EP2598868A1 - Kombiniertes temperatur-druck-messverfahren mit passiven oberflächenwellensensoren - Google Patents

Kombiniertes temperatur-druck-messverfahren mit passiven oberflächenwellensensoren

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EP2598868A1
EP2598868A1 EP11745708.5A EP11745708A EP2598868A1 EP 2598868 A1 EP2598868 A1 EP 2598868A1 EP 11745708 A EP11745708 A EP 11745708A EP 2598868 A1 EP2598868 A1 EP 2598868A1
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temperature
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saw
measurement
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Janos Gila
Reinhard Hladik
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    • G01N2291/0423—Surface waves, e.g. Rayleigh waves, Love waves

Definitions

  • the invention relates to a combined temperature-pressure measurement method with passive sensors, in particular for the measurement of physical properties of continuous presses such as
  • Chipboard is made from wood chips and a synthetic resin glue by pressing the raw materials. They are mainly used in furniture and interior design as well as prefabricated house construction.
  • the wood used is first crushed, the size of the chips produced or
  • Fibers for each type of plate is different. Depending on
  • Processes are added to the fibers before drying or immediately after with binders.
  • binders for example, urea-formaldehyde resin, melamine-formaldehyde resin, phenol-formaldehyde resin and their mixed products, polyurethanes or tannin resins are used.
  • urea-formaldehyde resin melamine-formaldehyde resin, phenol-formaldehyde resin and their mixed products, polyurethanes or tannin resins are used.
  • organic can also
  • inorganic binders such as Portland cement, magnesia cement or gypsum are used for the production of chipboard.
  • inorganic binders such as Portland cement, magnesia cement or gypsum are used for the production of chipboard.
  • hardeners such as ammonium sulfate, ammonium nitrate, ammonium chloride; Accelerators such as potassium carbonate, amines; Formaldehyde scavengers;
  • the chips are dried so that they have the required for the pressing process target moisture content of about 1-8% in the top layer and 4-6% in the middle layer.
  • the chips are screened by machine and depending on the size and purity either in the middle layer or in the Cover layer used.
  • the chips are glued and sprinkled after adding the chips to a nonwoven. This is pressed under the action of high temperatures of about 200 ° C to plates. Contemporary presses work in a continuous mode of operation, that is as endless belt presses. After pressing, the plates become
  • Koppelementen having an electrical operative connection and in which the sensor elements are excited, and from the
  • SAW Surface wave
  • Electrode structures on the surface of piezocrystals can generate sound waves that occur on the
  • Electrodes or other shape parameters frequencies can be selected. With suitable further electrode structures is the
  • acoustic surface wave is converted back into electrical signals.
  • SAW sensors When used as SAW sensors, the dependence of the surface wave velocity of the mechanical
  • This document also includes an example of how SAW sensor pressure can be measured.
  • the sensor is connected either directly or via an intermediate element with a diaphragm of a pressure cell.
  • the sensor element is subjected to bending by the curvature of the membrane, through which the electrical properties of the SAW sensor change in a measurable manner.
  • the invention has for its object to improve the known from the prior art solutions.
  • the temperature is determined in the pressed material, and as soon as this is known, the
  • the temperature measurement takes place with a first SAW sensor and the pressure measurement is carried out with a second SAW sensor, to which a pressure-dependent capacitor is connected in series.
  • pressure-dependent capacitor is connected in series and in the temperature and pressure measurement different
  • Resonant frequencies of the SAW resonator can be used.
  • the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments illustrated in the figures.
  • 3 shows the frequency curves to two typical SAW resonators and 4 shows the electrical equivalent circuit diagram of an SAW resonator with a plurality of resonance frequencies and pressure-dependent capacitance in series for measuring the pressure.
  • 5 shows a typical course of the resonant frequency of an SAW resonator as a function of the temperature (upper picture) and of temperature and pressure (lower picture)
  • FIG. 6 shows a typical profile of the resonant frequency of an SAW resonator as a function of the temperature (upper image) and of temperature and pressure (lower image)
  • the equivalent circuit diagram of an SAW resonator shown in FIG. 1 comprises a series resonant circuit consisting of the first capacitor C m , the first coil L m and the first resistor R m . Parasitic plate capacitances of the SAW resonator are taken into account by the second capacitor Co.
  • a further coil L p may be provided.
  • Such an SAW resonator can be used to measure its
  • Ambient temperature can be used as its
  • the SAW resonator Upon excitation with an RF signal near its resonant frequency, therefore, the SAW resonator responds with a signal whose frequency is indicative of the
  • the SAW resonator is connected in series with a pressure-dependent capacitance C d , as shown in FIG. 2
  • the capacitor C d is formed of a fixed electrode and a pressure-deformable movable diaphragm as a second electrode.
  • the fixed electrode can, for example, a
  • Electrode is realized by anisotropic etching and coating as a metallized silicon membrane.
  • the pressure sensor shown in FIG. 2 now has a dependence on temperature and pressure in relation to its resonance frequency, as shown in FIG. 5.2.
  • the temperature in the material to be compacted is determined according to the invention firstly with a first sensor, and then, in the evaluation of the
  • Pressure measurement takes into account the already determined temperature. This consideration can be carried out in a simple manner on the basis of the electrical equivalent circuit diagrams illustrated in FIGS. 1 and 2 by applying the known mathematical relationships. Available SAW resonators have a function of
  • Resonant frequencies TYPE 2 as shown in Fig. 3.
  • the corresponding electrical output circuit diagram is shown in FIG. 4, the further resonance frequencies being determined by corresponding resonant circuits L p i, C p i, R p i... L pn , C pn , R pn
  • Ratio of the pressure-dependent capacitance C d to the capacitance of the resonant frequency is small, or the pressure dependence is small when the pressure-dependent capacitance C d large
  • Pressure dependence of a sensor can be varied.
  • this is used to measure temperature and pressure with a single SAW resonator, wherein for temperature and pressure measurement different
  • Resonant frequencies of the SAW resonator can be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Temperatur-Druck-Messverfahren mit OFW-Resonatoren als passiven Sensoren, insbesondere zur Messung physikalischer Eigenschaften von Endlospressgütern wie Spanplatten, bei dem in einem ersten Schritt die Temperatur des Pressgutes ermittelt wird und in einem zweiten Schritt der Druck im Pressgut ermittelt wird, und dass die Ergebnisse der Temperaturmessung bei der Druckermittlung berücksichtigt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Temperatur und Druck mit einem Sensor gemessen werden können. Damit ist ein einfaches und robustes Messverfahren für industrielle Anwendungen gegeben.

Description

Beschreibung / Description
KOMBINIERTES TEMPERATUR - DRUCK-MESSVERFAHREN MIT PASSIVEN
OBERFLÄCHENWELLENSENSOREN
Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Temperatur-Druck- Messverfahren mit passiven Sensoren, insbesondere zur Messung physikalischer Eigenschaften von Endlospressgütern wie
Spanplatten .
Spanplatten werden aus Holzspänen und einem Kunstharzleim durch Verpressen der Ausgangsstoffe hergestellt. Eingesetzt werden sie vorwiegend im Möbel- und Innenausbau sowie im Fertighausbau .
Bei der Herstellung werden die eingesetzten Hölzer zunächst zerkleinert, wobei die Größe der produzierten Späne bzw.
Fasern für jede Plattenart unterschiedlich ist. Je nach
Verfahren werden die Fasern vor dem Trocknen oder unmittelbar danach mit Bindemitteln versetzt.
Als Bindemittel werden beispielsweise Harnstoff- Formaldehydharz, Melamin-Formaldehydharz , Phenol- Formaldehydharz sowie deren Mischprodukte, Polyurethane oder Tanninharze eingesetzt. Neben organischen können auch
anorganische Bindemittel wie Portlandzement, Magnesiazement oder Gips zur Herstellung von Spanplatten verwendet werden. Zusätzlich kommen als Hilfs- und Zuschlagstoffe Härter wie Am-monsulfat , Ammonnitrat, Ammonchlorid; Beschleuniger wie Kaliumkarbonat, Amine; Formaldehydfängersubstanzen;
Hydrophobierungsmittel; Feuerschutzmittel wie beispielsweise Ammoniumphosphat; Fungizide und Farbstoffe zum Einsatz.
Danach werden die Späne getrocknet, damit sie die für den Pressvorgang erforderliche Sollfeuchte von etwa 1-8 % in der Decklage und 4-6 % in der Mittellage aufweisen. Nach der Trocknung werden die Späne maschinell gesichtet und je nach Größe und Reinheit entweder in der Mittelschicht oder in der Deckschicht eingesetzt. Danach werden die Späne beleimt und nach dem Beieimen die Späne zu einem Vlies gestreut. Dies wird unter Einwirkung hoher Temperaturen von ca. 200 °C zu Platten verpresst. Zeitgemäße Pressen arbeiten dabei in kontinuierlicher Arbeitsweise, das heißt als Endlos- Bandpressen. Nach dem Pressen werden die Platten
konditioniert (Lagerung über eine Woche, um Feuchtigkeit und Wärme in der Platte auszugleichen), besäumt und geschliffen. Zur Optimierung des AnlaufVerhaltens des Fertigungsprozesses ist die Kenntnis verschiedener physikalischer Parameter wie Temperatur oder Druck im Inneren des Pressgutes erforderlich.
Dazu ist aus der WO 2009/133050 ein Verfahren zur Messung physikalischer Eigenschaften von Endlospressgütern bekannt, bei dem in das Pressgut Sensorelemente und damit verbundene Koppelelemente eingebettet werden und bei dem weiterhin eine Abfrageeinrichtung vorgesehen ist, welche zu den
Koppelementen eine elektrische Wirkverbindung aufweist und bei dem die Sensorelemente angeregt werden, und aus der
Antwort eine Aussage über die physikalischen Eigenschaften der Endlospressgüter getroffen wird.
Als Sensorelemente werden nach dieser Schrift
Oberflächenwellen (OFW) -Resonatoren oder nach anderer
Bezeichnung SAW-Sensoren vorgeschlagen, die sich als
Temperatursensoren auch bei anspruchsvollen
Umgebungsbedingungen bewährt haben. Diese Elemente beruhen darauf, dass sich mittels
Elektrodenstrukturen auf der Oberfläche von Piezokristallen Schallwellen erzeugen lassen, die sich auf der
Substratoberfläche ausbreiten. Durch die Gestalt der
Elektroden oder anderen Formparametern können Frequenzen selektiert werden. Mit geeigneten weiteren Elektrodenstrukturen wird die
akustische Oberflächenwelle wieder in elektrische Signale umgewandelt . Beim Einsatz als OFW-Sensoren wird die Abhängigkeit der Oberflächenwellengeschwindigkeit von der mechanischen
Spannung (Verformung) , der Massenbeaufschlagung (Ablagerungen auf der Oberfläche) oder der Temperatur
(Temperaturkoeffizient der Schallgeschwindigkeit) genutzt.
Dieser Einsatz ist beispielsweise in
http : //www . imtek . de/content/pdf/public/ 1997 /reifen . pdf „Drahtloses Messen mit passiven OFW Sensoren am Beispiel der Überwachung des Reifenluftdruckes; A. Pohl,L. Reindl, H.
Scherr" beschrieben.
Diese Schrift enthält auch ein Beispiel, wie mittels OFW- Sensor Druck gemessen werden kann. Dazu wird der Sensor entweder direkt oder über ein Zwischenelement mit einer Membrane einer Druckmessdose verbunden. Das Sensorelement wird durch die Wölbung der Membrane auf Biegung beansprucht, durch die sich die elektrischen Eigenschaften des OFW- Sensors in messbarerer Weise ändern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zu verbessern.
Die geschieht erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem in einem ersten Schritt die Temperatur des Pressgutes ermittelt wird und in einem zweiten Schritt der Druck im Pressgut ermittelt wird, und dass die Ergebnisse der Temperaturmessung bei der Druckermittlung berücksichtigt werden. Die Messung der Temperatur eines Pressgutes mittels OFW-
Sensor ist problemlos möglich, sofern der Sensor so in das Pressgut eingebetet ist, dass es während der Pressvorgänge zu keinen mechanischen Verformungen kommt. Dies kann durch geeigneten Sensoraufbau gewährleistet werden.
Die Druckmessung im Pressgut wird jedoch durch
Temperatureinflüsse verfälscht.
Erfindungsgemäß wird daher zuerst die Temperatur im Pressgut ermittelt, und sobald diese bekannt ist, erfolgt die
Ermittlung der Drucks unter Berücksichtigung der Temperatur.
Da beide Messungen mit OFW-Sensoren erfolgen, ist ein
einfacher und einheitlicher Aufbau der Messanlage möglich.
Günstig ist es, wenn die Temperaturmessung mit einem ersten OFW- Sensor erfolgt und die Druckmessung mit einem zweiten OFW-Sensor erfolgt, dem ein druckabhängiger Kondensator in Reihe geschaltet ist.
Vorteilhaft ist es, wenn Temperatur- und Druckmessung mit einem einzigen OFW-Resonator erfolgen, dem ein
druckabhängiger Kondensator in Reihe geschaltet ist und bei dem für Temperatur- und Druckmessung unterschiedliche
Resonanzfrequenzen des OFW-Resonators genutzt werden. Die Erfindung wird anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 ein elektrisches Ersatzschaltbild eines OFW- Resonators, wie er zur Messung der Temperatur eingesetzt wird und
Fig.2 ein elektrisches Ersatzschaltbild eines OFW-Resonators mit druckabhängiger Kapazität in Serie zur Messung des
Druckes
Fig.3 die Frequenzverläufe zu zwei typischen OFW-Resonatoren und Fig.4 das elektrische Ersatzschaltbild eines OFW-Resonators mit mehreren Resonanzfrequenzen und druckabhängiger Kapazität in Serie zur Messung des Druckes. Fig.5 einen typischen Verlauf der Resonanzfrequenz eines OFW- Resonators in Abhängigkeit von der Temperatur (oberes Bild) und von Temperatur und Druck (unteres Bild)
Fig. 6 einen typischen Verlauf der Resonanzfrequenz eines OFW-Resonators in Abhängigkeit von der Temperatur (oberes Bild) und von Temperatur und Druck (unteres Bild)
Das in Figur 1 dargestellte Ersatzschaltbild eines OFW- Resonators umfasst einen seriellen Schwingkreis bestehend aus erstem Kondensator Cm, erster Spule Lm und erstem Widerstand Rm. Parasitäre Plattenkapazitäten des OFW- Resonators werden durch den zweiten Kondensator Co berücksichtigt. Der
Widerstand der Antenne Rf und der Innenwiderstand Ra des anregenden HF- Generators Ug sind ebenso dargestellt.
Zur Kompensation der parasitären Kapazität Co kann eine weitere Spule Lp vorgesehen sein.
Ein derartiger OFW-Resonator kann zur Messung seiner
Umgebungstemperatur verwendet werden, da seine
Resonanzfrequenz feigen die in Figur 5.1 dargestellte
Temperaturabhängigkeit aufweist.
Auf eine Anregung mit einem HF-Signal in der Nähe seiner Resonanzfrequenz antwortet daher der OFW-Resonator mit einem Signal, dessen Frequenz eine Aussage über die
Umgebungstemperatur liefert.
Für Druckmessungen wird dem OFW-Resonator eine druckabhängige Kapazität Cd in Reihe geschaltet, wie dies in Fig. 2
dargestellt ist. Dabei wird die Kapazitätsänderung eines Kondensators bei Veränderung des Plattenabstandes infolge Druckeinwirkung als Sensoreffekt genutzt. Der Kondensator Cd wird aus einer festen Elektrode und einer vom Druck deformierbaren beweglichen Membran als zweiter Elektrode gebildet . Die feste Elektrode kann dabei beispielsweise eine
metallisierte Glasplatte sein, während die bewegliche
Elektrode durch anisotrope Ätztechnik und Beschichtung als metallisierte Siliziummembran realisiert wird.
Der in Fig. 2 dargestellte Drucksensor weist nun in Bezug auf seine Resonanzfrequenz eine Abhängigkeit von Temperatur und Druck auf, wie dies in Fig. 5.2 dargestellt ist. Um nun auch den Druck exakt bestimmen zu können, wird nun erfindungsgemäß mit einem ersten Sensor zuerst die Temperatur im Pressgut bestimmt und danach bei Auswertung der
Druckmessung die bereits bestimmte Temperatur berücksichtigt. Diese Berücksichtigung ist auf Basis der in Fig.l und Fig.2 dargestellten elektrischen Ersatzschaltbilder durch Anwendung der bekannten mathematischen Zusammenhänge auf einfache Weise durchführbar . Verfügbare OFW-Resonatoren haben in Abhängigkeit vom
Herstellprozess unterschiedliche Frequenzeigenschaften. Neben OFW-Resonatoren mit nur einer ausgeprägten Resonanzfrequenz TYP 1 existieren auch Produkte mit mehreren
Resonanzfrequenzen TYP 2, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Das entsprechende elektrische ersatschaltbild ist in Fig.4 dargestellt, wobei die weiteren Resonanzfrequenzen durch entsprechende Schwingkreise Lpi,Cpi , Rpi ... Lpn, Cpn, Rpn
berücksichtigt werden. Dazu wurde festgestellt, dass die Resonanzfrequenzen
unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, was im
Ersatzschaltbild durch unterschiedliche Werte für die
entsprechenden Schwingkreis-kapazitäten und -Induktivitäten seinen Ausdruck findet. So können bei benachbarten Resonanzfrequenzen die Werte der Kapazitäten und
Induktivitäten erheblich voneinander abweichen,
beispielsweise um den Faktor 10.
Damit wirkt sich aber die Reihenschaltung einer
druckabhängige Kapazität Cd wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, auf die Resonanzfrequenzen völlig unterschiedlich aus. Da sich bei einer Reihenschaltung von Kondensatoren die
Gesamtkapazität gemäß 1/Cges = 1/Cd + 1/ Cpi ergibt, ist die Druckabhängigkeit des Drucksensors dann hoch, wenn das
Verhältnis der druckabhängigen Kapazität Cd zur Kapazität der Resonanzfrequenz klein ist, bzw. ist die Druckabhängigkeit dann klein, wenn die druckabhängige Kapazität Cd groß
gegenüber der Kapazität der Resonanzfrequenz Cpi ist.
Durch Auswahl der Resonanzfrequenz kann daher die
Druckabhängigkeit eines Sensors variiert werden. Diese
Abhängigkeit ist in Fig.6 dargestellt.
Erfindungsgemäß wird dies dazu genutzt, dass Temperatur- und Druckmessung mit einem einzigen OFW-Resonator erfolgen, wobei für Temperatur- und Druckmessung unterschiedliche
Resonanzfrequenzen des OFW-Resonators genutzt werden.

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1. Kombiniertes Temperatur-Druck-Messverfahren mit OFW- Resonatoren als passiven Sensoren, insbesondere zur Messung physikalischer Eigenschaften von
Endlospressgütern wie Spanplatten, dadurch
gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die
Temperatur des Pressgutes ermittelt wird und in einem zweiten Schritt der Druck im Pressgut ermittelt wird, und dass die Ergebnisse der Temperaturmessung bei der
Druckermittlung berücksichtigt werden.
2. Kombiniertes Temperatur-Druck-Messverfahren nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Temperaturmessung mit einem ersten OFW- Sensor erfolgt und die Druckmessung mit einem zweiten OFW-Sensor erfolgt, dem ein druckabhängiger Kondensator in Reihe geschaltet ist.
3. Kombiniertes Temperatur-Druck-Messverfahren nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Temperatur- und Druckmessung mit einem einzigen OFW-Resonator erfolgen, dem ein druckabhängiger Kondensator in Reihe geschaltet ist und dass für Temperatur- und
Druckmessung unterschiedliche Resonanzfrequenzen des
OFW-resonators genutzt werden.
EP11745708.5A 2010-07-28 2011-07-04 Kombiniertes temperatur-druck-messverfahren mit passiven oberflächenwellensensoren Withdrawn EP2598868A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
AT12672010A AT510193B1 (de) 2010-07-28 2010-07-28 Kombiniertes temperatur-druck-messverfahren mit passiven sensoren
PCT/EP2011/061173 WO2012013448A1 (de) 2010-07-28 2011-07-04 Kombiniertes temperatur-druck-messverfahren mit passiven oberflächenwellensensoren

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11745708.5A Withdrawn EP2598868A1 (de) 2010-07-28 2011-07-04 Kombiniertes temperatur-druck-messverfahren mit passiven oberflächenwellensensoren

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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4534223A (en) * 1982-09-29 1985-08-13 Schlumberger Technology Corporation Surface acoustic wave sensors
GB0206705D0 (en) * 2002-03-21 2002-05-01 Transense Technologies Plc Pressure monitor incorporating saw device
DE10215834A1 (de) * 2002-05-10 2003-11-06 Digades Gmbh Reifendrucksensor
US7243547B2 (en) * 2004-10-13 2007-07-17 Honeywell International Inc. MEMS SAW sensor
US7089790B2 (en) * 2004-10-18 2006-08-15 Silverbrook Research Pty Ltd Pressure sensor with laminated membrane
WO2009133050A1 (de) 2008-04-29 2009-11-05 Siemens Ag Österreich Verfahren zur messung physikalischer eigenschaften von endlospressgütern insbesondere von spanplatten

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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