FI127021B - Anturi, mittalaite ja mittausmenetelmä - Google Patents
Anturi, mittalaite ja mittausmenetelmä Download PDFInfo
- Publication number
- FI127021B FI127021B FI20145503A FI20145503A FI127021B FI 127021 B FI127021 B FI 127021B FI 20145503 A FI20145503 A FI 20145503A FI 20145503 A FI20145503 A FI 20145503A FI 127021 B FI127021 B FI 127021B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- radio frequency
- chamber
- measuring
- measuring cell
- sample
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
- G01N22/04—Investigating moisture content
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
- G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/662—Constructional details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/221—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance by investigating the dielectric properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/04—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
- G01R27/06—Measuring reflection coefficients; Measuring standing-wave ratio
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2617—Measuring dielectric properties, e.g. constants
- G01R27/2635—Sample holders, electrodes or excitation arrangements, e.g. sensors or measuring cells
- G01R27/2658—Cavities, resonators, free space arrangements, reflexion or interference arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2617—Measuring dielectric properties, e.g. constants
- G01R27/2635—Sample holders, electrodes or excitation arrangements, e.g. sensors or measuring cells
- G01R27/267—Coils or antennae arrangements, e.g. coils surrounding the sample or transmitter/receiver antennae
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/28—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P7/00—Resonators of the waveguide type
- H01P7/005—Helical resonators; Spiral resonators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
- G01R31/11—Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
Anturi, mittalaite ja mittausmenetelmä
Ala
Keksinnön kohteena on anturi, mittalaite ja mittausmenetelmä.
Tausta
Kierukkaresonaattorissa on kierukanmuotoinen johdin (helix), joka on sähköä johtavassa kammiossa. Kierukkaresonaattorin radiotaajuinen resonanssi riippuu muun muassa kierukanmuotoisen johtimen sisässä olevan aineen permittiivisyydestä. Tunnetussa tekniikassa kierukkaresonanssia on käytetty esimerkiksi kosteuden mittaukseen. Julkaisussa Roussy G. et ai.: ‘Micro-wave broadband permittivity measurement with a multimode helical resonator for studying catalysts’, Measurement Science and Technology, vol. 12, no. 4, Apr. 2001, pp. 542-547, ISSN 0957-0233, doi:10.1088/0957-0233/12/4/321, EPOQUENET NPL XP020063166 kerrotaan mikroaaltojen laajakaistaisesta permittiivisyysmittauksesta käyttäen monimoodista kierreresonaattoria katalyytin tutkimista varten. Patenttijulkaisussa CA 2065811 A1 (ATOMIC ENERGY OF CANADA LTD [CA]) 11 lokakuu 1993 (11.10.1993) kerrotaan menetelmästä ja laitteesta mitata materiaalien dielektrisiä ominaisuuksia. Patenttijulkaisussa US 5864239 A (ADAMS HORST [DE] et ai.) 26 tammikuu 1999 (26.01.1999) kerrotaan laitteesta mitata jauhoista massavirtaa. Patenttijulkaisussa WO 0216931 A1 (ABB OFFSHORE SYSTEMS LTD [GB]) 28 helmikuu 2002 (28.02.2002) kerrotaan erilaisten fluidien suhteellisten osuuksien mittaamisesta putkessa.
Kierukkaresonanssia hyödyntävien mittalaitteiden kammioissa esiintyy kuitenkin voimakkaitakin hajakenttiä, mikä heikentää mittauskentän laatua ja huonontaa mittaustulosta. Muutenkin on olemassa tarve kehittää kierukan-muotoista johdinta hyödyntävää resonanssimittausta.
Lyhyt selostus
Keksinnön tavoitteena on toteuttaa parannettu ratkaisu. Tämän saavuttaa vaatimuksen 1 mukainen anturi. Keksinnön kohteena on myös vaa- timuksen 5 mukainen laite. Keksinnön kohteena on myös vaatimuksen 9 mukainen menetelmä.
Keksinnön edullisia suoritusmuotoja kuvataan epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.
Keksinnön mukaisella laitteella ja menetelmällä saavutetaan useita etuja. Kierukkajohtimen päiden aiheuttamaa hajakenttää voidaan vähentää tai se voidaan eliminoida. Sähkökenttä saadaan tunkeutumaan näytteeseen tehokkaasti ja ratkaisu mahdollistaa suhteellisesti matalan mittaustaajuuden käytön.
Kuvioluettelo
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1 esittää esimerkkiä anturista ja mittalaitteesta, kuvio 2 esittää toista esimerkkiä anturista, kuvio 3 esittää kolmatta esimerkkiä anturista, kuvio 4 esittää esimerkkiä suojarakenteista, joilla vähennetään ympäristön ja mittauskammion välisiä häiriöitä; kuvio 5 esittää esimerkkiä kammion ulkopuolisesta kapasitiivisesta kytkennästä; kuvio 6 esittää esimerkkiä kammion ulkopuolisesta induktiivisesta kytkennästä; kuvio 7 esittää esimerkkiä kartiomaisesta mittauskennosta; kuvio 8 esittää esimerkkiä simulaatiokäyristä; kuvio 9 esittää esimerkkiä mittaus-ja ohjausosasta; kuvio 10A esittää esimerkkiä sähkökentän kenttäviivoista mittauskennossa kuvion 1 mukaisella kytkennällä alimmalla resonanssilla; kuvio 10B esittää esimerkkiä sähkökentän kenttäviivoista mittauskennossa kuvion 1 mukaisella kytkennällä toiseksi alimmalla resonanssilla; ja kuvio 11 esittää esimerkkiä menetelmän vuokaaviosta.
Suoritusmuotojen kuvaus
Seuraavat suoritusmuodot ovat esimerkinomaisia. Vaikka selitys voi viitata "erääseen, suoritusmuotoon eri kohdissa, tämä ei välttämättä tarkoita, että jokainen sellainen viittaus on samaan suoritusmuotoon tai että piirre pätee vain yhteen suoritusmuotoon, vaan eri suoritusmuotojen yksittäisiä piirteitä voidaan myös yhdistää muiden suoritusmuotojen aikaansaamiseksi.
Tarkastellaan aluksi esimerkkiä mittausanturista ja mittauslaitteesta kuvion 1 avulla. Radiotaajuisen signaalin lähde 100 syöttää radiotaajuista signaalia tuloelementtiin 102, joka käsittää esimerkiksi koaksiaaliliittimen tai mik-roliuskarakenteen tai jonkin muun siirtojohdinrakenteen. Eräässä suoritusmuodossa radiotaajuinen lähde 100 voi pyyhkäistä mitattavan taajuusalueen yli. Eräässä suoritusmuodossa mittaus perustuu itsevärähtelyyn, missä anturiin tuleva ja siitä lähtevä radiotaajuinen signaali on kytketty vahvistavaan elementtiin siten, että syntyy värähtelypiiri, joka värähtelee anturiresonanssin taajuudella. Radiotaajuisen signaalin lähde 100 voi käsittää esimerkiksi jänniteohja-tun puolijohdeoskillaattorin (Voltage Controlled Oscillartor, VCO), digitaalisesti ohjattavan radiosyntetoijan (Direct Digital Synthesizer, DDS) tai vastaavan. Tuloelementistä 102 radiotaajuinen signaali siirtyy kammioon 104, jonka kuorirakenne 106 käsittää sähköä johtavan materiaalin koko alallaan. Sähköä johtava materiaali voi olla esimerkiksi metallia kuten alumiinia tai messinkiä näihin kuitenkaan rajoittumatta. Kuorirakenne 106 voi olla kokonaan sähköä johtava, kuorirakenteen 106 sisäpinta on sähköäjohtava, kuorirakenteen 106 ulkopinta on sähköä johtava, kuorirakenteen 106 sisäosa on sähköä johtava, kuorirakenteen 106 ulkopinta on sähköä johtava tai jokin näiden yhdistelmä. Kammion 104 tehtävä on estää radiotaajuisen signaalin vuotaminen ympäristöön ja ympäristön radiotaajuisen häiriön vuotaminen kammioon 104.
Tuloelementti 102 voi käsittää radiotaajuista signaalia johtavan ulokkeen 140, joka voi ulottua kammioon 104. Ulokkeen 140 pituus voi olla esimerkiksi noin 10 mm tai lyhyempi. Radiotaajuinen signaali voidaan siirtää radiotaajuisen signaalin lähteestä 100 esimerkiksi koaksiaalikaapelilla kammioon 102, johon ulottuva uloke 140 voi mainitun koaksiaalikaapelin sisäjohdin. Uloke 140 voi olla myös mikroliuska tai jokin muu siirtoväline. Radiotaajuisen signaalin siirto radiotaajuisen signaalin lähteestä 100 tuloelementtiin 102 voi daan tehdä muutoinkin kuin koaksiaalikaapelilla, koska siirtotapa sinänsä ei ole oleellinen.
Laite käsittää mittauskennon 108, joka on sijoitettu tai on sijoitettavissa kammion 104 sisään. Eräässä suoritusmuodossa mittauskenno 108 voi olla avoin tai suljettava mittausastia, joka täytetään mitattavalla näytteellä 130 mittausta varten. Mittausastia voidaan tyhjentää seuraavaa mittausta varten. Eräässä suoritusmuodossa mittauskenno 108 voi olla putkimainen rakenne, jonka sisällä on ontelo, joka on mittauskennon 108 ainakin osittain sisälleen sulkema tila 132. Ontelon poikkileikkaus voi olla kulmikas kuten neliöllä tai yleensäkin monikulmiolla, tai poikkileikkaus voi olla pyöreä ympyrän tai ellipsin tapaan. Mittauskenno 108 voi olla osa putkimaista rakennetta 120, joka jatkuu kammion 104 ulkopuolelle, ja mittauskenno 108 on se putkimaisen rakenteen 120 osa, joka on kammion 104 sisällä. Putkimaisen mittauskennon 108 ontelossa voi mitattava näyte 130 virrata jatkuvana tai diskreettinä virtana. Mittauskennon 108 seinämärakenne 112 on sähköä johtamatonta ainetta. Sähköä johtamaton aine voi olla esimeriksi muovia, keräämiä tai lasia.
Laite käsittää myös kierukkajohtimen 110, joka sijaitsee mittauskennon 108 yhteydessä. Tyypillisesti kierukkajohdin 110 on muualla kuin mittauskennon 108 sisäänsä sulkemassa tilassa 132, vaikka kierukkajohdin 110 voi eräässä suoritusmuodossa ollakin mittauskennon 108 sisäpinnalla. Koska kierukkajohdin 110 ei ole mittauskennon 108 sisäänsä sulkemassa tilassa 132, kierukkajohdin 110 ei myöskään estä näytteen 130 virtausta mittauskennossa 108 eikä haittaa mittauskennon 108 täyttämistä näytteellä 130. Kierukkajohdin 110 on nimensä mukaisesti sähköä johtavaa ainetta, joka voi olla metallia kuten alumiinia, kuparia, hopeaa tai kultaa. Kierukkajohdin 110 toimii kierukkare-sonaattorin perustana. Kierukkajohdin 110 on kierukka, joka muodostaa kierteen eli heliksin (helix). Kierroksia kierteessä voi olla yksi tai useampi. Mitä enemmän kierroksia on, sitä matalammalla taajuudella alin resonanssitaajuus on. Kierukkajohdin 110 saa aikaan kierukkajohtimen 110 kierteen sisälle kierukkajohtimen 110 pituusakselin suuntaisen sähkökentän, joka tunkeutuu tehokkaasti kierukkajohtimen 110 sähkökentän sisällä olevan mittauskennon 108 ja näytteen 130 sisään.
Kuvion 1 mukaisessa suoritusmuodossa kierukkajohdin 110 on molemmista päistään 114, 116 suljettu suhteessa sähköä johtavaan kuorirakenteeseen 106. Tällöin kierukkajohdin 110 on kytketty galvaanisesti kammion 104 kuorirakenteeseen 106. Tuloelementin 102 uloke 140 on kytketty siis kie-rukkajohtimen 110 kammioon 104 oikosuljettuun päähän 114. Vastaavasti läh-töelementin 118 uloke 124 on kytketty kierukkajohtimen 110 kammioon 104 oikosuljettuun päähän 116. Näin oikosuljetuissa ja maadoitetuissa kierukkajohtimen 110 päissä 114, 116 on radiotaajuinen virta maksimissaan ja jännite minimissään, ja sähkökentän voimakkuus on nolla, jolloin kierukkajohtimien päihin 114, 116 ei muodostu häiritsevään hajakenttää. Tämä parantaa mittaustarkkuutta.
Eräässä suoritusmuodossa kierukkajohdin 110 voi käsittää mittauskennon ympärille kierretyn metallinauhan. Nauhamainen rakenne voi olla upotettu mittauskennon 108 seinämärakenteeseen 112.
Eräässä suoritusmuodossa kierukkajohdin 110 voi käsittää mittauskennon 108 ympärille pinnoitetun johtimen. Pinnoitus voidaan suorittaa esimerkiksi elektrolyysillä, höyrystämällä tai sputteroimalla.
Eräässä suoritusmuodossa kierukkajohtimeen 110 muodostuu useita resonansseja, joissa kierukkajohtimen 110 pituus on alimmalla resonanssi-taajuudella puoli aallonpituutta λ/2 ja seuraavalla resonanssilla koko aallonpituus λ. Yleisesti resonanssiaallonpituuksille ja kierukkajohtimen 110 pituudelle P pätee: P = Ν*(λ/2), missä N on kokonaisluku 1, 2, 3, ....Eräässä suoritusmuodossa kierukkajohtimen 110 leveys voi olla esimerkiksi noin 1 mm - 1 cm.
Mittauskenno 108 ja kierukkajohdin 110 ovat sijoitettavissa kammion 104 sisään. Kierukkajohtimen 110 molempien päiden 114, 116 kytkennälli-nen suhde kammion 104 kuorirakenteeseen 106 on samanlainen. Kuvion 1 esimerkissä kierukkajohdin 110 on kytketty molemmista päistään 114, 116 galvaanisesti kuorirakenteeseen 106.
Kun kierukkajohtimeen 110 kytketään radiotaajuinen signaali, siihen muodostuu radiotaajuinen virta, joka alkaa resonoida yhdellä tai useammalla kierukkajohtimesta 110 johtuvalla kierukkaresonanssilla (helix resonance). Mainitun yhden tai useamman kierukkaresonanssin taajuus riippuu kierukka- johtimen 100 vaikutuspiiriin kuuluvassa mittauskennossa 108 olevasta näytteestä 130.
Kierukkajohtimessa 110 värähtelevä radiotaajuinen virta detektoi-daan radiotaajuisen signaalin lähtöelementillä 118 ja joka siirtää radiotaajuista resonanssia vastaavan signaalin mittaus-ja ohjausosaan 122. Mittalaite mittaa mittauskennossa 108 olevaa näytettä kierukkajohtimeen 110 muodostuneen resonoivan radiotaajuisen virran taajuudella. Resonoivaa taajuutta vastaava aallonpituus voi olla suurempi kuin kammion 104 suurin sisätilamitta. Tällaisella matalalla taajuudella vältetään rakeisen näytteen 130 aiheuttama säteilyn sironta ja saadaan aikaan hyvä tunkeutuvuus näytteeseen 130. Lähtöelementti 118 voi käsittää radiotaajuista signaalia johtavan ulokkeen 124, joka voi ulottua kammioon 104. Ulokkeen 124 pituus voi olla noin 10 mm tai lyhyempi, jolloin radiotaajuisen resonanssisignaalin kytkeytyminen lähtöelementtiin 118 on tehokasta. Radiotaajuinen resonanssisignaali voidaan siirtää resonoivasta kierukkajohtimesta 110 mittaus-ja ohjausosaan 122 esimeriksi koaksiaalikaapelilla, jonka sisäjohdin voi olla kammioon 104 ulottuva uloke 124. Uloke 124 voi olla myös mikroliuska tai jokin muu vastaava rakenne. Lisäksi radiotaajuisen signaalin siirto lähtöelementistä 118 mittaus-ja ohjausosaan 122 voidaan tehdä muutoinkin kuin koaksiaalikaapelilla, koska siirtotapa sinänsä ei ole oleellinen.
Mittaus-ja ohjausosa 122 mittaa mittauskennossa 108 olevaa näytteen 130 yhtä tai useampaa ominaisuutta radiotaajuisen signaalin resonanssi-taajuuden, resonanssin Q-arvon ja/tai signaalin tason perusteella. Yhden tai useamman resonanssitaajuuden perusteella voidaan määrittää näytteen 130 esimerkiksi veden määrä, vesipitoisuus, kosteus tai muu vastaava. Veteen liittyvä ominaisuus voidaan mitata, koska veden suhteellinen permittiivisyys εΓ on tavallisesti suurempi (εΓ = 81) kuin esimerkiksi sähköä johtamattomien, kiinteiden aineiden suhteellinen permittiivisyys (alle 10). Täten resonanssitaajuus muuttuu lähinnä vain näytteessä 130 olevan veden suhteellisen osuuden mukaan. Näin myös kuiva-ainepitoisuus on mahdollista määrittää. Sovellusalueena voi olla biomateriaalien kosteusmittaus, jätelietteen kuiva-ainepitoisuusmittaus näihin kuitenkaan rajoittumatta. Mittauksilla voidaan mää rittää myös kaasun määrä nesteessä, veden määrä kaasussa, veden määrä öljyssä, öljyn määrä vedessä, öljyn määrä alkoholissa, alkoholin määrä öljyssä. Yleisesti ottaen mittauksella voidaan määrittää kahden tai useamman aineen sekoitusuhteet ja/tai kahden tai useamman aineen määrät.
Mittaus- ja ohjausosa 122 voi käsittää ainakin yhden prosessorin 700 ja ainakin yhden muistin 702, joka sisältää tietokoneohjelmakoodin (ks. kuvio 7). Mainittu ainakin yksi muisti 700 yhdessä mainitun ainakin yhden prosessorin 702 ja tietokoneohjelmakoodin kanssa voi toteuttaa mittalaitteessa suoritettavat mittaus-ja ohjausoperaatiot. Mittaus-ja ohjausosa 122 voi ohjata radiotaajuisen signaalin lähteen 100 tuottamaan radiotaajuinen signaali tu-loelementille 102. Mittaus-ja ohjausosa 122 voi sitten mitata näytteen 130 ainakin yhden ominaisuuden ainakin yhden resonanssitaajuuden perusteella.
Kuvion 1 mukaisessa suoritusmuodossa tuloelementin 102 radiotaajuista signaalia syöttävä uloke 140 on silmukkakytkennällä galvaanisesti kytketty kuorirakenteeseen 106. Näin uloke 140 on oikosuljettu kierukkajohtimen 110 kautta kuorirakenteeseen 106 siten, että muodostuu syöttösilmukka, joka kytkee radiotaajuisen signaalin induktiivisesti kierukkajohtimeen 110. Tällöin tuloelementin 102 radiotaajuista signaalia syöttävän siirtolinjan maajohdin on kytketty kammion 104 kuorirakenteeseen 106.
Tyypillisesti siirtolinjan ulkojohdin, joka on radiotaajuista signaalia kuljettavan keskijohtimen ympärillä, on kytketty kammion 104 kuorirakenteeseen 106. Siirtolinjan keskijohtimella on galvaaninen yhteys tuloelementin 102 ulokkeeseen 140. Eräässä suoritusmuodossa ulokkeen 140 pituus silmukka-kytkennässä voi olla noin 10 mm tai lyhyempi. Tämä tarkoittaa siis ulok-keen140 pituutta kammion 104 sisällä tuloelementistä 102 kierukkajohtimeen 110, joka on kytketty kammion kuorirakenteeseen 106. Silmukkakytkennässä ulokkeen 140 pituus voi olla esimerkiksi vaakasuorassa noin 5 mm ja pystysuorassa noin 2 mm. Silmukan koko ei kuitenkaan ole näihin mittoihin rajoittunut.
Kuvion 1 mukaisessa suoritusmuodossa myös lähtöelementin 118 uloke 140 on silmukkakytkennällä galvaanisesti kytketty kuorirakenteeseen 106 induktiivisen kytkennän muodostamiseksi resonoivaan kierukkajohtimeen 110. Tällöin lähtöelementin 118 radiotaajuista signaalia vastaanottavan siirto-linjan maajohdin on kytketty kammion 104 kuorirakenteeseen 106. Tällöin siir-tolinjan ulkojohdin, joka on radiotaajuista signaalia kuljettavan keskijohtimen ympärillä, on tyypillisesti kytketty kammion 104 kuorirakenteeseen 106. Siirto-linjan keskijohtimella puolestaan on galvaaninen yhteys lähtöelementin 118 ulokkeeseen 124. Eräässä suoritusmuodossa ulokkeen 124 pituus silmukka-kytkennässä voi olla noin 10 mm tai lyhyempi. Tämä tarkoittaa siis ulokkeen 124 pituutta kammion 104 sisällä tuloelementistä 118 kierukkajohtimeen 110, joka on kytketty kammion kuorirakenteeseen 106. Silmukkakytkennässä ulokkeen 124 pituus voi olla esimerkiksi vaakasuorassa noin 5 mm ja pystysuorassa noin 2 mm. Silmukan koko ei kuitenkaan ole näihin mittoihin rajoittunut.
Kuvio 2 esittää kapasitiivista kytkeytymistä. Tässä suoritusmuodossa kierukkajohdin 110 on molemmista päistään 114, 116 avoin suhteessa sähköä johtavaan kuorirakenteeseen 106. Edelleen tässä suoritusmuodossa tu-loelementin 102 uloke 140 ei ole galvaanisesti kytketty kierukkajohtimeen 110 eikä kammion kuorirakenteeseen 106. Tuloelementin 102 radiotaajuista signaalia syöttävän siirtolinjan maajohdin on kuitenkin kytketty kammion 104 kuoreen 106. Tuloelementin 102 uloke 140 on lähellä kierukkajohtimen 110 päätä 114, mistä syystä radiotaajuisen signaalin kytkeytyminen ulokkeesta 140 kierukkajohtimen 110 päähän 114 tapahtuu kapasitiivisesti. Tällainen kytkentä keskittää myös kierukkajohtimen 110 pään 114, 116 hajakenttää ulokkeeseen 140, 124, jolloin hajakenttä ei vaikuta niin paljon materiaalimittaukseen.
Kammiokytkeytyminen tapahtuu koko kierukkajohtimeen 110, jos uloke 140 on kauempana kierukkajohtimesta 110. Termit kammiokytkeytyminen ja kapasitiivinen kytkeytyminen ovat alan ammatti-ihmiselle sinänsä selviä ja määrittävät kytkeytymistavan selvästi ilman että ulokkeen 140 ja kierukkajohtimen 110 pään 114 etäisyyttä tarvitsee määritellä. Lisäksi kytkeytymisalue tai -kohta (kierukkajohtimen pää 114 vai koko kierukkajoh-din/kierukkajohtimen keskiosa) kierukkajohtimessa 110 selvittää kytkeytymistavan eroa. Kapasitiivinen kytkeytyminen suoraan kierukkajohtimen 110 päähän on voimakkaampi kuin kammiokytkeytyminen, joka tapahtuu kammiossa 104 olevan hajakentän kautta, ja tuottaa sen vuoksi tehokkaasti laadullisesti paremman mittaussignaalin. Eräässä suoritusmuodossa ulokkeen 140 ja kie-rukkajohtimen 110 pään 114 välinen etäisyys on pienempi noin 10 mm tai pienempi. Eräässä suoritusmuodossa ulokkeen 140 ja kierukkajohtimen 110 pään 114 välinen etäisyys on noin 5 mm tai pienempi. Eräässä suoritusmuodossa ulokkeen 140 ja kierukkajohtimen 110 pään 114 välinen etäisyys on noin 3 mm tai pienempi.
Eräässä suoritusmuodossa, joka on kuvion 1 suoritusmuotoa yleisempi ja jota kuviot 1 ja 2 esittävät, radiotaajuisen signaalin tuloelementti 102 voi kytkeä radiotaajuista signaalia suorakytkennällä kierukkajohtimen 110 yhteen päähän 114. Radiotaajuisen signaalin lähtöelementti 118 kytkeytyy radiotaajuiseen sähkökenttään suorakytkennällä kierukkaresonaattorin 110 toisesta päästä 116. Suorakytkentä tarkoittaa syötettävän radiotaajuisen signaalin kytkeytymistä suoraan kierukkajohtimen 110 päähän 114. Kuvion 1 induktiivisessa kytkeytymisessä tuloelementin 102 uloke 140 on galvaanisesti silmukkakyt-kennällä kytketty kierukkajohtimen 110 päähän 114, joka on puolestaan kytketty kammion 104 maatettuun kuorirakenteeseen 106. Kuvion 2 kapasitiivisessa kytkennässä suorakytkentä perustuu siihen, että tuloelementin 102 uloke 140 on kapasitiivisen kytkennän määrittelemällä tavalla lähellä kierukkajohtimen 110 päätä 114. Vastaavalla tavalla voidaan käsittää kammiossa 104 olevan sähkökentän suorakytkeytyminen lähtöelementtiin 118.
Kuvion 2 mukaisessa eräässä suoritusmuodossa tuloelementin 102 uloke 140 voi olla kiinnitetty kytkentäkappaleeseen 200, joka on sähköä johtamatonta materiaalia. Kytkentäkappale 200 on toiselta puoleltaan kiinnitetty kierukkajohtimen 110 päähän 114 ja näin kytkentäkappale 200 pitää ulokkeen 140 ja kierukkajohtimen 110 pään 114 välisen etäisyyden hallittuna ja ainakin lähes muuttumattomana lämpötilan ja tärinän vaikutuksen alaisenakin, mikä parantaa tasomittaustarkkuutta. Kytkentäkappale 200 voi olla esimerkiksi muovia, keräämiä tai lasia. Kytkentäkappale 200 voidaan kiinnittää esimerkiksi liimalla. Kytkentäkappaleen 200 kiinnitys voi ulottua myös mittauskammion 108 ulkopinnalle. Lähtöelementin 118 uloke 124 voi myös olla samalla tavalla kuin tuloelementinkin 102 uloke 140 kiinnitetty kytkentäkappaleeseen 200, joka on sähköä johtamatonta materiaalia.
Eräässä suoritusmuodossa, jota kuvio 3 esittää, laite käsittää radiotaajuisen signaalin tuloelementin 102, joka on sijoitettu kammion 104 kuorirakenteen 106 yhteyteen kierukkajohtimen 110 pituusakseliin nähden kohtisuorassa suunnassa kierukkajohtimen 110 päiden 114 ja 116 väliselle alueelle ja joka kytkee kammiokytkennällä radiotaajuisen signaalin kammiossa 104 olevan hajakentän kautta kierukkaresonaattoriin 110. Kuten jo aiemmin on selitetty, kammiokytkentä poikkeaa kapasitiivisesta kytkennästä. Kuvion 3 mukaisessa suoritusmuodossa kierukkajohdin 110 on molemmista päistään 114, 116 suljettu suhteessa sähköä johtavaan kuorirakenteeseen 106. Tällöin kierukka-johdin 110 on kytketty galvaanisesti kammion 104 kuorirakenteeseen 106.
Kuvion 3 mukaisessa suoritusmuodossa radiotaajuisen signaalin lähtöelementti 118 voi olla sijoitettu kammion 104 kuorirakenteen 106 yhteyteen kierukkajohtimen 110 pituusakseliin nähden kohtisuorassa suunnassa tuloelementtiin 102 nähden eri puolelle ja lähtöelementti 118 vastaanottaa kammiokytkennällä radiotaajuisen sähkökentän kammiosta 104. Eräässä suoritusmuodossa tuloelementti 102 ja lähtöelementti 118 voivat olla myös rinnakkain samalla kammion 104 sivulla.
Eräässä suoritusmuodossa laite mittaa mittauskennossa 108 olevaa näytettä 130 aallonpituudella, joka on mittauskennossa 108 olevan näytteen 130 raekokoa R suurempi. Raekoolla voidaan tarkoittaa rakeen halkaisijaa.
Kuvio 4 esittää erästä suoritusmuotoa, jossa kammion 104 jatkeena kammion 104 läpi menevän putkimaisen rakenteen 120 yhteydessä mittaus-kammion 108 ulkopuolella on sähköä johtavasta aineesta olevat suojakuoret 400. Suojakuoret 400 voivat olla putkimaisia osia putkimaisen rakenteen 120 ympärillä ulkopinnalla, rakenteen 120 sisällä tai rakenteen 120 sisäpinnalla. Suojakuorien 400 katkotaajuus (cut off frequency) on korkeampi kuin kammiossa 104 syntyvä korkein taajuus, jolloin kammiosta 104 ei pääse vuotamaan radiotaajuista elektromagneettista säteilyä ulos eikä ympäristön häiriöllistä radiotaajuista sähkömagneettista säteilyä pääse myöskään resonaattoriin. Suojakuoret 400 parantavat resonanssin Q-arvoa (Quality-arvo, laatuarvo) ja tekevät mittauksesta immuunin ulkopuolisille sähkömagneettisille häiriöille.
Kuvio 5 esittää tuloelementin 102 ja kierukkajohtimen 110 välistä kapasitiivista kytkentää, joka on periaatteeltaan samanlainen kuin kuvion 2 kytkentä. Tässäkin suoritusmuodossa kierukkajohtimen 110 pää 114 voi ulottua kammion 104 ulkopuolelle kammiossa 104 olevan aukon 520 kautta. Myös lähtöelementti 118 ja siihen liittyvä uloke 124 voidaan kytkeä samalla tavalla kuin kuvioiden 5 ja 6 tuloelementti 102 ja uloke 140.
Kuvio 6 esittää tuloelementin 102 ja kierukkajohtimen 110 välistä induktiivista kytkentää, joka on periaatteeltaan samanlainen kuin kuvion 1 kytkentä. Kuvion 6 mukaisessa suoritusmuodossa kierukkajohtimen 110 pää 114 voi ulottua kammion 104 ulkopuolelle kammiossa 104 olevan aukon 520 kautta.
Kuvio 7 esittää erästä suoritusmuotoa, jossa putkimaisen rakenteen 120 sisällä oleva ontelo 500 on laajeneva näytteen virtaussuunnassa, joka on merkitty kuvaan 7 nuolella. Tällöin ei mittauskammio 108 eikä putkimainen rakenne 120 tukkeennu näytteen takia ollenkaan tai niin helposti kuin tasapaksu putkimainen rakenne 120.
Kuvio 8 esittää esimerkkiä tässä hakemuksessa kuvatulla ratkaisulla tehdystä simulaatiosta, käyrä 600, ja perinteisellä tavalla tehdystä mittauksesta, käyrä 602. Mittauskenno 108 on tässä mittauksessa ollut halkaisijaltaan 75 mm ja kierrejohdin 110 on ollut kolme kierrosta mittauskennon 108 ympärillä. Pystyakselilla on radiotaajuisen signaalin vaimennus resonaattorissa desibe-liasteikolla ja vaaka-akselilla on taajuus 0:sta 800 MHz:iin asti. Kuten käyristä 600, 602 havaitaan, hakemuksessa esitetyn ratkaisun kaikki neljä resonanssia ovat hyvin selkeät ja samanmuotoiset. Resonanssien huiput ovat ainakin lähes samalla korkeudella ja resonanssihuippujen puoliarvoleveys on kapea. Tunnetun tekniikan mukaisessa eli perinteisessä mittauksessa ensimmäinen resonanssi ei ole ollenkaan havaittava ja ennen toista resonanssia esiintyy voimakas vaimennus. Kolmas resonanssi on tunnetulla tekniikalla kaikkein heikoiten havaittavissa, mikä johtuu siitä, että tämä resonanssitaajuus ei kytkeydy kunnolla. Neljäs resonanssi on haljennut keskeltä epäsymmetriseksi, jolloin Q- arvon tarkka määritys ei ole mahdollista. Simulaattorin tulokset on voitu todentaa myös mittauksilla.
Yllä esitetty mittaus voidaan toteuttaa prosessiputkesta siten, että putken sisään ei tunkeudu mitään virtausestettä eli anturi muodostuu vain suorasta sileästä putken osasta. Mittaus toimii myös hyvin epähomogeenisilla materiaaleilla ilman, että materiaalikappaleen paikka mittauskennon 108 poikki-leikkausalueella vaikuttaa mittaustulokseen.
Mittauslaite voidaan kytkeä muoviputkien ja letkujen sisällä virtaa-vien materiaalien mittaukseen tekemällä anturista ”clamp on” -versio, joka voidaan asentaa katkaisematta letkua. Molemmista päistään avoin kierukkajohdin kiedotaan putken ympärille ja muu laitteisto voidaan koota osina putken ympärille katkaisematta putkea. Toinen mahdollinen suoritusmuoto on työntää erillinen muoviputki mittakennon 108 sisään, jolloin mittakenno ei ole alttiina pro-sessipaineille.
Kierukkajohtimellisen anturin vaste voi sisältää suuren määrän re-sonanssitaajuuksia, jolloin materiaalin johtokyvyn vaikutuksen kompensointi on mahdollista käyttämällä ainakin kahta resonanssia, joiden taajuudet poikkeavat toisistaan. Mittaus-ja ohjausosa 122 voi tällä tavalla määrittää ainakin kahden taajuudeltaan erillisen resonanssin tasojen ja/tai hyvyysluvun perusteella mitattavan materiaalin johtokyvyn. Mittaus-ja ohjausosa 122 voi käyttää mainittua johtokykyä näytteen 130 ainakin yhden ominaisuuden määrittämisessä.
Tavallisesti taajuuksien on poikettava toisistaan oleellisesti eli mittauslaitteen taajuusresoluutiota enemmän. Resonanssien intensiteetit riippuvat sähköä johtavan materiaalin johtokyvystä resonanssitaajuuden funktiona. Mitä suurempi voimakkuusero kahden eri taajuisen resonanssin välillä on, sitä suurempi näytteen 130 johtokyky on. Esimerkiksi kuvion 6 simulaatiossa näytteen 130 sähköjohtavuus on ollut pieni.
Kaksiparametrimittaus mahdollistaa materiaalin kahden ominaisuuden (esimerkiksi kosteuden ja tiheyden) mittauksen. Tällöin voidaan mitata sekä ainakin kaksi seuraavista: resonanssitaajuus, mainitun ainakin yhden resonanssitaajuuden taso ja resonanssitaajuuden Q-arvo.
Kaksiparametrimittauksessa voidaan käyttää resonaattorin reso-nanssitaajuuden lisäksi toisena parametrina signaalin tasoa ja/tai Q-arvoa ti-heyskompensointialgoritmin saamiseksi kosteusmittaukselle.
Syntyvien resonanssien vasteet mittauskennon virtaussuunnassa voivat olla joko yksihuippuisia tai monihuippuisia. Mikäli valitaan resonanssi, jonka vaste on kaksihuippuinen, mahdollistetaan virtausnopeuden mittaus autokorrelaation avulla. Jos mittauskennon 108 sisäpoikkipinta-ala tunnetaan, mikä on tavallista, voidaan myös näytteen ainemäärävirtaus mitata autokorrelaation avulla.
Mikäli käytetään resonanssia, jonka vaste on herkkä pituussuunnassa kierrejohtimen 110 keskellä ja epäherkkä kierrejohtimen päissä, ratkaisu on mahdollisimman yksiselitteinen ja vuoto ulos anturista on minimaalinen. Avoimien päiden tapauksessa sähkökenttä on suurimmillaan kierrejohtimen 110 päissä 114, 116 lähellä ulosmenoputkea, jolloin ulkoinen häirintä katkotaa-juusputkista 400 huolimatta voi olla suurempi kuin oikosuljetussa mallissa. Lisäksi kierrejohtimen 110 avoimet päät 114, 116 voivat vaikuttaa kierrejohtimen 110 avulla muodostettuun resonanssitaajuuteen.
Kuvio 9 esittää mittaus- ja ohjausosaa 122, joka käsittää yhden tai useamman muistin 700 ja yhden tai useamman prosessorin 702. Lisäksi mittaus- ja ohjausosa 122 käsittää yhden tai useamman sopivan tietokoneohjelman mittalaitteen mittausten suorittamiseksi ja mittalaitteen ohjaamiseksi.
Kahden alimman resonanssin sähkökenttäkuviot on esitetty kuvioissa 10A ja 10B. Kuvion 10A sähkökenttä vastaa kuvion 1 kytkennässä alinta resonanssia. Kuvion 10B sähkökenttä vastaa kuvion 1 kytkennässä toiseksi alinta resonanssia. Sähkökenttä on putkimaisen mittauskennon pituusakselin suuntainen molemmissa tapauksissa. Kuvioiden 10A ja 10B perusteella on helppo nähdä, että resonaattorin syöttäminen tunnetun tekniikan mukaisella kammiokytkennällä kammioon 104 ei onnistu helposti edes näillä kahdella aaltomuodolla, koska sähkökentän suunta on niissä toisistaan selvästi poikkeava ja osittain 90 asteen kulmassa. Tämä selittää kuvassa 8 näkyvät heikot kytkeytymiset eräillä resonansseilla. Ylemmillä resonansseilla aaltomuodot ovat vielä monimutkaisempia. Suoraan kierukkajohtimeen 110 syötettäessä tätä ongel maa ei ole, koska kierukkajohtimen 110 pää 114 on aina joko oikosulussa tai avoin.
Kuvio 11 esittää esimerkkiä menetelmästä. Askeleessa 800 kytketään radiotaajuisen signaalin tuloelementillä 102 kammioon 104, joka käsittää sähköä johtavasta aineesta olevan kuorirakenteen 106, radiotaajuista signaalia, jonka aallonpituus on suurempi kuin kammion 104 suurin sisätilamitta, kammioon 104 kierukkaresonanssin muodostamiseksi kammioon 104 kammiossa 104 olevan mittauskennon 108 kierukkajohtimen 110 avulla, jonka kierukkajohtimen 110 molempien päiden 114, 116 kytkennällinen suhde kammion 104 kuorirakenteeseen 106 on sama, mittauskennon 108 kuorirakenteen 112 ollessa sähköä johtamatonta ainetta. Askeleessa 802 detektoidaan radiotaajuisen signaalin lähtöelementillä 124 kammioon 104 muodostunutta radiotaajuista sähkökenttää ja välitetään radiotaajuinen signaali mitattavaksi.
Kun mittalaite käsittää ainakin yhden prosessorin 702 ja ainakin yhden muistin 700, johon on tallennettuna tietokoneohjelma, tietokoneohjelma ja muisti 700 voivat mainitun ainakin yhden prosessorin 702 kanssa saada mittalaitteen suorittamaan ainakin osan mittalaitteessa tarvittavista operaatiosta.
Tietokoneohjelma voidaan sijoittaa tietokoneohjelman jakeluväli-neelle sen jakelua varten. Tietokoneohjelman jakeluväline on luettavissa tieto-jenkäsittelylaitteella, ja se voi koodata tietokoneohjelmakäskyt ohjata mittalaitteen toimintaa.
Jakeluväline puolestaan voi olla sinänsä tunnettu ratkaisu tietokoneohjelman jakelemiseksi, esimerkiksi tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva media, ohjelmantallennusmedia, tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva muisti, tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva ohjelmiston jakelupakkaus, tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva signaali, tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva tietoliikennesignaali tai tietojenkäsittelylaitteella luettavissa oleva kompressoitu ohjelmistopakkaus.
Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut niihin, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten puitteissa.
Claims (9)
1. Anturi mittauskennossa olevan näytteen mittaamista varten, missä anturi käsittää kierukkajohtimen (110), joka on molemmista päistään oiko-suljettu kuorirakenteeseen (106) ja joka sijaitsee mittauskennon (108) yhteydessä muualla kuin mittauskennon (108) sisäänsä sulkemassa tilassa, mittauskennon (108) kuorirakenteen (112) ollessa sähköä johtamatonta ainetta; kammion (104), jonka sisään mittauskenno (108) ja ainakin osa kie-rukkajohtimesta (110) ovat sijoitettavissa ja joka käsittää sähköä johtavasta aineesta olevan kuorirakenteen (106), ja kierukkajohtimen (110) molempien päiden (114, 116) kytkennällinen suhde kammion (104) kuorirakenteeseen (106) on sama, tunnettu siitä, että sähköä johtavat suojarakenteet (400), jotka on sovitettu olemaan päästämättä radiotaajuista säteilyä ulos ja ympäristön radiotaajuista säteilyä resonaattoriin, kammiosta (104) ulos ulottuvassa putkimaisessa rakenteessa (120), joka käsittää mittauskennon (108); radiotaajuisen signaalin tuloelementin (102), joka on sovitettu kytkemään silmukkakytkennällä radiotaajuisen signaalin induktiivisesti kierukka-johtimeen (110) kammiossa (104) ainakin yhden kierukkaresonanssin muodostamiseksi kierukkajohtimeen (110); ja radiotaajuisen signaalin lähtöelementin (124), joka on vasteellinen kierukkajohtimen (110) ainakin yhdelle kierukkaresonanssille muodostamalla silmukkakytkennällä induktiivisen kytkennän resonoivaan kierukkajohtimeen (110) ja joka on sovitettu välittämään radiotaajuista signaalia mitattavaksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturi, tunnettu siitä, että anturi käsittää radiotaajuisen signaalin tuloelementin (102), joka on sovitettu kytkemään radiotaajuista signaalia suorakytkennällä kierukkajohtimen (110) yhteen päähän (114); ja radiotaajuisen signaalin lähtöelementin (124), joka on sovitettu ottamaan vastaan radiotaajuisen signaalin suorakytkennällä kierukka-resonaattorin (110) toisesta päästä (116).
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturi, tunnettu siitä, että anturi on sovitettu toimimaan aallonpituudella, joka on mittauskennossa (108) olevan näytteen suurinta raekokoa (R) suurempi.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturi, tunnettu siitä, että anturi käsittää näytteen (130) virtaussuunnassa laajenevaonteloisen putkimaisen rakenteen (120) ja mittauskennon (108).
5. Laite mittauskennossa olevan näytteen mittaamista varten, tunnettu siitä, että laite käsittää vaatimuksen 1 mukaisen anturin, radiotaajuisen signaalin lähteen (100) ja mittaus-ja ohjausosan (122); radiotaajuisen signaalin lähde (100) on sovitettu tuottamaan radiotaajuinen signaali tuloelementille (102); ja mittaus-ja ohjausosa (122) on sovitettu mittaamaan näytteen (130) ainakin yksi ominaisuus ainakin yhden resonanssitaajuuden perusteella.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että mittaus- ja ohjausosa (122) on sovitettu määrittämään ainakin kahden resonanssiin liittyvän parametrin arvot ja muodostamaan määritettyjen parametrien arvojen perusteella ainakin kaksi näytteen (130) ominaisuutta.
7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että mittaus-ja ohjausosa (122) on sovitettu määrittämään ainakin kahden taajuudeltaan erillisen resonanssin tasojen tai hyvyysluvun perusteella mitattavan materiaalin johtokyvyn, ja mittaus- ja ohjausosa (122) on sovitettu käyttämään mainittua johtokykyä näytteen (130) ainakin yhden ominaisuuden määrittämisessä.
8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että, mittaus- ja ohjausosa (122) käsittää ainakin yhden prosessorin; ja ainakin yhden muistin, joka sisältää tietokoneohjelmakoodin, mainittu ainakin yksi muisti yhdessä mainitun ainakin yhden prosessorin ja tietokoneohjelmakoodin kanssa ollessa sovitettu aiheuttamaan mittalaitteen: kytkemään tuloelementin (102) kautta kammioon (104), joka käsittää sähköä johtavasta aineesta olevan kuorirakenteen (106), radiotaajuista signaalia, jonka aallonpituus on suurempi kuin kammion (104) suurin sisätila-mitta, kierukkaresonanssin muodostamiseksi kammiossa (104) olevan mittauskennon (108) kierukkajohtimen (110) avulla, jonka kierukkajohtimen (110) molempien päiden (114, 116) kytkennällinen suhde kammion (104) kuorirakenteeseen (106) on sama, mittauskennon (108) kuorirakenteen (112) ollessa sähköä johtamatonta ainetta; detektoimaan radiotaajuisen signaalin lähtöelementillä (124) kammioon (104) muodostunutta radiotaajuista sähkökenttää; määrittämään näytteen (130) ainakin yksi ominaisuus ainakin yhden resonanssitaajuuden perusteella.
9. Menetelmä mittauskennossa olevan näytteen mittaamista varten, tunnettu siitä, että kytketään (800) radiotaajuinen signaali, jonka aallonpituus on suurempi kuin kammion (104) suurin sisätilamitta, tuloelementin (102) silmukka-kytkennällä induktiivisesti kierukkajohtimeen (110) kammiossa (104), joka käsittää sähköä johtavasta aineesta olevan kuorirakenteen (106) ja jolla on sähköä johtavat suojarakenteet (400), jotka eivät päästä radiotaajuista säteilyä ulos ja ympäristön radiotaajuista säteilyä resonaattoriin, kammiosta (104) ulos ulottuvassa putkimaisessa ja mittauskennon (108) käsittävässä rakenteessa (120), joka käsittää mittauskennon (108), kierukkaresonanssin muodostamiseksi mittauskennon (108) kierukkajohtimen (110) avulla, jonka molempien päiden (114, 116) kytkennällinen suhde kammion (104) kuorirakenteeseen (106) on sama siten, että kierukkajohdin (110) on molemmista päistään oiko-suljettu kuorirakenteeseen (106) ja, mittauskennon (108) kuorirakenteen (112) ollessa sähköä johtamatonta ainetta; detektoidaan (802) radiotaajuisen signaalin lähtöelementillä (124) kammioon (104) muodostunutta radiotaajuista sähkökenttää muodostamalla silmukkakytkennällä induktiivinen kytkentä resonoivaan kierukkajohtimeen (110) ja välitetään radiotaajuinen signaali mitattavaksi. Patentkrav
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20145503A FI127021B (fi) | 2014-06-02 | 2014-06-02 | Anturi, mittalaite ja mittausmenetelmä |
| JP2015110156A JP6608174B2 (ja) | 2014-06-02 | 2015-05-29 | センサ、測定装置、および測定方法 |
| US14/725,566 US9588063B2 (en) | 2014-06-02 | 2015-05-29 | Sensor, measuring device, and measuring method |
| EP15170054.9A EP2952887B1 (en) | 2014-06-02 | 2015-06-01 | Sensor, measuring device, and measuring method for measuring the permittivity of a sample using a helix conductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20145503A FI127021B (fi) | 2014-06-02 | 2014-06-02 | Anturi, mittalaite ja mittausmenetelmä |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI127021B true FI127021B (fi) | 2017-09-29 |
Family
ID=54701411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20145503A FI127021B (fi) | 2014-06-02 | 2014-06-02 | Anturi, mittalaite ja mittausmenetelmä |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9588063B2 (fi) |
| JP (1) | JP6608174B2 (fi) |
| FI (1) | FI127021B (fi) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6940433B2 (ja) * | 2018-03-13 | 2021-09-29 | アズビル株式会社 | 容量式電磁流量計 |
| CN108645489A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-10-12 | 重庆川仪自动化股份有限公司 | 一种电磁流量测量的快速零点补偿方法 |
| US11327000B2 (en) * | 2018-05-21 | 2022-05-10 | Saudi Arabian Oil Company | Detecting saturation levels of a core sample using magnetic fields |
| US11035710B2 (en) * | 2018-09-07 | 2021-06-15 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for measuring flow using electromagnetic resonance phenomenon and apparatus using the same |
| NO345738B1 (en) | 2019-03-29 | 2021-07-12 | Wionetic AS | Electromagnetic flowmeter and method for determining a property of a fluid composition carried in a fluid conduit |
| NO347033B1 (en) * | 2020-06-12 | 2023-04-24 | Roxar Flow Measurement As | Flow meter for measuring flow velocity in oil continuous flows |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0236899B2 (ja) | 1984-07-13 | 1990-08-21 | Chizaki Denki Seizosho Kk | Maikurohaomochiitasuibunsensa*oyobisuibunsokuteisochi |
| SU1262609A1 (ru) | 1984-12-10 | 1986-10-07 | Физико-технический институт низких температур АН УССР | Спиральный резонатор |
| CA2065811A1 (en) | 1992-04-10 | 1993-10-11 | Frank B. Walton | Method and apparatus for measuring dielectric properties of materials |
| GB2271637B (en) | 1992-10-15 | 1996-01-03 | Marconi Gec Ltd | Measurement of gas and water content in oil |
| US5372622A (en) | 1993-04-30 | 1994-12-13 | At&T Corp. | Large aperture device for controlling thickness of conductive coatings on optical fibers |
| DE19650112C1 (de) * | 1996-12-03 | 1998-05-20 | Wagner Int | Einrichtung und Verfahren zum Messen eines Pulver-Massestromes |
| JP2000304707A (ja) * | 1999-04-22 | 2000-11-02 | Shimadzu Corp | 単位水量測定装置 |
| GB2365978A (en) | 2000-08-17 | 2002-02-27 | Abb Offshore Systems Ltd | Measuring relative proportions of dissimilar fluids in a pipe |
| DE10102578C2 (de) | 2001-01-20 | 2003-01-09 | Univ Braunschweig Tech | Resonanter Mikrowellensensor |
| EP1890596B1 (en) * | 2005-03-29 | 2013-10-02 | Dune Medical Devices Ltd. | Electromagnetic sensors for tissue characterization |
| US9116104B2 (en) * | 2006-03-22 | 2015-08-25 | Agar Corporation, Ltd. | Method and apparatus for detecting water in a fluid media |
| US8027794B2 (en) * | 2008-02-11 | 2011-09-27 | Schlumberger Technology Corporaton | System and method for measuring properties of liquid in multiphase mixtures |
| WO2011133046A1 (en) | 2010-04-19 | 2011-10-27 | Tecom As C/O Christian Michelsen Research As | Inline measuring apparatus and method |
-
2014
- 2014-06-02 FI FI20145503A patent/FI127021B/fi active IP Right Grant
-
2015
- 2015-05-29 JP JP2015110156A patent/JP6608174B2/ja active Active
- 2015-05-29 US US14/725,566 patent/US9588063B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9588063B2 (en) | 2017-03-07 |
| JP6608174B2 (ja) | 2019-11-20 |
| US20150346126A1 (en) | 2015-12-03 |
| JP2015227874A (ja) | 2015-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI127021B (fi) | Anturi, mittalaite ja mittausmenetelmä | |
| US8855947B2 (en) | Multiphase flow metering with patch antenna | |
| US20100148804A1 (en) | Device and method for determining at least one parameter of a medium | |
| US9146197B2 (en) | Method and apparatus for determining phase fractions of multiphase flows | |
| CN110114639B (zh) | 用于通过微波分析流动介质的测量组件 | |
| GB2271637A (en) | Measuring gas and water content in oil using coil resonators | |
| EP2952887B1 (en) | Sensor, measuring device, and measuring method for measuring the permittivity of a sample using a helix conductor | |
| EP3218700B1 (en) | Multi-phase fluid fraction measurement | |
| US10175075B2 (en) | Measurements device | |
| GB2571285A (en) | Fluid sensor | |
| AU2017353079A1 (en) | Microwave measuring arrangement for determining the loading of a two-phase flow | |
| RU2572087C2 (ru) | Влагомер | |
| Lawrence et al. | Flow-through coaxial sample holder design for dielectric properties measurements from 1 to 350 MHz | |
| RU2642541C1 (ru) | Устройство измерения физических параметров материала | |
| US11035710B2 (en) | Method for measuring flow using electromagnetic resonance phenomenon and apparatus using the same | |
| US20240055748A1 (en) | Antenna for measuring dielectric values | |
| RU2367911C1 (ru) | Датчик уровня жидкости в открытых каналах | |
| KR20200028821A (ko) | 전자기 공명 현상을 이용한 유량 측정 방법 및 이를 위한 장치 | |
| IT202000017122A1 (it) | Dispositivo e metodo di misura di un livello di liquido in una apparecchiatura | |
| SU987466A1 (ru) | Устройство дл измерени плотности диэлектрических жидкостей | |
| Sovlukov et al. | Radio frequency resonator measurements of aqueous solution concentration | |
| NO322533B1 (no) | Sensor for maling av elektromagnetiske egenskaper til stoffblandinger | |
| WO2005068987A1 (en) | Sensor for measuring electromagnetic properties |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 127021 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |