stets nur soviel Energie zugeführt wird, wie die Meßsonde gerade zum Betrieb benötigt. Aufgrund der geringen, stets variierenden Betriebsspannung ist jedoch der zuverlässige Betrieb zusätzlicher, digitaler Schaltungen, die beispielsweise einen Identifikations­ code übertragen können, mit diesem Verfahren nicht möglich.

Eine Weiterbildung dieses Patentes ist die DE 39 32 428 C2. Dort wird ebenfalls ein miniaturisierter, implantierbarer Transponder als Meßsonde verwendet, wobei der Transponder seine Betriebsenergie drahtlos dem Abfragefeld mit Hilfe eines Schwingkreises entzieht und einen Signalgenerator, der nicht in unmittelbarer Nähe seines Anschwingpunktes betrieben wird, sondern nun einen ganz bestimmten, in dem Signalgenerator der Trans­ pondereinrichtung als charakteristisches Merkmal erzeugten, drahtlos zu erkennenden Arbeitspunkt besitzt, wobei dieser Arbeitspunkt durch ein temperaturabhängiges Frequenzmaximum der vom Signalgenerator erzeugten Signale gekennzeichnet ist. Dadurch, daß nicht der Anschwingpunkt eines Phasenschieberoszillators (Betriebsspannung ca. 0,8 V) sondern ein spezieller, durch den geeigneten Aufbau des Signalgenerators erzeugter Arbeitspunkt (Betriebsspannung ca. 3,0 V) zum Betrieb des Transponders gewählt wird, kann der zuverlässige Betrieb des für die Identifikation erforderlichen Digitalteils, der i. a. eine höhere Betriebsspannung als der Signalgenerator benötigt, gewährleistet werden.

Eine Vorrichtung basierend auf dem in der DE 39 32 428 C2 dargestellten Verfahren ist nicht besser geeignet, weil die Herstellung von integrierten Schaltungen mit speziellen, drahtlos zu erkennenden Arbeitspunkten einer­ seits einen zusätzlichen, hohen schaltungstechnischen Aufwand bedeuten, der zu einer Verringerung der erzielbaren Ausbeute (innerhalb vorgegebener schaltungstechnischer Spezifikationen) und damit zu einer Erhöhung der Stückkosten führt. Andererseits führen die zur Erzeugung eines solchen, durch ein Frequenzmaximums gekennzeichneten Arbeitspunktes notwendigen Spannungsreferenzen und Komparatoren zwangsläufig zu einer Erhöhung der zum Betrieb in diesem Arbeitspunkt erforderlichen Stromstärke und Leistungsaufnahme. Je höher jedoch die Leistungsaufnahme ist, um so geringer ist für den drahtlosen Betrieb die erzielbare Reichweite der Trans­ ponder und damit die Zahl der Anwendungsmöglichkeiten der Meßvorrichtung. Außerdem nimmt die Eigenerwärmung des Siliziumkristalls durch eine solche verlustbehaftete Arbeitspunkterzeugung zu, was zwangsläufig zu erheblichen Meßfehlern bei kontinuierlicher Temperaturmessung führt.

Ein weiterer Nachteil der DE 39 32 428 C2 ist, daß die eindeutige Zuord­ nung der zu messenden physikalischen Größe mit der vom Signalgenerator erzeugten Signalfrequenz nur in diesem fertigungstechnisch festgelegten, bzw. möglicherweise durch zusätzlichem Abgleich von Schaltungselementen vor dem Versiegeln des Transponders in gewissen Grenzen noch variierbaren, Arbeitspunkt (maximale Signalfrequenz) gegeben ist. Wird der Transponder außerhalb seines, nach der Versiegelung endgültig nicht mehr variierbaren Arbeitspunktes betrieben, so führt dies zwangsläufig zu Fehlmessungen.

Ein weiterer Nachteil der DE 39 32 428 C2 ist, daß zum Einstellen des fertigungstechnisch festgelegten Arbeitspunktes eine ganz bestimmte Betriebs­ spannung erforderlich ist. Dabei muß die damit verknüpfte Betriebsspannung bereits bei der Herstellung des Transponders so hoch gewählt werden, daß auch bei den fertigungstechnischen Toleranzen, die bei monolithischer Integration (ASIC) typischerweise bis zu 20% betragen können, alle Funktionsblöcke auf dem Transponder zuverlässig arbeiten. Dies bedeutet, daß ein großer Teil der produzierten Transponder zwar prinzipiell bei einer niedrigeren Betriebsspannung funktionieren würde, was eine deutlich größere Reichweite im drahtlosen Betrieb bedeuten würde, trotzdem müssen sie jedoch bei einer höheren Betriebsspannung betrieben werden, weil sonst die Zuordnung der Temperatur, die mit dem vorgegebenen Arbeitspunkt fertigungstechnisch verknüpft ist, nicht mehr eindeutig wäre. Daher bleibt die erzielbare Reichweite, d. h. der Abstand zwischen dem zu messenden Objekt und der Speiseantenne, selbst bei optimal produzierten Transpondern auf eine mittlere Distanz begrenzt.

Drahtgebundene, drahtgeführte oder drahtlose Temperaturmeßvorrichtungen sind in nahezu unzähligen Varianten bekannt. Vorrichtungen, die u. a. mit fremdgespeisten, injizierbaren Transpondern arbeiten, sind hingegen nicht so häufig anzutreffen. Das Problem der Eigenerwärmung durch die zugeführte Speiseleistung wird umso bedeutsamer, je kleiner der Transponder gestaltet ist und je genauer man die Temperaturwerte ermitteln muß. Bei hermetisch gekapselten, injizierbaren Transpondern werden die elektronischen Bausteine des Transponders in der Glashülse nochmals vergossen, um eine hohe mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Wärmebarriere zur Umgebung ist dadurch naturgemäß hoch und führt schon bei einem geringen Maß an zuviel zugeführter Speiseenergie zu signifikanten Temperaturerhöhungen und verhindert eine zuverlässige Messung der Temperatur mit Auflösungen um 0,1°C. Diesem Aspekt wird in den Veröffentlichungen über Temperatur­ meßvorrichtungen in der Regel zu wenig Aufmerksamkeit gewidmet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperatur an schwer oder nicht ständig zugänglichen Orten - je nach Anwendungsfall drahtge­ bunden, drahtgeführt oder drahtlos - exakt lokal zu messen und dem Meß­ punkt zuzuordnen, wobei zur störungssicheren Fernübertragung dieser lokalen Meßwerte diese bereits am Meßort in geeignete Signale umgewandelt werden müssen, die zur Umwandlung verwendeten Transponder jedoch im Betrieb keine Eigenerwärmung erzeugen dürfen, um den Meßwert nicht zu verfälschen. Dabei soll eine Kalibrierung der Vorrichtung nicht durch den Abgleich von Referenzelementen innerhalb des Transponders erfolgen, sondern durch den exakt reproduzierbaren Vergleich mit zu Kalibrierzwecken, außerhalb des Transponders eingestellten Betriebsbedingungen. Dazu soll der jeweils unkalibrierte Transponder - ferngesteuert - in geeignete, frei wählbare Referenzbedingungen versetzt werden können, um die individuellen elektrischen Eigenschaften optimal auszuschöpfen.

Diese Aufgabe wird bei der fernkalibrierbaren Meßvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteran­ sprüchen hervor.

Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, insbesondere lokale Temperaturen preisgünstig, exakt und zuordenbar, drahtgebunden, drahtgeführt oder drahtlos zu messen. Dabei nimmt die eigentliche Meßstelle, der Transponder, nur ein sehr geringes Volumen ein. Dadurch ist eine durch eine Hohlnadel injizierbare, hermetisch gekapselte Ausführungsform ohne große Probleme realisierbar, die insbesondere zur Erfassung von Temperaturen im lebenden Gewebe geeignet ist.

Die fernkalibrierbare Meßvorrichtung eignet sich nicht nur für die oben exemplarisch erwähnten Anwendungsfälle, sondern kann alle physikalischen Größen messen, für die geeignete Meßwandler zu Verfügung stehen. Dabei ist die Vorrichtung immer dann besonders vorteilhaft einzusetzen, wenn die Eigenerwärmung des Transponders möglichst gering sein muß.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß große Mengen unkalibrierter, monolithisch integrierter Transponder preis­ günstig hergestellt und verwendet werden können. Durch den Fortfall irgend­ welcher Referenzelemente wie abzugleichende Widerstände, Referenzspannungs­ quellen oder Signalgeneratoren mit vorgegebenen, charakteristischen Arbeits­ punkten können alle Transponderschaltungen (z. B. ASICs auf einem Silizium-Wafer) verwendet werden, die noch irgendwie prinzipiell funktio­ nieren. Die in der Halbleitertechnik üblichen Toleranzkriterien hinsichtlich der Realisation von Referenzelementen entfallen nahezu vollständig, wodurch die beim Herstellungsprozeß erzielbare Ausbeute ganz erheblich verbessert wird, insbesondere wenn - wie hier angestrebt - eine hochgenaue Messung nur äußerst geringe Toleranzen hinsichtlich der Meßwerterfassung zuläßt. So ist es beispielsweise üblich, für hochgenaue Meßsysteme die Einhaltung einer Referenzspannung mit einer Toleranz von 1% zu fordern. Alle Trans­ ponder, die diese Vorgabe nicht einhalten, sind dann ungeeignet und müssen aussortiert werden. Dies erhöht die Stückkosten um das Vielfache. Bei der hier angegebenen Problemlösung hingegen können alle prinzipiell funktio­ nierenden Transponder - ohne Rücksicht auf irgendwelche Toleranzen - verwendet werden.

Ein weiterer mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht insbesondere darin, daß durch den Fortfall von verlustbehafteten, spannungsstabilisieren­ den Schaltungen im Transponder keine zusätzliche Verlustwärme im Trans­ ponder erzeugt wird. Da die Betriebsspannung mit Hilfe einer geeigneten Steuerung von außen auf den beim Kalibriervorgang vorgegebenen Wert eingestellt wird, muß keine möglicherweise zu hohe Betriebsspannung verlust­ behaftet reduziert werden. Dadurch wird die insgesamt im Transponder auftretende Verlustleistung und die damit verbundene Eigenerwärmung auf das technisch geringste mögliche Maß reduziert.

Zur erläuternden Beschreibung der fernkalibrierbaren Temperaturmeßvor­ richtung sind einige Abbildungen gegeben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Funktionsblöcke eines Trans­ ponders (T),

Fig. 2 einen typischen Verlauf der Abhängigkeit des Signals (SVCO) des spannungsabhängigen Generators (VCO) im Transponder (T) von der Betriebsspannung (UB) des Transponders (T),

Fig. 3 typische Beispiele für einen drahtgebundenen, drahtgeführten und drahtlosen Betrieb des jeweils prinzipiell gleichartig aufgebauten Trans­ ponders,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum gleichzeitigen drahtlosen Betrieb mehrerer Transponder,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Funktionsblöcke eines erweiterten Anwendungsbeispiels für einen Transponder,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Funktionsblöcke eines erweiter­ ten Anwendungsbeispiels für einen Transponder, der seine Signale nicht nur auf der Speisefrequenz sondern auf einer weiteren Signalfrequenz aus­ sendet,

Fig. 7 die zugehörige Spektraldarstellung der Signale des nach Fig. 6 aufgebauten Transponders,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Funktionsblöcke eines An­ wendungsbeispiels für einen Transponder mit reduziertem schaltungs­ technischen Aufwand,

Fig. 9 die zugehörige Spektraldarstellung der Signale des nach Fig. 8 aufgebauten Transponders,

Fig. 10 eine schematische Darstellung der Funktionsblöcke eines draht­ gebundenen Anwendungsbeispiels für einen Transponder und

Fig. 11 die zugehörige Spektraldarstellung der Signale des nach Fig. 10 aufgebauten Transponders.

Das in Fig. 1 gezeigte schematisch dargestellte Beispiel für den schal­ tungstechnischen Aufbau eines durch ein Speisefeld (Φ) aktivierten Trans­ ponders (T), der für den drahtgeführten bzw. drahtlosen Betrieb geeignet ist, gleicht weitgehend dem in der US 40 75 632 wiedergegebenen Trans­ ponderaufbau. Während dort ein Dipol als Empfangs- und Sendeelement verwendet wird, dient hier dazu ein Reaktanznetzwerk (LCN) mit einer oder mehreren Polstellen (vergl. DE 32 19 558 C2) im frequenzabhängigen Reak­ tanzverlauf. Die vom Reaktanznetzwerk (LCN) empfangene Speiseenergie induziert dort eine hochfrequente Wechselspannung und wird durch einen nachgeschalteten Gleichrichter (RT) in eine geeignete Gleichspannung, der Betriebsspannung (UB) des Transponders umgewandelt. Dabei befindet sich in der Gleichrichtereinheit gegebenenfalls ein Kondensator zur Glättung der Welligkeit der gleichgerichteten Spannung. Dieser ist in dieser Dar­ stellung nicht explizit aufgeführt. Gegebenenfalls genügen auch die para­ sitären Schaltungskapazitäten in den einzelnen Funktionsblöcken. Bei den nachfolgenden Erläuterungen soll von einer ausreichend geglätteten Betriebs­ spannung (UB) ausgegangen werden. Ein temperaturempfindlicher Widerstand (TR) bewirkt einen temperaturabhängigen Zusammenhang der Signale des Meßwandlers (MS), der als temperaturabhängiger Oszillator betrieben wird.

Der Speicher (SI) liefert in zyklischer Folge den individuellen, digitalen Identifikationscode des Transponders (T). Beide Funktionsblöcke bewirken mit ihren Signalen mit Hilfe der Modulationseinheit (MMOD) eine von einer Empfangseinheit (RX) detektierbare Modulation des Speisefeldes (Φ). Da die Betriebsspannung je nach Ankopplungsgrad, Stärke des Speisefeldes, usw. schwankt, ist für diesen Fall in der US 40 75 632 ein Spannungsregu­ lator vorgesehen, damit die Signale des temperaturabhängigen Oszillators nicht zusätzlich von der Betriebsspannung abhängen. Hier liegt der ent­ scheidende Unterschied zum Transponderaufbau nach Fig. 1. Der Spannungs­ regulator entfällt. Versuche haben gezeigt, daß durch die thermische Kopp­ lung des auf dem gleichen Siliziumkristall angeordneten Spannungsregulators innerhalb weniger Sekunden Temperaturerhöhungen bis zu 2°C auftreten können, wodurch eine genaue Temperaturmessung im Bereich von 0,1°C unmöglich wird. Als erfindungsgemäße Ergänzung ist ein spannungsab­ hängiger Generator (VCO) als weiterer Funktionsblock integriert. Dieser Generator (VCO) bewirkt mit Hilfe der Modulationseinheit (MMOD) eben­ falls eine Modulation des Speisefeldes (Φ). Mit Hilfe der Empfangseinheit (RX) kann somit die Steuereinheit (CPU) stets einen Zusammenhang zwischen den Signalen des Meßwandlers (MS) und des spannungsabhängigen Gene­ rators (VCO) herstellen und durch die Signale des Speichers (SI) exakt dem jeweiligen Transponder individuell zuordnen.

Dabei kommt der Abhängigkeit der Signalinformation (SVCO) des spannungsabhängigen Generators (VCO) von der jeweils im Transponder (T) vorliegenden Betriebsspannung (UB) eine besondere Bedeutung zu.

Fig. 2 zeigt einen typischen Verlauf der Abhängigkeit der Signalinformation (SVCO) des spannungsabhängigen Generators (VCO) von der anliegenden Betriebsspannung (UB). Wegen den realen Bedingungen der technischen Realisierungsmöglichkeiten gibt es einen Spannungswert (UM) der Betriebs­ spannung (UB) der wenigstens erreicht werden muß, um die einen minimalen zuverlässigen Wert (SM) der Signalinformation (SVCO) zu erzielen und auswerten zu können. Als oberen Begrenzungswert der Betriebsspannung (UB) kann ein kritischer Spannungswert (UK) angegeben werden, bei dessen Überschreitung die zugeordnete kritische Signalinformation (SK) über­ schritten wird. Das angestrebte Signalverhalten des spannungsabhängigen Generators (VCO) liegt bei einer Überschreitung dieser Werte nicht mehr vor. Der Bereich der Betriebsspannung (UB), der zwischen den Begrenzungs­ werten (UM) bzw. (SM) und (UK) bzw. (SK) liegt, ist gekennzeichnet durch einen im mathematischen Sinne eineindeutigen, d. h. funktionalen Zu­ sammenhang zwischen der Betriebsspannung (UB) und der Signalinformation (SVCO). Dies bedeutet, daß für jeden beliebigen Spannungswert (UF) der Betriebsspannung (UB) eine ganz bestimmte, von allen anderen Signal­ informationen (SVCO) deutlich unterscheidbare, diesem Spannungswert (UF) umkehrbar eindeutig zugeordnete Signalinformation (SF) existiert. Dabei ist es völlig unerheblich, welchen quantitativen Wert die Betriebs­ spannung (UB) im Transponder (T) denn tatsächlich annimmt. Wichtig ist einzig und allein, daß durch diese strenge, eindeutige Zuordnung der Signal­ information (SVCO) zur Betriebsspannung (UB) ein willkürlich ausgewählter, ferngesteuert eingestellter Betriebsspannungswert (UF) bei Kenntnis des zugehörigen Signales (SF) bei Bedarf immer wieder, durch ferngesteuertes Variieren der im Transponder vorliegenden Betriebsspannung reproduzierbar stets erneut exakt eingestellt werden kann. Dadurch ist es möglich, daß eine Fernkalibrierung der Meßvorrichtung dadurch erfolgt, daß die einzelnen Transponder (T) kalibriert werden, wobei jeweils ein Transponder (T) während des Kalibriervorganges mit Hilfe einer geeigneten Apparatur exakt bekannten Werten der von diesem Transponder (T) zu vermessenden Temperaturwerten ausgesetzt wird, und die von der Speiseeinrichtung (TX) gelieferte Speise­ leistung bzw. Speisespannung durch die Auswerteeinheit (CPU) so gesteuert wird, daß sich im Transponder (T) ein beliebiger aber geeigneter Wert (UF) der gleichgerichteten Betriebsspannung (UB) einstellt, wobei dieser Wert durch die Signale des betriebsspannungsabhängigen Generators (VCO) von der Auswerteeinrichtung (CPU) erkannt und von dieser durch die Steuerung der Sendeleistung für die Zeitdauer der Kalibrierung mit geeigneten Mitteln konstant gehalten wird, und dann sowohl der augenblickliche Wert (UF) der im Transponder (T) vorhandenen Betriebsspannung (UB), als auch der Wert des zugehörigen Meßwandlersignals (SF), als auch die Identifikations­ nummer als Kalibrierwerte geeignet abgespeichert werden, und daß die Messung dadurch erfolgt, daß die Auswerteeinheit (CPU) den Transponder (T) aufgrund seiner Identifikationsnummer identifiziert, aus den zugehörigen Kalibrierwerten den bei der Kalibrierung vorhandenen Wert (UF) der Betriebs­ spannung (UB) ermittelt und, durch gesteuerte bzw. geregelte, wenn erforder­ lich ständige Variation der Sendeleistung, insbesondere im Falle der draht­ losen Ausführungsform bei bewegten Objekten mit dadurch bedingten unterschiedlichen Kopplungsgraden zwischen der Empfangsschaltung (LCN) des Transponders (T) und den als Antennen wirkenden Induktionsschleifen (A), diesen Wert der Betriebsspannung (UB) im Transponder (T) erzeugt und konstant hält, dabei die vom Meßwandler (MS) gelieferten Signale auswertet, die Kalibrierdaten ermittelt und durch geeignete rechnerische Verfahren (z. B. Interpolation) den Wert der lokalen Temperatur bestimmt.

Alternativ dazu ist es dann aber auch möglich, daß eine vereinfachte Fernkalibrierung der Meßvorrichtung dadurch erfolgt, daß die einzelnen Transponder (T) dadurch kalibriert werden, daß ein Transponder (T) während des Kalibriervorganges mit Hilfe einer geeigneten Apparatur exakt bekannten Werten der von diesem Transponder (T) zu vermessenden Temperaturwerten ausgesetzt wird, und die von der Speiseeinrichtung (TX) gelieferte Speiseleistung bzw. Speisespannung durch die Auswerteeinheit (CPU) so gesteuert wird, daß sich im Transponder (T) ein zwar beliebiger, nun aber zur Vereinfachung der Kalibriereinrichtung, für alle Transponder fest vorgegebener, beliebiger, jedoch hinreichend geeigneter Wert der gleich­ gerichteten Betriebsspannung (UB) einstellt, wobei dieser Wert durch die Signale des betriebsspannungsabhängigen Generators (VCO) von der Aus­ werteeinrichtung (CPU) erkannt und von dieser durch die Steuerung der Speiseleistung bzw. Speisespannung für die Zeitdauer der Kalibrierung mit geeigneten Mitteln konstant gehalten wird, und dann sowohl der Wert des zugehörigen Meßwandlersignals, als auch die Identifikationsnummer als Kalibrierwerte geeignet abgespeichert werden, wobei auf die Abspeicherung des Wertes der Betriebsspannung verzichtet werden kann, da sie durch Vorgabe bekannt ist, und daß die Messung dadurch erfolgt, daß die Aus­ werteeinheit (CPU) den Transponder (T) durch gesteuerte bzw. geregelte, wenn erforderlich ständige Variation der Sendeleistung, insbesondere im Falle der drahtlosen Ausführungsform bei bewegten Objekten mit dadurch bedingten unterschiedlichen Kopplungsgraden zwischen der Empfangs­ schaltung (LCN) des Transponders (T) und den als Antennen wirkenden Induktionsschleifen (A), diesen nun vorgegebenen Wert der Betriebsspannung (UB) im Transponder (T) erzeugt und konstant hält, dabei den Transponder aufgrund seiner Identifikationsnummer identifiziert, die vom Meßwandler (MS) gelieferten Signale auswertet, die Kalibrierdaten ermittelt und durch geeignete rechnerische Verfahren (z. B. Interpolation) den Wert der lokalen Temperatur bzw. anderen physikalischen oder physiologischen Größe bestimmt.

Die in Fig. 3 gezeigten Skizzen dienen zu Präzisierung des drahtgebun­ denen, drahtgeführten und drahtlosen Betriebes von Transpondern (T). Die hier beispielhaft dargestellten Transponder (T) sind gleichartig aufgebaut. Eine auf einem zylinderförmigen Ferritkern aufgebrachte Spule ist mit der restlichen Schaltung nach Fig. 1, die vollständig monolithisch integriert aufgebaut ist, verbunden und in einem geeigneten Glasröhrchen hermetisch verschlossen.

Im Falle der drahtgebundenen Anwendung sind zusätzliche Zuleitungs­ drähte (ZLD) mit in dem Glaskörper verschmolzen. Diese Zuleitungsdrähte (ZLD) sind geeignet mit der Spule des Transponders verbunden. Die Akti­ vierung des Transponders erfolgt über ein hochfrequentes Speisesignal (Hilfsträger), welches über die Zuleitungsdrähte (ZLD) zum Transponder übertragen und durch den im Transponder befindlichen Resonanzkreis zur Vermeidung von Störungen gefiltert wird. Prinzipiell ist es auch möglich, bei der drahtgebundenen Ausführungsform eine reine Gleichspannungs­ speisung (vergleiche Fig. 10) zu verwenden. Dies kann sowohl mit einer zweiadrigen als auch mit einer dreiadrigen (vergleiche Fig. 10) Zuleitung (ZLD) erfolgen. Es kann in den beiden zuletzt genannten Fällen dann auf die Spule verzichtet werden, was eine besonders kleine Ausführungsform der Transponderschaltung zur Folge hat. Die Übertragung der Transponder­ signale zur Empfangseinheit (RX) erfolgt über die gleichen Zuleitungs­ drähte (ZLD).

Bei der drahtgeführten Ausführungsform führt beispielsweise ein Koaxial­ kabel (KK) an dessen Ende eine Ankoppelspule (AKS) befestigt ist, bis zur unmittelbaren Nähe des zur Messung verwendeten Transponders. Ein über das Koaxialkabel eingespeistes hochfrequentes Speisefeld aktiviert den in oder unmittelbar vor der Ankoppelspule angebrachten Transponder (T). Die Transpondersignale werden ihrerseits über das Koaxialkabel zum Empfänger­ eingang geführt. Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß einerseits keine Zuleitungsdrähte in den Glaskörper eingeschmolzen werden müssen, anderer­ seits das von der Ankoppelspule (AKS) erzeugte Mikrospeisefeld (Φ) auf ein sehr kleines Volumen konzentriert ist und selbst einen unmittelbar benachbarten weiteren Transponder (T) nicht aktivieren könnte. Der gleich­ zeitige parallele Betrieb zahlreicher Transponder wird durch diese Aus­ führungsform sehr vereinfacht. Insbesondere für die schnelle Erfassung von Temperaturgradienten ist diese Methode zu bevorzugen.

Die drahtlose Ausführungsform benutzt vorzugsweise relativ großflächige Antennenschleifen, um ein weitreichendes Speisefeld (Φ) aufzubauen. Da­ durch ist es möglich, auch ohne genaue Kenntnis des Aufenthaltsortes des Transponders, diesen zu aktivieren. Diese Ausführungsform ist beispiels­ weise zur automatischen Fiebermessung freilaufender Zuchttiere geeignet. Dabei kann der ohnehin im Transponder (T) integrierte Speicher für den Identifikationscodes (SI) gleichzeitig zur Steuerung von Fütterungsautomaten genutzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel für den gleichzeitigen Betrieb mehrerer drahtlos betriebener Transponder (T1, T2, T3, T4) ist in Fig. 4 gezeigt. Eine zen­ trale Steuer- bzw. Auswerteeinrichtung (CPU) steuert eine Speiseeinrichtung (TX) die ein Speisesignal erzeugt und dieses über eine, ebenfalls von der zentralen Steuer- bzw. Auswerteeinrichtung (CPU) kontrollierte, Anpassungs- und Schaltvorrichtung (SX) an die entsprechenden Induktionsschleifen (A1, A2, A3, A4) zyklisch nacheinander oder gleichzeitig verteilt. Dabei ist die beispielhafte Angabe von vier Induktionsschleifen (A) und vier Transponder (T) lediglich eines von vielen möglichen Ausführungsbeispielen. Prinzipiell ist die Anzahl - im Rahmen sinnvoller Grenzen - jedoch beliebig. Die je­ weiligen Induktionsschleifen (A) wirken als Antennen für das Abfragefeld (Φ), welches sowohl die Transponder speist als auch die von den Trans­ pondern ausgesendeten Signale enthält. Mit Hilfe der Anpassungs- und Schaltvorrichtung (SX) werden die einzelnen von den jeweiligen Trans­ pondern (T) ausgesendeten Signale zur Empfangseinrichtung (RX) weiter­ geleitet und dort zur Übertragung zur zentralen Steuer- und Auswerte­ einrichtung (CPU) aufbereitet, welche ihrerseits mit weiteren geeigneten Funktionsgruppen wie Fütterungsautomaten, Datenbank, Fieberalarm­ systemen, usw. in Verbindung steht, um auf die ausgewerteten Daten ent­ sprechend reagieren zu können.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen durch ein Abfrage- bzw. Speisefeld (Φ) aktivierter Transponder (T) zeigt die Fig. 5. Die schematische Darstellung der Funktionsblöcke zeigt gegenüber dem in der Fig. 1 vorge­ stellten Beispiel einige Unterschiede auf. Über das Reaktanznetzwerk (LCN) tritt der Transponder (T) mit dem Speisefeld (Φ) wie bereits beschrieben in Wechselwirkung. Zu den bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrie­ benen Funktionsblöcken wie Gleichrichter (RT), spannungsabhängiger Generator (VCO), Meßwandler (MS) und Speicher für den Identifikations­ code (SI) kommt ein weiterer Speicher (SD) hinzu. Der Speicher (SD) ist so aufgebaut, daß er in hier nicht näher beschriebener Weise nachträglich, d. h. auch noch bei einem vollständig gekapselten Transponder durch Anlegen eines geeigneten äußeren Feldes beschrieben werden kann (Schreib-/Lese­ speicher). In diesen Speicher werden beispielsweise die beim Fernkalibrier­ vorgang erhaltenen Daten abgespeichert und müssen somit nicht ständig von der zentralen Steuer- und Auswerteeinheit (CPU) bereit gehalten werden. Dies ist besonders vorteilhaft für den Fall, daß die gleichen Transponder von verschieden Leseeinheiten abgefragt werden müssen, die untereinander keine Kalibrierdaten austauschen können, was vorkommen kann, wenn beispielsweise ein Tier mit implantiertem Transponder an einen anderen Zoo verkauft wird. Als weiteren Unterschied zur Fig. 1 wird anstelle der dort gezeigten Modulatoreinheit (MMOD) nun zur Modulation ein Multi­ plexer (MUX) verwendet, der die verschiedenen Signale der Funktionsblöcke in einen geordneten, seriellen Datenstrom verwandelt und das Abfragefeld (Φ) damit moduliert.

Ein weiteres, sehr komplexes Ausführungsbeispiel für eine Transponder­ schaltung zeigt die Fig. 6. Kernstück dieses Transponders ist eine spezielle Oszillatorschaltung, wie sie in der DE 32 19 558 C2 ausführlich beschrieben worden ist. Die angezapfte Spule (L) bildet mit den Kapazitäten (C, C1, C2, C3) und dem Kapazitätswert der Kapazitätsdiode (D1) einen Reaktanz­ kreis mit zwei Polstellen im frequenzabhängigen Reaktanzverlauf. So bildet beispielsweise die Induktivität (L) zusammen mit der Kapazität (C) die niederfrequentere Resonanzstelle bei der Frequenz (f0). Bei dieser Frequenz entzieht der Transponder dem Speisefeld (Φ) Energie. Die bei dieser Frequenz (f0) in der Spule durch das Speisefeld (Φ) induzierte hochfrequente Wechsel­ spannung wird von der Diode (D) gleichgerichtet und vom Ladekondensator (CL) hinreichend geglättet. Zwischen den Elektroden des Ladekondensators (CL) steht somit die Betriebsspannung (+UB) bzw. (-UB) zur Verfügung.

Dadurch werden die bereits bekannten Funktionsblöcke wie (Schreib-/Lese-) Datenspeicher (SD), Identifikationscodespeicher (SI), Meßwandler (MS) mit temperaturempfindlichen Widerstand (NTC) und Multiplexer (MUX) funk­ tionsgerecht betrieben. Der Multiplexer steuert einen hier vereinfacht dar­ gestellten elektronischen Schalter (S) im Rhythmus des umgewandelten seriellen Datenstroms. Dadurch wird der Reaktanzkreis im Rhythmus dieses Datenstroms durch den Modulationswiderstand (RM) bedämpft und damit das Speisefeld entsprechend moduliert. Gleichzeitig wird jedoch auch bei anliegender Betriebsspannung (UB) ein Transistor-Oszillator aktiviert. Dieser besteht aus einem Transistor (TS), einem Emitterwiderstand (RE), einem Basiswiderstand (RB) und einer Basiskapazität (CB). Als frequenz­ bestimmender Teil des Oszillators dient die angezapfte Spule (L), die Serien­ schaltung der Resonanzkreiskondensatoren (C1, C2, C3) und die Kapazitäts­ diode (D1). Diese bewirken eine Schwingfrequenz (f1).

Die Rückkopplung erfolgt durch einen Abgriff zwischen den Resonanzkreis­ kapazitäten (C1, C2) zum Emitter des Transistors. Die beispielhafte Ver­ wendung eines NPN-Transistors ist nur eine mögliche Anwendungsform. Selbstverständlich läßt sich diese Schaltung auch mit anderen geeigneten aktiven Bauelementen realisieren. Der spannungsabhängige Generator (VCO) wird in dieser Schaltung als Minimalkonfiguration, nämlich durch einen geeigneten Vorwiderstand (RDC) und die Kapazitätsdiode (D1) realisiert. Es wird ein spannungsabhängiger Kapazitätswert generiert, der mit zunehmender Betriebsspannung verringert werden kann.

Fig. 7 zeigt das zu der in Fig. 6 diskutierten Schaltung zugehörige, zur besseren Übersicht idealisiert dargestellte Frequenzspektrum. Das Speisefeld (Φ) aktiviert den Transponder bei der Frequenz (f0). Gleichzeitig wird durch die Betriebsspannung (UB) der Oszillator aktiviert, der bei der Frequenz (f1) ein Trägersignal erzeugt. Je nach Höhe der Betriebsspannung (UB) ändert sich dabei der Frequenzabstand (Δf) zwischen der Frequenz (f0) des Speisefeldes (Φ) und der Sendefrequenz (f1) des im Transponder integrierten Oszillators. Dabei wird der Kapazitätswert der Kapazitätsdiode (D1) mit zunehmender Speisespannung (UB) reduziert und daher die Sende­ frequenz (f1) im gleichen Maße erhöht. Das bedeutet, daß mit zunehmender Speisespannung (UB) der Frequenzabstand (Δf) zunimmt. Der Frequenz­ abstand (Δf) kann somit als Maß für die jeweils im Transponder induzierte Betriebsspannung (UB) betrachtet werden. Die vom Multiplexer (MUX) erzeugte rhythmische Bedämpfung des Reaktanzkreises bewirkt wie eine Amplitudenmodulation sowohl jeweils ein unteres (fsl) und ein oberes Seiten­ band (fsu) symmetrisch um den Träger des Speisefeldes bei der Frequenz (f0) als auch ein unteres (psl) und ein oberes Seitenband (psu) symmetrisch um das Oszillatorsignal (f1). Dies hat Vorteile, wenn weit entfernte Trans­ ponder empfangen werden sollen. Die Empfangseinheit (RX) empfängt dann nicht die um den meist sehr starken Träger des Speisefeldes gelegenen Seitenbänder (fsl, fsu), die von dem starken Trägersignal, welches sich nur schwer ausfiltern läßt, nahezu vollständig verdeckt werden, sondern die erheblich einfacher zu verarbeitenden Seitenbänder (psl, psu) des Oszillator­ signals.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines drahtlos betriebenen Transponders ist in Fig. 8 gezeigt. Ein aus der Spule (LR) und dem Kondensator (CR) gebildeter Resonanzkreis tritt mit dem Speisefeld (Φ) in Wechselwirkung. Die im Resonanzkreis induzierte hochfrequente Wechselspannung wird durch die Diode (DR) gleichgerichtet und durch den Ladekondensator (CLR) hinreichend geglättet. Die Betriebsspannung (UB) speist in bekannter, hier nicht näher detailliert gezeigter Weise die Funktionsblöcke im Trans­ ponder. Dabei liefern der Speicher für den Identifikationscode (SI) und der (Schreib-/Lese-) Speicher für die Kalibrierdaten (SD) jeweils ihre Signale an einen Speichermultiplexer (SMUX), welcher seine geordneten Signale dem Multimultiplexer (MMUX) anbietet. Dieser steuert einen elektronischen Schalter (SS) zwischen zwei Schaltzuständen in zyklischer Folge so, daß die Signale des Generators (VCO MS) in dem einen Schalterzustand - Kurzschluß zur Betriebsspannung - ausschließlich von der aktuellen Betriebsspannung (UB) des betreffenden Transponders in eindeutiger Weise abhängt und in dem anderen Schalterzustand - NTC als Vorwiderstand - sowohl von der Betriebsspannung als insbesondere auch von der zu messenden Temperatur abhängt. Durch diese Doppelausnutzung eines Funktionsblocks kann eine große Siliziumfläche auf der integrierten Schaltung (ASIC) eingespart werden. Der Multimultiplexer koordiniert den Datenstrom und moduliert das Speise­ feld (Φ) durch Bedämpfung des Resonanzkreises (LR, CR) mit Hilfe des Modulationstransistors (TM).

Fig. 9 zeigt beispielhaft ein mögliches Frequenzspektrum der in Fig. 8 gezeigten Schaltung. In dem Schalterzustand bei dem die Signale des Gene­ rators (VCO MS) nur von der Betriebsspannung abhängig sind, wird von diesem beispielsweise ein konstantes Signal (spannungsabhängiger Signal­ ton) (fs2l bzw. fs2u) bewirkt. Durch die zentrale Auswerte- und Steuer­ einheit (CPU) wird das Speisefeld (Φ) so gesteuert, daß die Betriebsspannung (UB) und damit die Lage der Seitenbänder (fs2l bzw. fs2u) konstant bleibt. Dann bewirkt der Multimultiplexer (MMUX) denjenigen Schalterzustandes Schalters (SS), bei dem die Signale des Generators (VCO MS) jetzt, da die Betriebsspannung (UB) von der zentralen Auswerte und Steuereinheit (CPU) auf einen konstanten Wert eingestellt worden ist, nur noch vom temperatur­ abhängigen Widerstandswert (NTC) abhängig ist. Das so erzeugte Signal (temperaturabhängiger Signalton) bewirkt eine Spektrallinie im unteren Seitenband (fml) bzw. symmetrisch dazu eine Spektrallinie im oberen Seiten­ band (fmu). Da die Lage der Signale von der zunächst noch unbekannten Temperatur abhängen, kann eine genaue Lage der Spektrallinien nicht vorhergesagt werden. Es sind daher zur Übertragung die mit (fml) und (fmu) gekennzeichneten Seitenbänder für die Übertragung des Temperatur­ signals reserviert. Die anschließende, vom Multimultiplexer (MMUX) ge­ steuerte Übertragung der Speicherdaten (SI, SD) kann beispielsweise als digitales, serielles Zweitonsignal (Zweitontastung) erfolgen. Dazu ist es sinnvoll, einen Signalton (fs2l bzw. fs2u) so zu wählen, daß er mit dem spannungsabhängigen Signalton des Generators (VCO MX) identisch ist. Der zweite Signalton (fs1l bzw. fs1u) kann daraus durch Teilung gewonnen werden und liegt dann etwas näher zum Trägersignal. Dieses Ausführungs­ beispiel hat den Vorteil, daß nur ein einziger Tonsignalgenerator verwendet werden muß. Die Speicherdaten steuern dann lediglich einen Frequenzteiler, der sehr einfach zu integrieren ist. Außerdem ist der Referenzsignalton, der über die im Transponder herrschende Betriebsspannung (UB) Auskunft gibt, bis auf den kurzen Moment der Übertragung des Temperatursignals, stets gegenwärtig und kann nahezu kontinuierlich zur gegebenenfalls erfor­ derlichen Nachsteuerung der Feldstärke des Speisefeldes (Φ) herangezogen werden.

Ein Beispiel für eine drahtgebundene Ausführungsform ist in Fig. 10 gezeigt. Die Schaltung enthält die gleichen Funktionsblöcke wie bereits in der Fig. 8 beschrieben. Hier entfallen allerdings der Resonanzkreis und der Gleichrichter und es ist ein Arbeitswiderstand (RLL) hinzugefügt. Die über die Zuleitungsdrähte (ZLD) zugeführte Versorgungsgleichspannung (+UBZ bzw. -UBZ) gelangt wegen der ohmschen Leitungswiderstände (RLP bzw. RLM) nicht in voller Höhe an den Transponder. Wegen des Spannungs­ abfalls auf der Leitung unterscheiden sich daher die Versorgungsgleich­ spannung (UBZ) von der Betriebsspannung (UB) im Transponder (T). Letztere wird daher ebenfalls ferngesteuert wie bereits mehrfach beschrieben eingestellt. Die dazu erforderlichen Signale werden als Signalspannung (UM) am Arbeitswiderstand (RLL) des Transistors (TM) abgegriffen und der Leseeinheit (RX) geeignet zugeführt. In dem hier gezeigten Anwendungs­ beispiel wird die Signalspannung (UM) mit Hilfe einer dritten Leitung übertragen.

Das zu diesem Anwendungsbeispiel zugehörige frequenzabhängige Signal­ spektrum ist in der Fig. 11 gezeigt. Im Gegensatz zu dem in Fig. 9 gezeigten Spektrum treten hier die Signalfrequenzen (spannungsabhängiger Signalton) (fs2), (temperaturabhängiger Signalton) (fm) und digitales Zweitonsignal (fs1) bzw. (fs2) direkt auf. Seitenbänder sind hier nicht vorhanden, da Gleichspannungsspeisung vorliegt. Das Signalspektrum dieses Ausführungs­ beispiels zeigt, daß wegen der fehlenden Seitenbänder keine Redundanz bei den empfangenen Signalen vorliegt, die Signalübertragung daher relativ störanfällig ist. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels liegt in erster Linie darin, daß durch den Verzicht auf den Resonanzkreis der Transponder insgesamt äußerst klein aufgebaut werden kann und dadurch einige An­ wendungsfälle der Temperaturmessung überhaupt erst ermöglicht.

Claims (7)

1. Fernkalibrierbare Temperaturmeßvorrichtung zur drahtgebundenen, drahtgeführten oder drahtlosen Messung und lokalen Zuordnung der Temperaturwerte an schwer bzw. nicht ständig zugänglichen Orten, insbesondere geeignet zur Ermittlung der Verteilung der Werte bzw. der Gradienten der Temperatur, wobei beispielsweise sowohl die Verteilung der Temperaturwerte eines einzelnen, zusammenhängenden Gewebestückes eines Individuums, als auch die Verteilung der Temperaturwerte über jeweils verschiedene, an unterschiedlichen Orten befindliche Individuen exakt gemessen werden kann,

• - mit einer hinreichenden Anzahl miniaturisierbarer Transponder (T), die sich als Sonden der Meßvorrichtung am Ort der Messung befinden und zur Umwandlung der lokalen Werte der Umgebungstemperatur der Transponder (T) in geeignete elektrische Signale dienen,
• - wobei die Transponder (T) typischerweise in großen Mengen produziert werden und zunächst unkalibriert sind, d. h. es findet bei der Fertigung und vor dem - gegebenenfalls hermetischen - Versiegeln der elektronischen Schaltung des Transponders beispielsweise kein Lasertrimmen von Referenz­ widerständen oder Einstellen von Abgleichelementen statt,
• - wobei die Transponder (T) zylinderförmige, in Glas oder geeignete andere Materialien gekapselte, gegebenenfalls hermetisch verschlossene, Basisbausteine der Meßvorrichtung sind und aufgrund ihrer Beschaffen­ heit mit Hilfe einer einfachen, für das zu vermessende Medium geeigneten Hohlnadelimplantiervorrichtung am Ort der Messung injiziert werden können und das zu vermessende Medium vorzugsweise lebendes mensch­ liches, tierisches oder pflanzliches Gewebe ist,
• - wobei die Distanz zwischen der Auswerteeinrichtung (CPU) und dem Ort der Messung im Rahmen sinnvoller Grenzen beliebig sein kann,
• - wobei die Transponder je nach Ausführungsform der jeweiligen Meß­ vorrichtung sowohl drahtgebunden, d. h. mit Hilfe in den Glaskörper eingeschmolzener oder anders geeignet befestigter Zuleitungsdrähte (ZLD), oder drahtgeführt, d. h. mit Hilfe einer Zuleitung beispielsweise in Form eines Koaxialkabels (KK) an deren Ende sich eine Ankoppelspule (AKS) befindet und in deren unmittelbarer Nähe sich der Transponder befindet, oder drahtlos, d. h. mit Hilfe einer oder mehrerer Induktionsspulen (A) wird ein weitreichendes Speisefeld erzeugt und der Transponder befindet sich in einem relativ großen Abstand davon, betrieben werden,
• - wobei eine Speiseeinrichtung (TX) mit variabler, elektronisch einstell­ barer Speiseleistung bzw. Speisespannung, im Falle einer drahtgebundenen Ausführungsform, eine Speisegleichspannung (bei direkter Speisung) oder eine Speisewechselspannung (bei indirekter Speisung mittels eines Hilfsträ­ gersignals) erzeugt, oder, im Falle einer drahtgeführten bzw. drahtlosen Ausführungsform, ein geeignetes elektromagnetisches Abfragefeld (Φ) erzeugt,
• - wobei die Transponder (T), wenn sie nicht direkt mit Hilfe einer Speisegleichspannung gespeist werden, jeweils ein Reaktanznetzwerk (LCN) mit wenigstens einer Polstelle im frequenzabhängigen Reaktanzverlauf (z. B. einfacher Schwingkreis mit Resonanz bei einer Frequenz) oder auch mehreren Polstellen im frequenzabhängigen Reaktanzverlauf (z. B. Schal­ tung mit mehreren Kondensatoren und Spulen mit Resonanzen bei unter­ schiedlichen Frequenzen) besitzen, bzw. bei indirekter Speisung mittels eines Hilfsträgers besitzen sollten, und in dem Reaktanznetzwerk (LCN), verursacht durch das von der Speiseeinrichtung (TX) der Meßvorrichtung, im Falle der drahtgeführten bzw. drahtlosen Ausführungsform, erzeugte Abfragefeld (Φ), eine Wechselspannung induziert wird, bzw. im Falle der drahtgebundenen, mit einer Speisewechselspannung als Hilfsträger ge­ speisten Ausführungsform, gefiltert wird, welche nach der Gleichrichtung durch einen nachgeschalteten Gleichrichter (RT) zur Speisung der Trans­ ponder (T) mit der erforderlichen Betriebsenergie dient,
• - wobei im Falle der drahtgeführten bzw. drahtlosen Ausführungsform die Transponder (T) durch Wechselwirkung mit Hilfe dieses Reaktanz­ netzwerkes (LCN) das Abfragefeld (Φ) mit den von den Transpondern (T) erzeugten Signalen geeignet modulieren, oder mit Hilfe dieses Reaktanz­ netzwerkes (LCN) ein zusätzliches, mit von den Transpondern (T) erzeugten Signalen moduliertes Feld (Φ) zur Signalübertragung generieren, oder durch Wechselwirkung mit Hilfe dieses Reaktanznetzwerkes das Abfrage­ feld (Φ) mit den von den Transpondern (T) erzeugten Signalen geeignet modulieren und gleichzeitig bzw. zeitlich geeignet versetzt ein zusätzliches mit von den Transpondern erzeugten Signalen moduliertes Feld (Φ) zur Signalübertragung generieren,
• - wobei eine Empfangseinrichtung (RX) die Signale der Transponder, die durch die Speisespannung bzw. durch das Abfragefeld (Φ) aktiviert werden, empfängt,
• - wobei Zuleitungsdrähte (ZLD, KK) bzw. eine oder mehrere Induktions­ schleifen (A) verwendet werden, die über eine geeignete Anpassungs- und Schaltvorrichtung (SX) mit der Empfangseinrichtung (RX) und der Speise­ einrichtung (TX) verbunden sind, wobei die Induktionsschleifen (A) als Antennen wirken und das Abfragefeld (Φ) auf ein zuvor bestimmtes Raum­ volumen konzentrieren,
• - wobei eine Auswerteeinrichtung (CPU), die empfangenen Signale geeignet elektronisch aufbereitet, auswertet, weiterverarbeitet oder weiterleitet und die Speiseeinrichtung (TX), die Empfangseinrichtung (RX) und die Anpas­ sungs- und Schaltvorrichtung (SX) geeignet steuert,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - daß die Transponder (T) jeweils einen Generator (VCO) besitzen, dessen Schwingfrequenz bzw. andersartigen Signale, wenigstens für einen bestimmten, exakt definierten Zeitraum, ausschließlich von der aktuellen Betriebsspannung (UB) des betreffenden Transponders (T) in - im mathe­ matischen Sinne - eineindeutiger, streng monotoner Weise abhängt und dessen Signale, direkt oder geeignet elektronisch umgewandelt, als analoge oder digitale Signale, geeignet zur Modulation beitragen oder sonstwie zur Empfangseinrichtung (RX) übertragen werden,
• - daß die Transponder (T) einen Meßwandler (MS) besitzen, der den Wert der Umgebungstemperatur des Transponders bei konstanter Betriebs­ spannung (UB) in eindeutige, analoge oder digitale Signale umwandelt, die ebenfalls geeignet zur Modulation beitragen oder sonstwie zur Empfangs­ einrichtung (RX) übertragen werden,
• - wobei die Meßwandler (MS) - ausdrücklich - keinen zuvor in irgendeiner Weise festgelegten Arbeitspunkt besitzen und insbesondere das Charak­ teristikum seiner erzeugten Signale (z. B. die Frequenz bei einem NF-Gene­ rator) - ausdrücklich - keinen betriebsspannungsabhängigen Extremwert (z. B. Maximum) aufweist,
• - wobei die Meßwandler (MS) - ausdrücklich - keine Referenzelemente (Referenzspannungsquelle, Referenzwiderstand, usw.) besitzen, die in irgendeiner Weise zur Kalibrierung abgeglichen werden müßten,
• - daß die Transponder (T) jeweils einen Speicher (SI) besitzen, in dem der digitale Identifikationscode des betreffenden Transponders (T) abge­ speichert ist, wobei die in diesem Speicher (SI) befindlichen Daten geeignet zur Modulation beitragen oder sonstwie zur Empfangseinrichtung (RX) übertragen werden,
• - daß eine Kalibrierung der Meßvorrichtung dadurch erfolgt, daß die Transponder (T) einzeln kalibriert werden, wobei jeweils ein Transponder (T) während des Kalibriervorganges mit Hilfe einer geeigneten Apparatur exakt bekannten Werten der von diesem Transponder (T) zu vermessenden Temperaturwerten ausgesetzt wird, und die von der Speiseeinrichtung (TX) gelieferte Speiseleistung bzw. Speisespannung durch die Auswerteeinheit (CPU) so gesteuert wird, daß sich im Transponder (T) ein beliebiger aber geeigneter Wert der gleichgerichteten Betriebsspannung (UB) einstellt, wobei dieser Wert durch die Signale des betriebsspannungsabhängigen Generators (VCO) von der Auswerteeinrichtung (CPU) erkannt und von dieser durch die Steuerung der Sendeleistung für die Zeitdauer der Kali­ brierung mit geeigneten Mitteln konstant gehalten wird, und dann sowohl der augenblickliche Wert der im Transponder (T) vorhandenen Betriebs­ spannung (UB), als auch der Wert des zugehörigen Meßwandlersignals, als auch die Identifikationsnummer als Kalibrierwerte geeignet abgespeichert werden,
• - daß die Messung dadurch erfolgt, daß die Auswerteeinheit (CPU) den jeweiligen Transponder (T) aufgrund seiner Identifikationsnummer identi­ fiziert, aus den zugehörigen Kalibrierwerten den bei der Kalibrierung vor­ handenen Wert der Betriebsspannung (UB) ermittelt und, durch gesteuerte bzw. geregelte, wenn erforderlich ständige Variation der Sendeleistung, insbe­ sondere im Falle der drahtlosen Ausführungsform bei bewegten Objekten mit dadurch bedingten unterschiedlichen Kopplungsgraden zwischen der Empfangsschaltung (LCN) des Transponders (T) und den als Antennen wirkenden Induktionsschleifen (A), diesen Wert der Betriebsspannung (UB) im Transponder (T) erzeugt und konstant hält, dabei die vom Meß­ wandler (MS) gelieferten Signale auswertet, die Kalibrierdaten ermittelt und durch geeignete rechnerische Verfahren (z. B. Interpolation) den Wert der lokalen Temperatur bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trans­ ponder (T) jeweils einen Speicher (SD) besitzen, in dem zusätzlich auch die digitalen Kalibrierdaten des betreffenden Transponders abgespeichert sind, wobei die in diesem Speicher befindlichen Daten geeignet zur Modu­ lation beitragen oder sonstwie zur Empfangseinrichtung (RX) übertragen werden.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der beiden getrennten Schaltungsbausteine des jeweiligen Transponders (T), nämlich betriebsspannungsabhängiger Generator (VCO) und Meßwandler (MS), lediglich ein einziger, durch einen elektronischen Schalter (SS) mit zwei Schaltzuständen geeignet zyklisch beschalteter Generator (VCO MS) verwendet wird, dessen Schwingfrequenz bzw. andersartigen Signale in dem einen Schalterzustand, ausschließlich von der aktuellen Betriebsspannung (UB) des betreffenden Transponders (T) in eindeutiger Weise abhängt und dessen Schwingfrequenz bzw. anders­ artigen Signale in dem anderen Schalterzustand sowohl von der Betriebs­ spannung (UB) als auch von dem Wert der zu messenden Temperatur abhängt und der Zusammenhang zwischen dem Wert der zu messenden Temperatur und der Schwingfrequenz bzw. andersartigen Signale bei konstant gehaltener Betriebsspannung (UB) eindeutig ist und dessen Signale, direkt oder geeignet elektronisch umgewandelt, als analoge oder digitale Signale, geeignet zur Modulation beitragen oder sonstwie zur Empfangseinrichtung (RX) übertragen werden.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Transponder (T) gleichzeitig mehrere Meßwandler (MS) für weitere, unterschiedliche physikalische oder physiolo­ gische Größen besitzen, wobei deren Signale mit Hilfe eines elektronischen Schalters in zyklischer Folge geeignet zur Modulation beitragen oder sonstwie zur Empfangseinrichtung (RX) übertragen werden.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Transponder (T) integrierte Speicher (SD) für die Kalibrierwerte ein Schreib-/Lesespeicher ist, über die geeignet modulierte Speisespannung bzw. das Abfragefeld (Φ) bei Bedarf erneut beschrieben werden kann und außer den Kalibrierdaten zusätzliche Informationen (z. B. Abstammung, Krankheitsverlauf) beinhaltet.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kalibrierung der Meßvorrichtung dadurch erfolgt, daß die einzelnen Transponder (T) dadurch kalibriert werden, daß ein Transponder (T) während des Kalibriervorganges mit Hilfe einer geeigneten Apparatur exakt bekannten Werten der von diesem Transponder (T) zu vermessenden Temperaturwerten ausgesetzt wird, und die von der Speiseeinrichtung (TX) gelieferte Speiseleistung bzw. Speisespannung durch die Auswerteeinheit (CPU) so gesteuert wird, daß sich im Trans­ ponder (T) ein zwar beliebiger, nun aber für alle Transponder fest vorge­ gebener, geeigneter Wert der gleichgerichteten Betriebsspannung (UB) einstellt, wobei dieser Wert durch die Signale des betriebsspannungsab­ hängigen Generators (VCO) von der Auswerteeinrichtung (CPU) erkannt und von dieser durch die Steuerung der Speiseleistung bzw. Speisespannung für die Zeitdauer der Kalibrierung mit geeigneten Mitteln konstant gehalten wird, und dann sowohl der Wert des zugehörigen Meßwandlersignals, als auch die Identifikationsnummer als Kalibrierweite geeignet abgespeichert werden, wobei auf die Abspeicherung des Wertes der Betriebsspannung verzichtet werden kann, da sie durch Vorgabe bekannt ist,

• - und daß die Messung dadurch erfolgt, daß die Auswerteeinheit (CPU) den Transponder (T) durch gesteuerte bzw. geregelte, wenn erforderlich ständige Variation der Sendeleistung, insbesondere im Falle der drahtlosen Ausführungsform bei bewegten Objekten mit dadurch bedingten unter­ schiedlichen Kopplungsgraden zwischen der Empfangsschaltung (LCN) des Transponders (T) und den als Antennen wirkenden Induktionsschleifen (A), diesen nun vorgegebenen Wert der Betriebsspannung (UB) im Trans­ ponder (T) erzeugt und konstant hält, dabei den Transponder aufgrund seiner Identifikationsnummer identifiziert, die vom Meßwandler (MS) gelieferten Signale auswertet, die Kalibrierdaten ermittelt und durch geeignete rechnerische Verfahren (z. B. Interpolation) den Wert der lokalen Temperatur bzw. anderen physikalischen oder physiologischen Größe bestimmt.