EP4691212A1 - Anordnung zur temperaturkompensation einer ersten komponente eines ersten bauteils - Google Patents

Anordnung zur temperaturkompensation einer ersten komponente eines ersten bauteils

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Publication number
EP4691212A1
EP4691212A1 EP24706402.5A EP24706402A EP4691212A1 EP 4691212 A1 EP4691212 A1 EP 4691212A1 EP 24706402 A EP24706402 A EP 24706402A EP 4691212 A1 EP4691212 A1 EP 4691212A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
magnetic field
arrangement
designed
received signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24706402.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar FRÜHAUF
Raphael KUHNEN
Rebecca PETRICH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of EP4691212A1 publication Critical patent/EP4691212A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N35/00—Magnetostrictive devices
    • H10N35/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N35/00—Magnetostrictive devices

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for temperature compensation of a first component of a first component.
  • Field devices for monitoring and/or determining at least one process variable, for example a chemical or physical variable, of a medium are known in a wide variety of designs from the state of the art. In the context of the present application, in principle all measuring devices or
  • field devices Sensor arrangements that are used close to the process and that provide or process process-relevant information are referred to as field devices, including remote I/Os, radio adapters or generally electronic components that are arranged at the field level.
  • field devices including remote I/Os, radio adapters or generally electronic components that are arranged at the field level.
  • a large number of such field devices are manufactured and sold by companies in the Endress + Hauser Group.
  • field devices are based on the measurement of magnetic fields and the determination and/or ascertainment of the respective process variable and/or parameter based on a variable related to the respective magnetic field.
  • Different types of magnetic field sensors are generally used to detect the magnetic field. The accuracy of such field devices depends to a large extent on the measurement accuracy of the magnetic field sensors.
  • field devices can also include actuators that exert forces under the influence of magnetic fields.
  • Magnetoelectric sensors are used to detect magnetic fields and can be based on the mechanical force coupling of magnetostrictive and piezoelectric materials. Magnetoelectric sensors based on multiferroics are also known. Magnetoelectric actuators, on the other hand, are used to exert a force under the influence of a magnetic field.
  • Magnetostrictive materials are characterized by the fact that a deformation of the material occurs as a result of an applied magnetic field.
  • Joule magnetostriction which is understood to be a change in length as a result of a change in magnetization
  • the Villary effect the inverse magnetostrictive effect, in which a change in the magnetic properties occurs as a result of mechanical stress
  • the Delta-E effect which describes a change in the elastic modulus as a result of a change in magnetization.
  • Magnetostrictive materials are, for example, ferromagnetic transition metals such as iron, nickel or cobalt or their alloys, e.g.
  • Piezoelectric materials are characterized by the change in electrical polarization and thus the occurrence of an electrical voltage as a result of elastic deformation.
  • Piezoelectric materials are, for example, lead zirconate titanate, polyvinylidene fluoride or aluminum nitride.
  • a magnetostrictive material is firmly coupled to a piezoelectric material.
  • the magnetostrictive material experiences a change in length in the direction of the acting magnetic field and/or a change in the modulus of elasticity.
  • the length expansion exerts a force on the piezoelectric material, which leads to a change in polarization and thus to the occurrence of a voltage that can be detected electrically.
  • a change in the modulus of elasticity in turn leads to a changed transmission behavior, which can also be detected.
  • a change in the modulus of elasticity as a result of an applied magnetic field leads to a changed vibration behavior, which can be evaluated, for example, based on a frequency and/or amplitude of the mechanical vibrations.
  • a multi-layer structure which includes at least one layer of the magnetostrictive material, one layer of the piezoelectric material and, if necessary, an electrode for tapping the voltage.
  • the layer structure often has the shape of a strip which is attached at one end. Applying a magnetic field then causes the strip to bend and an electrical voltage signal to appear as the received signal.
  • magnetoelectric sensors Under the influence of a periodic, temporally variable magnetic field with a predeterminable frequency or another suitable excitation signal, magnetoelectric sensors carry out forced oscillations. Resonant oscillations are particularly advantageous because in this case even comparatively small changes in the magnetic field cause comparatively large changes in the sensor behavior.
  • a magnetoelectric sensor is described, for example, in DE 10 2021 109 408 A1.
  • the temperature also has an influence on the electrical voltage signal, since the physical properties of the magnetoelectric sensor are generally temperature-dependent.
  • the effect of temperature on the electrical voltage signal is often undesirable, especially if the magnetoelectric sensor is used in process plants with sometimes strongly varying temperatures.
  • the present invention is based on the object of providing an arrangement which enables compensation of the temperature effect in a simple manner.
  • the object is achieved by an arrangement for temperature compensation of a first component of a first part comprising the first part with the first component, which is mechanically oscillatable and magnetoelectrically designed, an electronic unit which is designed to excite the first component to mechanical oscillations by means of a first excitation signal and to receive the mechanical oscillations of the first component and to convert them into a first received signal, a compensation device which is set up to compensate for an influence of a temperature on the first received signal.
  • the first component is designed to carry out mechanical oscillations when excited by the first excitation signal and has magnetoelectric properties.
  • the first component can be designed in part as a rod or strip attached on one side or as a bridge attached on both sides.
  • the first excitation signal is preferably generated based on the first received signal, in particular a frequency of the first received signal.
  • the first excitation signal can be generated such that the mode of the mechanical oscillations corresponds to a resonance frequency of the first component.
  • the arrangement has a compensation device which makes it possible to compensate for the influence of the temperature on the first received signal.
  • the compensation device is designed to compensate for the influence of the temperature on the first received signal using a difference principle.
  • the first component has a first layer made of a piezoelectric material and a second layer made of a magnetostrictive material or a multiferroic.
  • the first component can be produced, for example, using coating techniques known per se with or without a predetermined substrate; for example, silicon technology processes can be used.
  • the first component is a MEMS element, i.e. a micro-electro-mechanical (MEMS) system.
  • the first layer can be designed in sections in the form of a strip attached on one or both sides.
  • the arrangement preferably has a magnetic field unit which is designed to generate a first magnetic field at least in the region of the first component.
  • the first magnetic field can serve as an offset magnetic field in order to determine changes in the first magnetic field by means of the first component.
  • the electronic unit is designed to use the first received signal to determine a change in the first magnetic field caused by the environment of the first component.
  • the first magnetic field or the change in the first magnetic field is evaluated using the first received signal, which is an electrical voltage signal.
  • the first component can be used as a magnetic field sensor, which is used to determine and/or monitor a process variable of a medium.
  • the compensation device is designed to influence the first component in such a way that within a defined period of time a change in the first magnetic field does not cause a change in the first received signal.
  • the first component is influenced in such a way that for a defined period of time the first component acts as a duplicate of itself.
  • the first component continues to be excited to mechanical vibrations with the first excitation signal and a first received signal is received.
  • the compensation device is configured to repeatedly influence the first component such that within a defined period of time, a change in the first magnetic field does not cause a change in the first received signal.
  • the compensation device is designed to magnetically saturate the first component by means of the first magnetic field unit or a second magnetic field unit within a defined period of time.
  • a change in the first magnetic field does not cause a change in the first received signal in the defined period of time, so that the influence of the temperature on the first received signal can be determined without the influence of a change in the first magnetic field.
  • the compensation device is designed to generate a second magnetic field by means of a second magnetic field unit, which compensates for the first magnetic field within a defined period of time. By compensating for the first magnetic field within a defined period of time, the first received signal can be determined without the influence of the first magnetic field.
  • the arrangement has a second component which is designed as an identical duplicate of the first component, wherein the electronic unit is further designed to excite the second component to mechanical vibrations by means of a second excitation signal and to receive the mechanical vibrations of the second component and convert them into a second reception signal, wherein the second component is arranged such that a change in the first magnetic field does not cause a change in the second reception signal, wherein the compensation device is set up to compensate for an influence of a temperature on the first reception signal by means of the first component and the second component.
  • the second component is designed as an identical duplicate of the first component, i.e. it has the same mechanically oscillatable structure and the same magnetostrictive properties as the first component.
  • the second component is arranged in such a way that a change in the first magnetic field does not cause a change in the second received signal of the second component.
  • the influence of a change in the first magnetic field on the first received signal is constant, while the influence of the temperature on the first received signal varies depending on the temperature. In this way, the influence of the temperature on the first received signal can be compensated by means of the first component and the second component.
  • the second component is arranged at such an angle to the first magnetic field that the second received signal is essentially independent of the first magnetic field.
  • the second Received signal of the second component depends on the angle between the second component and the first magnetic field.
  • such an angle is selected between the second component and the first magnetic field in which the contribution of the first magnetic field to the second received signal is negligible or zero.
  • the second component is arranged adjacent to a magnetic shield, which is designed and/or arranged such that the second component is completely shielded from the first magnetic field.
  • the magnetic shield ensures that the second received signal has no or a negligible contribution from the first magnetic field.
  • the second component is arranged relative to the first magnetic field in such a way that the second component is permanently magnetically saturated. Since the second component is permanently magnetically saturated, the second received signal has no or a constant contribution from the first magnetic field. The second received signal therefore only changes due to the contribution of the temperature.
  • the arrangement has a third non-magnetic component which has substantially the same thermomechanical properties as the first component, wherein the electronic unit is further configured to excite the third component to mechanical vibrations by means of a third excitation signal and to receive the mechanical vibrations of the third component and convert them into a third received signal, wherein the compensation device is configured to compensate for an influence of a temperature on the first received signal by means of the first component and the third component.
  • the third component is designed to be non-magnetic and has essentially the same thermomechanical properties as the first component.
  • the term “essentially the same thermomechanical properties” in the context of this application means that the differences in the thermomechanical properties of the first component and the third component are negligible or small, but known, for compensating for the influence of the temperature on the first received signal. Since the third component is designed to be non-magnetic, the third received signal has no contribution from the first magnetic field. Since the third component has essentially the same thermomechanical properties as the first component the third received signal can be used to compensate for the influence of temperature on the first received signal.
  • Fig. 1a,b two embodiments of the first component.
  • Fig. 2 a first embodiment of the arrangement according to the invention.
  • Fig. 3 a second embodiment of the arrangement according to the invention.
  • Fig. 4 a third embodiment of the arrangement according to the invention.
  • Fig. 5 a fifth embodiment of the arrangement according to the invention.
  • the first component 3 from Fig. 1 a has a first layer 12 made of a piezoelectric material and a second layer 13 made of a magnetostrictive material, which are arranged one above the other and mechanically coupled to one another.
  • the first component 3 is constructed in the form of a layer structure, for example in the form of a MEMS component. In other embodiments, further layers or also a substrate can be present.
  • the first layer 12 made of the piezoelectric material can be designed as a strip in sections.
  • the first component 2 can also have a multiferroic material which has magnetoelectric properties.
  • the first component 3 has at least one electrode 4. At least one electrode 4 can be applied to the first layer 12 made of the piezoelectric material as a first electrode 4a made of an electrically conductive material, which serves to detect a received signal from the first component 2 in the form of an electrical voltage. Preferably, the at least one electrode 4 extends over a large part or essentially completely along a surface of the first component 2 or a piezoelectric layer 12 of the component 2.
  • the first component 3 can be designed in such a way that it has several electrodes.
  • a second electrode can either be provided by the second layer 13 made of the magnetostrictive material, since magnetostrictive materials are typically electrically conductive. Then the electrical voltage between the first electrode 4a and the second layer 13 can be tapped.
  • a separate second Electrode 4b as shown in Fig. 1a, and to tap the electrical voltage between the two electrodes 4a and 4b.
  • the second electrode is designed as a return electrode, which is arranged in an end region of the first component 3 opposite the first electrode 4a.
  • both electrodes 4a and 4b can be applied in different regions of the surface of the first layer 12 made of the piezoelectric material, as shown in Fig. 1b.
  • the first electrode 4a is an excitation electrode and the third electrode 4b is a receiving electrode.
  • the two electrodes 4a and 4b are electrically insulated from one another.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the arrangement 1 according to the invention, which, in addition to the first component 3, has an electronic unit 5 and a compensation device 6.
  • the electronic unit 5 is designed to excite the first component 2 to mechanical vibrations by means of a first excitation signal and to receive the mechanical vibrations of the first component 2 and convert them into a first reception signal.
  • the electronic unit 5 is electrically connected to the at least one electrode 4.
  • the first reception signal is dependent on a magnetic field applied to the component 2 and a temperature.
  • the compensation device 6 is provided for temperature compensation and is set up to compensate for an influence of a temperature on the first reception signal.
  • the arrangement 1 can have a first magnetic field unit 7, which generates a first magnetic field B1 at least in the area of the first component 2.
  • the magnetic field B1 can serve as an offset magnetic field, changes in which can be detected by means of the first received signal.
  • a change in the first magnetic field B1 can be caused by an environment of the first component 3.
  • the first component 3 can be attached to a container in which a medium is located. Based on the first received signal, a process variable, in particular a fill level or limit level, of the medium can be determined and/or monitored.
  • the compensation device 6 in the first embodiment can be designed to influence the first component 2 in such a way that within a defined period of time a change in the first magnetic field B1 does not cause a change in the first received signal, as shown in Fig. 2.
  • the Compensation device 6 can be configured to magnetically saturate the first component 2 by means of the first magnetic field unit 7 or a second magnetic field unit 8 within a defined period of time.
  • the compensation device 6 can be configured to generate a second magnetic field B2 by means of the second magnetic field device 8, which compensates for the first magnetic field B1 within a defined period of time.
  • the first component 2 is excited to mechanical vibrations by means of the electronic unit and the first excitation signal.
  • the electronic unit can be designed to receive the mechanical vibrations of the first component 2 and convert them into a fourth or fifth received signal.
  • the compensation device 6 can be set up to compensate for an influence of a temperature on the first received signal based on the first received signal and the fourth or fifth received signal.
  • the arrangement 1 has a second component 9, which is designed as an identical duplicate of the first component 2.
  • the second component 9 is designed identically to the first component 2.
  • the electronic unit is designed to excite the second component 9 to mechanical vibrations using a second excitation signal and to receive the mechanical vibrations of the second component 9 and convert them into a second reception signal.
  • the compensation device 6 compensates for the influence of the temperature on the first reception signal.
  • the second component 9 is arranged in such a way that a change in the first magnetic field B1 does not cause a change in the second reception signal.
  • the second component 9 is shown in Fig. 3.
  • the second component 9 is arranged adjacent to a magnetic shield 10, which is designed to shield the second component 9 from the first magnetic field B1.
  • Further arrangement possibilities are shown in Fig. 4.
  • the second component 9 can be arranged at such an angle to the first magnetic field B1 that the second received signal is substantially independent of the first magnetic field B1, or can be arranged relative to the first magnetic field B1 such that the second component 9 is permanently magnetically saturated.
  • the second component 9 can be arranged separately from the first component 3, as shown by way of example in Fig. 3, or it can be arranged together with the first component 2 on a common substrate 15 of the component 3, as illustrated in Fig. 4.
  • a third embodiment is shown in Fig. 5.
  • the arrangement 1 has a third component 11.
  • the third component 11 is non-magnetic, i.e. its properties are not influenced by the first magnetic field.
  • the third component 11 has essentially the same thermo-mechanical properties as the first component 2.
  • the third component 11 can be comprised of the first component 3 together with the first component 2, or can be arranged separately from the first component 3.
  • the third component 11 is excited to mechanical oscillations, whereby a third received signal is generated.
  • the compensation device 6 is designed to compensate for an influence of a temperature on the first received signal by means of the first component 2 and the third component 11, in particular based on the first received signal and the third received signal.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung (1) zur Temperaturkompensation einer ersten Komponente (2) eines ersten Bauteils (3) umfassend - das erste Bauteil (3) mit der ersten Komponente (2), welche mechanisch schwingfähig und magnetoelektrisch ausgestaltet ist, - eine Elektronikeinheit (5), welche dazu ausgestaltet ist, die erste Komponente (2) mittels eines ersten Anregesignals zu mechanischen Schwingungen anzuregen und die mechanischen Schwingungen der ersten Komponente (2) zu empfangen und in ein erstes Empfangssignal umzuwandeln, - eine Kompensationsvorrichtung (6), welche dazu eingerichtet ist, einen Einfluss einer Temperatur auf das erste Empfangssignal zu kompensieren.

Description

Anordnung zur Temperaturkompensation einer ersten Komponente eines ersten Bauteils
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturkompensation einer ersten Komponente eines ersten Bauteils.
Feldgeräte zur Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer, beispielsweise chemischen oder physikalischen, Prozessgröße eines Mediums sind in unterschiedlichsten Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden im Prinzip alle Messgeräte bzw.
Sensoranordnungen als Feldgerät bezeichnet werden, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten, also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Komponenten, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von Firmen der Endress + Hauser- Gruppe hergestellt und vertrieben.
Viele unterschiedliche Feldgeräte beruhen auf der Messung magnetischer Felder und der Bestimmung und/oder Ermittlung der jeweiligen Prozessgröße und/oder Kenngröße anhand einer mit dem jeweiligen Magnetfeld in Beziehung stehenden Größe. Zur Detektion des Magnetfelds kommen dabei in der Regel unterschiedliche Arten von Magnetfeldsensoren zum Einsatz. Die Genauigkeit derartiger Feldgeräte hängt in großem Maße von der Messgenauigkeit der Magnetfeldsensoren ab. Darüber hinaus können Feldgeräte auch Aktoren umfassen, welche unter dem Einfluss von Magnetfeldern Kräfte ausüben.
Magnetoelektrische Sensoren dienen der Detektion von Magnetfeldern und können auf der mechanischen Kraftkopplung von magnetostriktiven und piezoelektrischen Materialien basieren. Es sind auch magnetoelektrische Sensoren auf Basis von Multiferroika bekannt. Magnetoelektrische Aktoren hingegen dienen zur Ausübung einer Kraft unter dem Einfluss eines Magnetfelds.
Magnetostriktive Materialien sind dadurch gekennzeichnet, dass in Folge eines angelegten Magnetfelds eine Deformation des Materials auftritt. In diesem Zusammenhang wird zwischen der Joule-Magnetostriktion, unter welcher eine Längenänderung infolge einer Änderung der Magnetisierung verstanden wird, dem Villary-Effekt, dem inversen magnetostriktiven Effekt, bei welchem eine Änderung der magnetischen Eigenschaften in Folge einer mechanischen Spannung auftritt, und dem Delta-E-Effekt, weicher eine Änderung des Elastizitätsmoduls infolge einer Änderung der Magnetisierung beschreibt, unterschieden. Magnetostriktive Materialien sind beispielsweise gegeben durch ferromagnetische Übergangsmetalle, wie Eisen, Nickel oder Cobalt oder deren Legierungen, z. B. Legierungen aus Kobalt und Eisen, aus Gallium und Eisen bzw. Galfenol, oder Terbium, Dysprosium und Eisen bzw. Terfenol, sowie verschiedene weiteren Verbindungen der Übergangsmetalle mit seltenen Erden oder auch verschiedenen ferromagnetischen Gläsern.
Piezoelektrische Materialien sind durch die Änderung der elektrischen Polarisation und somit das Auftreten einer elektrischen Spannung infolge einer elastischen Verformung gekennzeichnet. Piezoelektrische Materialien sind beispielsweise gegeben durch Bleizirkonattitanat, Polyvinylidenfluorid oder Aluminiumnitrid.
Bei einem magnetoelektrischen Sensor ist ein magnetostriktives Material fest an ein piezoelektrisches Material gekoppelt. Infolge eines angelegten magnetischen Felds erfährt das magnetostriktive Material eine Längenänderung in Richtung des einwirkenden Magnetfelds und/oder eine Änderung des Elastizitätsmoduls. Die Längenausdehnung übt eine Kraft auf das piezoelektrische Material aus, welche zu einer Änderung der Polarisation und dadurch zum Auftreten einer Spannung führt, welche elektrisch detektierbar ist. Eine Änderung des Elastizitätsmoduls wiederum führt zu einem geänderten Übertragungsverhalten, welches ebenfalls detektierbar ist. Beispielsweise ist es in diesem Zusammenhang bekannt geworden, mittels des piezoelektrischen Materials mechanische Schwingungen in dem magnetoelektrischen Sensor anzuregen. Eine Änderung des Elastizitätsmoduls infolge eines angelegten Magnetfels führt in diesem Falle zu einem geänderten Schwingungsverhalten, welches beispielsweise anhand einer Frequenz und/oder Amplitude der mechanischen Schwingungen auswertbar ist.
Für den Aufbau eines magnetoelektrischen Sensors sind zahlreiche unterschiedliche mögliche Ausgestaltungen bekannt geworden. In vielen Fällen kommt eine mehrlagige Schichtstruktur zum Einsatz, die zumindest eine Schicht aus dem magnetostriktiven, eine Schicht aus dem piezoelektrischen Material und ggf. eine Elektrode zum Abgreifen der Spannung umfasst. Oft hat die Schichtstruktur die Form eines Streifens, welcher an einem Ende befestigt ist. Durch das Anlegen eines Magnetfelds kommt es dann zu einer Verbiegung des Streifens und zum Auftreten eines elektrischen Spannungssignals als Empfangssignal.
Unter Einfluss eines periodischen, zeitlich variablen Magnetfelds mit einer vorgebbaren Frequenz oder eines anderen geeigneten Anregesignals führen magnetoelektrische Sensoren erzwungene Schwingungen aus. Dabei sind resonante Schwingungen besonders vorteilhaft, da in diesem Falle bereits vergleichsweise kleine Magnetfeldänderungen vergleichsweise große Änderungen des Sensorverhaltens hervorrufen. Ein solcher magnetoelektrischer Sensor ist beispielsweise in der DE 10 2021 109 408 A1 beschrieben. Neben den Magnetfeldänderungen übt auch die Temperatur einen Einfluss auf das elektrische Spannungssignal aus, da die physikalischen Eigenschaften des magnetoelektrischen Sensors in aller Regel temperaturabhängig sind. Der Effekt der Temperatur auf das elektrische Spannungssignal ist jedoch häufig unerwünscht, insbesondere wenn der magnetoelektrische Sensor in Prozessanlagen mit teilweise stark variierenden Temperaturen eingesetzt wird. Nur anhand des elektrischen Spannungssignals ist es jedoch nicht möglich, den Einfluss der Temperatur von dem Einfluss der Magnetfeldänderungen zu trennen.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung bereitzustellen, welche eine Kompensation des Temperatureffekts auf einfache Weise ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Anordnung zur Temperaturkompensation einer ersten Komponente eines ersten Bauteils umfassend das erste Bauteil mit der ersten Komponente, welche mechanisch schwingfähig und magnetoelektrisch ausgestaltet ist, eine Elektronikeinheit, welche dazu ausgestaltet ist, die erste Komponente mittels eines ersten Anregesignals zu mechanischen Schwingungen anzuregen und die mechanischen Schwingungen der ersten Komponente zu empfangen und in ein erstes Empfangssignal umzuwandeln, eine Kompensationsvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Einfluss einer Temperatur auf das erste Empfangssignal zu kompensieren.
Die erste Komponente ist dazu ausgestaltet, unter Anregung mittels des ersten Anregesignals mechanische Schwingungen auszuführen und weist magnetoelektrische Eigenschaften auf. Insbesondere kann die erste Komponente teilweise als einseitig befestigter Stab, Streifen oder als beidseitig befestigte Brücke ausgestaltet sein.
Das erste Anregesignal wird bevorzugt anhand des ersten Empfangssignals, insbesondere einer Frequenz des ersten Empfangssignals, erzeugt. Dabei kann das erste Anregesignal derart erzeugt werden, dass die Mode der mechanischen Schwingungen einer Resonanzfrequenz der ersten Komponente entspricht.
Erfindungsgemäß weist die Anordnung eine Kompensationsvorrichtung auf, welche es ermöglicht, den Einfluss der Temperatur auf das erste Empfangssignal zu kompensieren. Insbesondere ist die Kompensationsvorrichtung dazu ausgestaltet, unter Nutzung eines Differenzprinzips den Einfluss der Temperatur auf das erste Empfangssignal zu kompensieren. In einer Ausgestaltung weist die erste Komponente eine erste Schicht aus einem piezoelektrischen Material und eine zweite Schicht aus einem magnetostriktiven Material, oder ein Multiferroikum auf. Die erste Komponente kann beispielsweise mittels an sich bekannter Beschichtungstechniken mit oder ohne vorbestimmtes Substrat hergestellt werden, beispielsweise können Prozesse der Siliziumtechnologie angewendet werden. In einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem ersten Bauteil um ein MEMS-Element, also um ein mikro-elektro-mechanisches (MEMS) System. Insbesondere die erste Schicht kann abschnittsweise in Form eines einseitig oder beidseitig befestigten Streifens ausgestaltet sein.
Bevorzugt weist die Anordnung eine Magnetfeldeinheit auf, welche dazu ausgestaltet ist, zumindest im Bereich der ersten Komponente ein erstes Magnetfeld zu erzeugen. Das erste Magnetfeld kann als Offset-Magnetfeld dienen, um Änderungen des ersten Magnetfelds mittels des ersten Bauteils zu bestimmen.
In einerweiteren Ausgestaltung ist die Elektronikeinheit dazu ausgestaltet, anhand des ersten Empfangssignals eine durch eine Umgebung des ersten Bauteils hervorgerufene Änderung des ersten Magnetfelds zu bestimmen. Das erste Magnetfeld bzw. die Änderung des ersten Magnetfelds wird anhand des ersten Empfangssignals, welches ein elektrisches Spannungssignal ist, ausgewertet. Beispielsweise kann das erste Bauteil als Magnetfeldsensor eingesetzt werden, welcher zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums dient.
In einer ersten Ausführungsform ist die Kompensationsvorrichtung dazu eingerichtet, die erste Komponente derart zu beeinflussen, dass innerhalb eines definierten Zeitraums eine Änderung des ersten Magnetfelds keine Änderung des ersten Empfangssignals bewirkt. In der ersten Ausführungsform wird die erste Komponente derart beeinflusst, dass für einen definierten Zeitraum die erste Komponente als Duplikat seiner selbst agiert. Während des definierten Zeitraums wird die erste Komponente weiterhin mit dem ersten Anregesignal zu mechanischen Schwingungen angeregt und ein erstes Empfangssignal empfangen. Indem innerhalb des definierten Zeitraums die erste Komponente nicht von einer Änderung des ersten Magnetfelds beeinflusst wird, kann der Einfluss der Temperatur auf das erste Empfangssignal ohne Beitrag der Änderung des ersten Magnetfelds bestimmt werden. Der Beitrag des ersten Magnetfelds zum ersten Empfangssignal ist somit konstant. Ggf. ist der Beitrag des ersten Magnetfelds zum ersten Empfangssignal bekannt. Somit kann der Einfluss der Temperatur auf das erste Empfangssignal kompensiert werden. Bevorzugt ist die Kompensationsvorrichtung dazu eingerichtet, die erste Komponente wiederholt derart zu beeinflussen, dass innerhalb eines definierten Zeitraums eine Änderung des ersten Magnetfelds keine Änderung des ersten Empfangssignals bewirkt. In einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform ist die Kompensationsvorrichtung dazu eingerichtet, die erste Komponente mittels der ersten Magnetfeldeinheit oder einer zweiten Magnetfeldeinheit innerhalb eines definierten Zeitraums magnetisch zu sättigen. Aufgrund der (vorübergehenden) magnetischen Sättigung der ersten Komponente bewirkt eine Änderung des ersten Magnetfelds keine Änderung des ersten Empfangssignals im definierten Zeitraum, so dass der Einfluss der Temperatur auf das erste Empfangssignal ohne Einfluss einer Änderung des ersten Magnetfelds bestimmt werden kann.
In einer alternativen Weiterbildung der ersten Ausführungsform ist die Kompensationsvorrichtung dazu eingerichtet, mittels einer zweiten Magnetfeldeinheit ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, welches das erste Magnetfeld innerhalb eines definierten Zeitraums kompensiert. Indem das erste Magnetfeld innerhalb eines definierten Zeitraums kompensiert wird, kann das erste Empfangssignal ohne Einfluss des ersten Magnetfelds bestimmt werden.
In einer zweiten Ausführungsform weist die Anordnung eine zweite Komponente auf, welche als baugleiches Duplikat der ersten Komponente ausgestaltet ist, wobei die Elektronikeinheit ferner dazu ausgestaltet ist, die zweite Komponente mittels eines zweiten Anregesignals zu mechanischen Schwingungen anzuregen und die mechanischen Schwingungen der zweiten Komponente zu empfangen und in ein zweites Empfangssignal umzuwandeln, wobei die zweite Komponente derart angeordnet ist, dass eine Änderung des ersten Magnetfelds keine Änderung des zweiten Empfangssignals bewirkt, wobei die Kompensationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Einfluss einer Temperatur auf das erste Empfangssignal mittels der ersten Komponente und der zweiten Komponente zu kompensieren.
Die zweite Komponente ist als baugleiches Duplikat der ersten Komponente ausgestaltet, weist also denselben mechanisch schwingfähigen Aufbau und dieselben magnetostriktiven Eigenschaften wie die erste Komponente auf. Jedoch ist die zweite Komponente so angeordnet, dass eine Änderung des ersten Magnetfelds keine Änderung des zweiten Empfangssignals der zweiten Komponente bewirkt. Der Einfluss einer Änderung des ersten Magnetfelds auf das erste Empfangssignal ist konstant, während der Einfluss der Temperatur auf das erste Empfangssignal je nach Temperatur variiert. Auf diese Weise kann der Einfluss der Temperatur auf das erste Empfangssignal mittels der ersten Komponente und der zweiten Komponente kompensiert werden.
In einer Weiterbildung der zweiten Ausführungsform ist die zweite Komponente in einem solchen Winkel zum ersten Magnetfeld angeordnet, dass das zweite Empfangssignal im Wesentlichen unabhängig vom ersten Magnetfeld ist. Typischerweise ist das zweite Empfangssignal der zweiten Komponente abhängig von dem Winkel zwischen der zweiten Komponente und dem ersten Magnetfeld. Bevorzugt wird ein solcher Winkel zwischen der zweiten Komponente und dem ersten Magnetfeld gewählt, in dem der Beitrag des ersten Magnetfelds zum zweiten Empfangssignal vernachlässigbar oder null ist.
In einer alternativen Weiterbildung der zweiten Ausführungsform ist die zweite Komponente benachbart zu einer magnetischen Abschirmung angeordnet, welche derart ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass die zweite Komponente von dem ersten Magnetfeld vollständig abgeschirmt ist. Mittels der magnetischen Abschirmung wird erreicht, dass das zweite Empfangssignal keinen oder einen vernachlässigbaren Beitrag des ersten Magnetfelds aufweist.
In einerweiteren alternativen Weiterbildung der zweiten Ausführungsform ist die zweite Komponente derart relativ zu dem ersten Magnetfeld angeordnet, dass die zweite Komponente permanent magnetisch gesättigt ist. Da die zweite Komponente permanent magnetisch gesättigt ist, weist das zweite Empfangssignal keinen oder einen konstanten Beitrag des ersten Magnetfelds auf. Das zweite Empfangssignal ändert sich somit nur durch den Beitrag der Temperatur.
In einer dritten Ausführungsform weist die Anordnung eine dritte nicht-magnetische Komponente auf, welche im Wesentlichen dieselben thermomechanischen Eigenschaften aufweist wie die erste Komponente, wobei die Elektronikeinheit ferner dazu ausgestaltet ist, die dritte Komponente mittels eines dritten Anregesignals zu mechanischen Schwingungen anzuregen und die mechanischen Schwingungen der dritten Komponente zu empfangen und in ein drittes Empfangssignal umzuwandeln, wobei die Kompensationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Einfluss einer Temperatur auf das erste Empfangssignal mittels der ersten Komponente und der dritten Komponente zu kompensieren.
Die dritte Komponente ist nicht-magnetisch ausgestaltet und weist im Wesentlichen dieselben thermomechanischen Eigenschaften auf wie die erste Komponente. Der Begriff „im Wesentlichen dieselben thermomechanischen Eigenschaften“ bedeutet im Rahmen dieser Anmeldung, dass die Unterschiede in den thermomechanischen Eigenschaften der ersten Komponente und der dritten Komponente für die Kompensation des Einflusses der Temperatur auf das erste Empfangssignal vernachlässigbar oder klein, aber bekannt, sind. Da die dritte Komponente nicht-magnetisch ausgestaltet ist, weist das dritte Empfangssignal keinen Beitrag des ersten Magnetfelds auf. Da die dritte Komponente im Wesentlichen dieselben thermomechanischen Eigenschaften wie die erste Komponente aufweist, kann das dritte Empfangssignal zur Kompensation des Einflusses der Temperatur auf das erste Empfangssignal genutzt werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand der nachfolgenden Figuren Fig. 1- 5 näher erläutert. Sie zeigen:
Fig. 1a,b: zwei Ausgestaltungen des ersten Bauteils.
Fig. 2: eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung.
Fig. 3: eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung.
Fig. 4: eine dritte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung.
Fig. 5: eine fünfte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung.
In Fig. 1 a,b sind zwei bevorzugte Ausgestaltungen für das erste Bauteil 3 gezeigt. Das erste Bauteil 3 aus Fig. 1 a weist eine erste Schicht 12 aus einem piezoelektrischen Material und eine zweite Schicht 13 aus einem magnetostriktiven Material auf, welche übereinander angeordnet und mechanisch miteinander gekoppelt sind. Das erste Bauteil 3 ist in Form einer Schichtstruktur, beispielsweise in Form eines MEMS-Bauteils aufgebaut. In anderen Ausgestaltungen können weitere Schichten oder zudem ein Substrat vorhanden sein. Die erste Schicht 12 aus dem piezoelektrischen Material kann abschnittsweise als Streifen ausgestaltet sein. Anstelle der ersten Schicht 12 und der zweiten Schicht 13 kann die erste Komponente 2 auch ein Multiferroikum aufweisen, welches magnetoelektrische Eigenschaften aufweist.
Vorzugsweise weist das erste Bauteil 3 mindestens eine Elektrode 4 auf. Auf der ersten Schicht 12 aus dem piezoelektrischen Material kann mindestens eine Elektrode 4 als erste Elektrode 4a aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebracht sein, welche zum Erfassen eines Empfangssignals von der ersten Komponente 2 in Form einer elektrischen Spannung dient. Vorzugsweise erstreckt sich die mindestens eine Elektrode 4 über einen Großteil oder im Wesentlichen vollständig entlang einer Oberfläche der ersten Komponente 2 bzw. einer piezoelektrischen Schicht 12 der Komponente 2. Das erste Bauteil 3 kann so ausgestaltet sein, dass es mehrere Elektroden aufweist. Eine zweite Elektrode kann entweder durch die zweite Schicht 13 aus dem magnetostriktiven Material gegeben sein, da magnetostriktive Materialien typischerweise elektrisch leitfähig sind. Dann kann die elektrische Spannung zwischen der ersten Elektrode 4a und der zweiten Schicht 13 abgegriffen werden. Es ist aber ebenfalls denkbar, eine separate zweite Elektrode 4b vorzusehen, wie in Fig. 1 a gezeigt, und die elektrische Spannung zwischen den beiden Elektroden 4a und 4b abzugreifen.
In der in Fig. 1a gezeigten Ausgestaltung ist die zweite Elektrode als Rückelektrode ausgestaltet, welche in einem der ersten Elektrode 4a gegenüberliegenden Endbereich des ersten Bauteils 3 angeordnet ist. Alternativ können beide Elektroden 4a und 4b in unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche der ersten Schicht 12 aus dem piezoelektrischen Material aufgebracht sein, wie in Fig. 1 b gezeigt. Dabei handelt es sich bei der ersten Elektrode 4a um eine Anregeelektrode und bei der dritten Elektrode 4b um eine Empfangselektrode. Die beiden Elektroden 4a und 4b sind elektrisch voneinander isoliert.
Fig. 2 zeigt erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung 1 , welche neben dem ersten Bauteil 3, eine Elektronikeinheit 5 und eine Kompensationsvorrichtung 6 aufweist. Die Elektronikeinheit 5 ist dazu ausgestaltet, die erste Komponente 2 mittels eines ersten Anregesignals zu mechanischen Schwingungen anzuregen und die mechanischen Schwingungen der ersten Komponente 2 zu empfangen und in ein erstes Empfangssignal umzuwandeln. Insbesondere ist die Elektronikeinheit 5 mit der mindestens einen Elektrode 4 elektrisch verbunden. Das erste Empfangssignal ist dabei abhängig von einem an der Komponente 2 anliegenden Magnetfeld und einer Temperatur. Zur Temperaturkompensation ist die Kompensationsvorrichtung 6 vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, einen Einfluss einer Temperatur auf das erste Empfangssignal zu kompensieren.
Optional kann die Anordnung 1 eine erste Magnetfeldeinheit 7 aufweisen, welche zumindest im Bereich der ersten Komponente 2 ein erstes Magnetfeld B1 erzeugt. Das Magnetfeld B1 kann als Offset-Magnetfeld dienen, dessen Änderungen mittels des ersten Empfangssignals detektierbar sind. Eine Änderung des ersten Magnetfelds B1 kann durch eine Umgebung des ersten Bauteils 3 hervorgerufen werden. Beispielsweise kann das erste Bauteil 3 an einem Behältnis befestigt sein, in welchem sich ein Medium befindet. Anhand des ersten Empfangssignals kann eine Prozessgröße, insbesondere ein Füllstand oder Grenzstand, des Mediums bestimmt und/oder überwacht werden.
Um den Einfluss der Temperatur auf das erste Empfangssignal zu kompensieren, werden drei alternative Ausführungsformen vorgeschlagen.
So kann die Kompensationsvorrichtung 6 in der ersten Ausführungsform dazu ausgestaltet sein, die erste Komponente 2 derart zu beeinflussen, dass innerhalb eines definierten Zeitraums eine Änderung des ersten Magnetfelds B1 keine Änderung des ersten Empfangssignals bewirkt, wie in Fig. 2 gezeigt. Beispielsweise kann die Kompensationsvorrichtung 6 dazu eingerichtet sein, die erste Komponenten 2 mittels der ersten Magnetfeldeinheit 7 oder einer zweiten Magnetfeldeinheit 8 innerhalb eines definierten Zeitraums magnetisch zu sättigen. Alternativ kann die Kompensationsvorrichtung 6 dazu eingerichtet sein, mittels der zweiten Magnetfeldeinrichtung 8 ein zweites Magnetfeld B2 zu erzeugen, welches das erste Magnetfeld B1 innerhalb eines definierten Zeitraums kompensiert.
Während des definierten Zeitraums, in dem die erste Komponente 2 magnetisch gesättigt oder das erste Magnetfeld B1 kompensiert wird, wird die erste Komponente 2 mittels der Elektronikeinheit und des ersten Anregesignals zu mechanischen Schwingungen angeregt. Die Elektronikeinheit kann dazu ausgestaltet sein, die mechanischen Schwingungen der ersten Komponente 2 zu empfangen und in ein viertes oder fünftes Empfangssignal umzuwandeln. Die Kompensationsvorrichtung 6 kann dazu eingerichtet sein, anhand des ersten Empfangssignals und des vierten oder fünften Empfangssignals einen Einfluss einer Temperatur auf das erste Empfangssignal zu kompensieren.
In der zweiten Ausführungsform weist die Anordnung 1 eine zweite Komponente 9 auf, welche als baugleiches Duplikat der ersten Komponente 2 ausgestaltet ist. Insbesondere ist die zweite Komponente 9 identisch zur ersten Komponente 2 ausgestaltet. Die Elektronikeinheit ist dazu ausgestaltet ist, die zweite Komponente 9 mittels eines zweiten Anregesignals zu mechanischen Schwingungen anzuregen und die mechanischen Schwingungen der zweiten Komponente 9 zu empfangen und in ein zweites Empfangssignal umzuwandeln. Anhand der ersten Komponente 2 und der zweiten Komponente 9, insbesondere anhand des ersten Empfangssignals und des zweiten Empfangssignals, kompensiert die Kompensationsvorrichtung 6 den Einfluss der Temperatur auf das erste Empfangssignal. Dabei ist die zweite Komponente 9 derart angeordnet, dass eine Änderung des ersten Magnetfelds B1 keine Änderung des zweiten Empfangssignals bewirkt.
Eine Möglichkeit der Anordnung der zweiten Komponente 9 ist in Fig. 3 gezeigt. Die zweite Komponente 9 ist benachbart zu einer magnetischen Abschirmung 10 angeordnet, welche dazu ausgestaltet ist, die zweite Komponente 9 von dem ersten Magnetfeld B1 abzuschirmen. Weitere Möglichkeiten der Anordnung sind in Fig. 4 gezeigt. So kann die zweite Komponente 9 in einem solchen Winkel zum ersten Magnetfeld B1 angeordnet sein, dass das zweite Empfangssignal im Wesentlichen unabhängig vom ersten Magnetfeld B1 ist oder relativ zu dem ersten Magnetfeld B1 angeordnet ist, dass die zweite Komponente 9 permanent magnetisch gesättigt ist. Die zweite Komponente 9 kann separat vom ersten Bauteil 3 angeordnet sein, wie beispielhaft in Fig. 3 gezeigt, oder sie kann zusammen mit der ersten Komponente 2 auf einem gemeinsamen Substrat 15 des Bauteils 3 angeordnet sein, wie in Fig. 4 illustriert. Eine dritte Ausführungsform ist in Fig. 5 gezeigt. In diesem Fall weist die Anordnung 1 eine dritte Komponente 11 auf. Die dritte Komponente 11 ist nicht-magnetisch, d.h. sie wird durch das erste Magnetfeld nicht in ihren Eigenschaften beeinflusst. Darüber hinaus weist die dritte Komponente 11 im Wesentlichen dieselben thermomechanischen Eigenschaften wie die erste Komponente 2 auf. Die dritte Komponente 11 kann gemeinsam mit der ersten Komponente 2 vom ersten Bauteil 3 umfasst sein, oder separat vom ersten Bauteil 3 angeordnet sein. Mittels eines dritten Anregesignals wird die dritte Komponente 11 zu mechanischen Schwingungen angeregt, wobei ein drittes Empfangssignal erzeugt wird. Die Kompensationsvorrichtung 6 ist dazu eingerichtet, einen Einfluss einer Temperatur auf das erste Empfangssignal mittels der ersten Komponente 2 und der dritten Komponente 11 , insbesondere anhand des ersten Empfangssignals und des dritten Empfangssignals, zu kompensieren.
Bezugszeichenliste
1 Anordnung
2 erste Komponente
3 erstes Bauteil
4 Elektrode
4a erste Elektrode
4b zweite Elektrode
5 Elektronikeinheit
6 Kompensationsvorrichtung
7 erste Magnetfeldeinheit
8 zweite Magnetfeldeinheit
9 zweite Komponente
10 magnetische Abschirmung
11 dritte Komponente
12 erste Schicht
13 zweite Schicht
14 Substrat
15 zweites Bauteil
B1 erstes Magnetfeld
B2 zweites Magnetfeld

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (1) zur Temperaturkompensation einer ersten Komponente (2) eines ersten Bauteils (3) umfassend das erste Bauteil (3) mit der ersten Komponente (2), welche mechanisch schwingfähig und magnetoelektrisch ausgestaltet ist, eine Elektronikeinheit (5), welche dazu ausgestaltet ist, die erste Komponente (2) mittels eines ersten Anregesignals zu mechanischen Schwingungen anzuregen und die mechanischen Schwingungen der ersten Komponente (2) zu empfangen und in ein erstes Empfangssignal umzuwandeln, eine Kompensationsvorrichtung (6), welche dazu eingerichtet ist, einen Einfluss einer Temperatur auf das erste Empfangssignal zu kompensieren.
2. Anordnung (1) nach Anspruch 1 , wobei die erste Komponente (2) eine erste Schicht aus einem piezoelektrischen Material und eine zweite Schicht aus einem magnetostriktiven Material oder ein Multiferroikum aufweist.
3. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die Anordnung (1) eine erste Magnetfeldeinheit (7) aufweist, welche dazu ausgestaltet ist, zumindest im Bereich der ersten Komponente (2) ein erstes Magnetfeld (B1) zu erzeugen.
4. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Elektronikeinheit (5) dazu ausgestaltet ist, anhand des ersten Empfangssignals eine durch eine Umgebung des ersten Bauteils (3) hervorgerufene Änderung des ersten Magnetfelds (B1) zu bestimmen.
5. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Kompensationsvorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, die erste Komponente (2) derart zu beeinflussen, dass innerhalb eines definierten Zeitraums eine Änderung des ersten Magnetfelds (B1) keine Änderung des ersten Empfangssignals bewirkt.
6. Anordnung (1) nach Anspruch 5, wobei die Kompensationsvorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, die erste Komponente (2) mittels der ersten Magnetfeldeinheit (7) oder einer zweiten Magnetfeldeinheit (8) innerhalb eines definierten Zeitraums magnetisch zu sättigen.
7. Anordnung (1) nach Anspruch 5, wobei die Kompensationsvorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, mittels einer zweiten Magnetfeldeinheit (8) ein zweites Magnetfeld (B2) zu erzeugen, welches das erste Magnetfeld (B1) innerhalb eines definierten Zeitraums kompensiert.
8. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Anordnung (1) eine zweite Komponente (9) aufweist, welche als baugleiches Duplikat der ersten Komponente (2) ausgestaltet ist, wobei die Elektronikeinheit (5) ferner dazu ausgestaltet ist, die zweite Komponente (9) mittels eines zweiten Anregesignals zu mechanischen Schwingungen anzuregen und die mechanischen Schwingungen der zweiten Komponente (9) zu empfangen und in ein zweites Empfangssignal umzuwandeln, wobei die zweite Komponente (9) derart angeordnet ist, dass eine Änderung des ersten Magnetfelds (B1) keine Änderung des zweiten Empfangssignals bewirkt, wobei die Kompensationsvorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, einen Einfluss einer Temperatur auf das erste Empfangssignal mittels der ersten Komponente (2) und der zweiten Komponente (9) zu kompensieren.
9. Anordnung (1) nach Anspruch 8, wobei die zweite Komponente (9) in einem solchen Winkel zum ersten Magnetfeld (B1) angeordnet ist, dass das zweite Empfangssignal im Wesentlichen unabhängig vom ersten Magnetfeld (B1) ist.
10. Anordnung (1) nach Anspruch 8, wobei die zweite Komponente (9) benachbart zu einer magnetischen Abschirmung (10) angeordnet ist, welche derart ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass die zweite Komponente (9) von dem ersten Magnetfeld (B1) vollständig abgeschirmt ist.
11 . Anordnung (1 ) nach Anspruch 8, wobei die zweite Komponente (9) derart relativ zu dem ersten Magnetfeld (B1) angeordnet ist, dass die zweite Komponente (9) permanent magnetisch gesättigt ist.
12. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Anordnung (1) eine dritte nicht-magnetische Komponente (11) aufweist, welche im Wesentlichen dieselben thermomechanischen Eigenschaften aufweist wie die erste Komponente (2), wobei die Elektronikeinheit (5) ferner dazu ausgestaltet ist, die dritte Komponente (11) mittels eines dritten Anregesignals zu mechanischen Schwingungen anzuregen und die mechanischen Schwingungen der dritten Komponente (11) zu empfangen und in ein drittes Empfangssignal umzuwandeln, wobei die Kompensationsvorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, einen Einfluss einer Temperatur auf das erste Empfangssignal mittels der ersten Komponente (2) und der dritten Komponente (11) zu kompensieren.
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