NL1033148C2 - Elektrische meetinrichting, werkwijze en computer programma product. - Google Patents

Description

Titel: Elektrische meetinrichting, werkwijze en computer programma product

De uitvinding heeft betrekking op een elektrische meetinrichting voor het contactloos uitvoeren van een elektrische impedantiemeting, omvattende een meeteenheid welke is voorzien van de te meten impedantie 5 en een daarop aangesloten passieve resonantiekring voor het opwekken van een door een separate actieve zend- en ontvangsteenheid ter bepaling van de elektrische impedantie draadloos te ontvangen meetsignaal na draadloze ontvangst van een door de actieve zend- en ontvangsteenheid uitgezonden ondervraagsignaal.

10 De Amerikaanse octrooipublicatie US 6 870 376 beschrijft een elektrische meetinrichting voor het uitvoeren van een elektrische impedantiemeting ten behoeve van het bepalen van de vochtigheidsgraad in bijvoorbeeld de grond of het substraat waarin een plant wortelt. De impedantie is in hoofdzaak een condensator die varieert afhankelijk van de 15 vochtigheid nabij de condensator. Aldus kan op elektrische wijze lokaal de vochtigheidsgraad worden bepaald.

Voorts is bijvoorbeeld uit de wetenschappelijke artikel “Remote Query Resonant-Circuit Sensors for Monitoring of Bacteria Growth: Application to Food Quality Control” door Keat Ghee Ong en anderen, 20 gepubliceerd in Sensors, pagina 219-232, 2002, een elektrische meetinrichting overeenkomstig de aanhef bekend, waarbij een als condensator uitgevoerde impedantie deel uitmaakt van een passieve resonantiekring van een meeteenheid die galvanisch is ontkoppeld van een elektromagnetische velden uitzendend en ontvangend element van een 25 afzonderlijke zend- en ontvangsteenheid. Door de zend- en ontvangsteenheid elektromagnetisch te koppelen aan de resonantiekring kan informatie over de condensator worden achterhaald, aangezien 1033148 2 capacitieve waarden van de condensator - die op hun beurt afhankelijk zijn van bijvoorbeeld een locale vochtigheidsgraad - het gedrag van de resonantie kring beïnvloeden. De meetinrichting kan worden ingezet voor het controleren van bijvoorbeeld bacteriegroei in voedingsmiddelen.

5 Tijdens werking van de meetinrichting zendt de zend- en ontvangsteenheid een elektromagnetisch ondervraagsignaal uit waarop de passieve resonantiekring een reflectief meetsignaal genereert dat vervolgens door de separate zend- en ontvangstéenheid weer wordt ontvangen en geanalyseerd. Afhankelijk van actuele waarden van de 10 condensator kan de piekfrequentie van het meetsignaal variëren, zodat een maat is verkregen voor de vochtigheid ter plaatse van de condensator in de meeteenheid.

Voordelen van een dergelijke contactloze impedantiemeting zijn onder andere lage fabricagekosten per meeteenheid en relatieve lange 15 levensduur vanwege het gebruik van passieve componenten, en het gebruiksgemak bij het uitvoeren van de meting, aangezien de gebruiker geen of nauwelijks tijdrovende en meetfouten in de hand werkende mechanische handelingen hoeft te verrichten, zoals het in een monster plaatsen van een meeteenheid en het uit het monster halen van de 20 meeteenheid.

Voor het verkrijgen van een kwalitatief goede contactloze impedantiemeting wordt de meeteenheid gekalibreerd met behulp van een referentiemeting, waarbij de impedantie zich in een geconditioneerde ruimte bevindt. Een dergelijke referentiemeting wordt uitgevoerd voorafgaande aan 25 het in situ plaatsen van de meeteenheid.

Hierbij treedt het probleem op dat na plaatsing van de meeteenheid praktisch geen referentiemeting meer mogelijk is, terwijl toch parameters van de resonantiekring kunnen verlopen, bijvoorbeeld door veroudering. Hierdoor wordt de impedantiemeting minder zuiver.

3

Daarnaast wordt het uitvoeren van de referentiemeting als gebruiksonvriendelijk en arbeidsintensief ervaren.

De uitvinding beoogt een elektrische meetinrichting volgens de aanhef waarbij met behoud van de voordelen, genoemde nadelen worden 5 tegengegaan. In het bijzonder beoogt de uitvinding een elektrische meetinrichting volgens de aanhef waarbij de nauwkeurigheid van de impedantiemeting wordt vergroot. Daartoe is de meeteenheid voorts voorzien van een additionele referentieschakeling voor het in afhankelijkheid van het ondervraagsignaal opwekken van een door de 10 actieve zend- en ontvangsteenheid draadloos te ontvangen referentiesignaal.

Door te voorzien in een additionele referentieschakeling, waardoor bij een referentiemeting in afhankelijkheid van het ondervraagsignaal een door de actieve zend- en ontvangsteenheid te ontvangen referentiesignaal wordt opgewekt, kan de referentiemeting op voordelige wijze op een 15 willekeurige locatie en tijdstip plaatsvinden, ook daar waar de impedantiemeting moet worden uitgevoerd. Aan de hand van de referentiemeting die aldus naar behoefte en zo vaak als wenselijk kan worden uitgevoerd, kan de impedantie worden gekalibreerd, zodat de nauwkeurigheid van de impedantiemeting vergroot.

20 Bovendien kan voor verlopende parameters van de resonantiekring worden gecorrigeerd. Daarnaast is de referentiemeting waarbij de meeteenheid in een geconditioneerde ruimte wordt geplaats, overbodig, hetgeen gebruiksgemak en extra kosten bij het plaatsen van de meeteenheid verregaand reduceert. Ook kunnen fabricagetoleranties ten aanzien van 25 elementen in de resonantiekring worden versoepeld, hetgeen een verdere kostprijsdaling in de hand werkt.

Bij toepassing van een enkele zend- en ontvangsteenheid in combinatie met een meervoudig aantal meeteenheden, is bovendien sprake van een kostenvoordeel, aangezien de meeteenheid uit relatief weinig, 30 goedkope componenten kan bestaan, terwijl relatief complexe elektronica 4 voor het analyseren van het meet- en referentiesignaal kan worden geïmplementeerd bij de zend- en ontvangsteenheid.

Opgemerkt wordt dat onder de term impedantie allerlei typen passieve discrete elektrische elementen verstaan kunnen worden, zoals een 5 condensator, inductor en/of weerstand, alsook materialen die een capacitief, inductief en/of resistief gedrag vertonen. In dit verband zijn ook termen als dielectrisch gedrag of de geleidbaarheid van een materiaal gebruikelijk. De techniek van het meten van een elektrische impedantie als maat voor een fysische verandering wordt ook wel aangeduid als impedantie-spectroscopie. 10 Het referentiesignaal wordt in afhankelijkheid van het ondervraagsignaal opgewekt. De aard van genoemde afhankelijkheid kan op diverse manieren worden geïmplementeerd. Zo kan bijvoorbeeld de frequentie en/of amplitude van het ondervraagsignaal variëren voor het naar keuze laten opwekken van een meetsignaal of een referentiesignaal.

15 Ook kan het ondervraagsignaal zijn voorzien van een code voor het opwekken van een meetsignaal of een referentiesignaal. Overigens kan er ook voor worden gekozen het ondervraagsignaal zodanig te ontwerpen dat zowel het meet- als het referentiesignaal worden opgewekt.

Door de additionele referentieschakeling aan te sluiten op de 20 resonantiekring kan de kring worden ingezet voor het opwekken van zowel het meetsignaal als het referentiesignaal, zodat bespaard kan worden op het aantal elektrische componenten van de meeteenheid. Op alternatieve wijze kan de additionele referentieschakeling echter ook deel uitmaken van een separate resonantiekring, zodat meet- en referentiesignaal separaat worden 25 opgewekt.

Door de te meten impedantie of de additionele referentieschakeling via een schakelend element aan te sluiten op de resonantiekring kan afhankelijk van de toestand van het schakelend element een meet- of referentiesignaal worden opgewekt. De toestand van het schakelend 5 element kan worden beïnvloed door het ondervraagsignaal voor het verkrijgen van het gewenste signaal.

De additionele referentieschakeling kan in een ruimte zijn geplaatst die althans gedeeltelijk geconditioneerd is, een en ander bij 5 voorkeur zodanig dat de elektrische eigenschappen van de referentieschakeling in hoofdzaak invariant zijn in vergelijking met overeenkomstige eigenschappenvariaties van de te meten impedantie ten einde een zinvolle referentiemeting te verkrijgen.

Door de additionele referentieschakeling passief uit te voeren kan 10 de schakeling van de meeteenheid bijzonder goedkoop worden vervaardigd, waarbij de operationele levensduur praktisch onbeperkt is. Echter, de additionele referentieschakeling kan ook worden uitgevoerd met een compacte energiebron, zodat een vereenvoudiging in de complexiteit van het te analyseren signaal kan worden bereikt.

15 Voorts heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze.

Ook heeft de uitvinding betrekking op een computer programma product.

Verdere voordelige uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn weergegeven in de volgconclusies.

20 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden die in de tekening zijn weergegeven. In de tekening toont:

Fig. 1 een schakeling van een eerste uitvoeringsvorm van een elektrische meetinrichting overeenkomstig de uitvinding; 25 Fig. 2 een schakeling van een tweede uitvoeringsvorm van een elektrische meetinrichting overeenkomstig de uitvinding;

Fig. 3 een schakeling van een derde uitvoeringsvorm van een elektrische meetinrichting overeenkomstig de uitvinding;

Fig. 4 een tijddomein diagram van signalen die optreden in de 30 schakeling van Figuur 3; 6

Fig. 5 een amplitudespectrum van de signalen van Figuur 3;

Fig. 6 een schakeling van een vierde uitvoeringsvorm van een elektrische meetinrichting overeenkomstig de uitvinding;

Fig. 7 een amplitudespectrum van een stroom door een spoel; 5 Fig. 8 een schakeling van een vijfde uitvoeringsvorm van een elektrische meetinrichting overeenkomstig de uitvinding, en

Fig. 9 een schakeling van een zesde uitvoeringsvorm van een elektrische meetinrichting overeenkomstig de uitvinding.

De figuren zijn slechts schematische weergaven van 10 voorkeursuitvoeringen van de uitvinding. In de figuren zijn gelijke of corresponderende onderdelen met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven.

Figuur 1 toont een schakeling 1 van een eerste uitvoeringsvorm van een elektrische meetinrichting overeenkomstig de uitvinding.

De schakeling 1 is ingericht voor het uitvoeren van een contactloze 15 impedantiemeting. De schakeling omvat twee spoelen 2, 3 die galvanisch gescheiden zijn en tijdens werking van de meetinrichting een elektromagnetische koppeling K tot stand brengen. Een eerste spoel 2 is aangebracht in een separate actieve zend- en ontvangsteenheid, de tweede spoel 3 maakt deel uit van een passieve resonantiekring 4 in een 20 meeteenheid. Door de elektromagnetische koppeling kan een mechanisch gezien, contactloze meting worden verricht. Opgemerkt wordt dat de elektromagnetische koppeling of radioverbinding ook anderszins tot stand kan komen, bijvoorbeeld met behulp van elektrische en/of magnetische dipolen.

25 Zoals uit Figuur 1 blijkt, is de resonantiekring 4 passief, zodat de meeteenheid op voordelige wijze zonder batterijen kan worden uitgevoerd.

Op de spoel 3 van de resonantiekring 4 zijn een referentiecondensator 5 en een te bemeten impedantie 6 parallel aangesloten. De referentiecondensator 5 is een mogelijke implementatie van 30 een additionele passieve referentieschakeling. De te bemeten impedantie 6 7 tussen een tweetal impedantie-elektroden 6A, 6B is via een schakelaar 9 aansluitbaar en is gemodelleerd als een onderling parallel geschakelde meetcondensator 7 en meetweerstand 8 die bijvoorbeeld typisch een waarde kunnen hebben van respectievelijk circa 100 pF en circa 1000 Ω. De 5 waarden kunnen afhangen van het te bemeten materiaal, het oppervlak van en de afstand tussen de elektroden, alsmede van de resonantiefrequentie.

De werking van de meetinrichting is als volgt. De spoel 2 van de zend- en ontvangsteenheid zendt een elektromagnetisch ondervraagsignaal uit, bijvoorbeeld een radiogolf met een frequentie van 1 MHz, die wordt 10 opgevangen door de spoel 3 van de resonantiekring 4 die zodanig is afgestemd dat een meet- of referentiesignaal wordt gegenereerd, afhankelijk van de toestand van de schakelaar 9. Het meet- of referentiesignaal wordt vervolgens door de spoel van 2 van de zend- en ontvangsteenheid opgevangen ter analyse. Door karakteristieken van het meet- of 15 referentiesignaal te bepalen, zoals spectrale en/of amplitudeinformatie, kan informatie over elektrische eigenschappen van de resonantiekring 4 worden bepaald. De impedantie-elektroden 6A, 6B kunnen in te onderzoeken materiaal worden geplaatst, zodat diëlectrische variaties van het materiaal tussen de impedantie-elektroden 6A, 6B kan worden bepaald. De overige 20 componenten van de resonantiekring 4 zijn voor duurzaam gebruik in een omhulsel, ook wel package genoemd, ondergebracht.

Wanneer de schakelaar 9 open is, wordt de resonantiekring slechts gevormd door de spoel 3 en de referentiecondensator 5, zodat een referentiesignaal wordt verkregen. In gesloten toestand van de schakelaar 9 25 worden de karakteristieken van de resonantiekring 4 mede gevormd door de impedantie 6, zodat een meetsignaal wordt verkregen. Zo kan door invloed van de meetcondensator 7 de piekfrequentie verstemmen en door invloed van de meetweerstand 8 de maximale spectrale amplitude verminderen en/of spectrale versmering optreden.

8

Door in afhankelijkheid van het ondervraagsignaal het schakelende element 9 te bedienen en de frequentie van het ondervraagsignaal te variëren, bijvoorbeeld met een frequentieverschuiving, ook wel frequency sweep genoemd, kan een verstemde piekfrequentie 5 worden gedetecteerd.

De elektrische meetinrichting overeenkomstig de uitvinding kan met voordeel worden toegepast voor het contactloos meten van lokale materiaalkarakteristieken, aangezien de toestand van materiaal het elektrische gedrag van de te meten impedantie en daarmee het meetsignaal 10 dat door de resonantiekring wordt gegenereerd, beïnvloedt. Veranderingen in materiaal hebben bijvoorbeeld betrekking op het vochtgehalte, de zuurtegraad en/of mineralenconcentratie. Ook kan de elektrische permittiviteit van bijvoorbeeld keramiek een maat zijn voor externe vochtspanning. Voorts kan een kunststoflaag die is aangebracht op een 15 substraat gevoelig zijn voor omgevingsinvloeden zoals temperatuur, concentraties van gassen of een pH waarde. Zo kan de meetinrichting bijvoorbeeld worden geïmplementeerd als watergehaltesensor voor grond en/of substraat waarin bloemen, planten en/of andere gewassen zijn geworteld. De meetinrichting is dan inzetbaar voor monitordoeleinden, 20 bijvoorbeeld bij potplanten van kwekers of in akkerbouwpercelen. Optioneel kan de meetinrichting worden gekoppeld aan irrigatiesystemen.

Daarnaast zijn ook andere toepassingsgebieden denkbaar, bijvoorbeeld op het gebied van bio-nano-technologie voor het waarnemen van veranderingen in een biologisch substraat. Concrete voorbeelden 25 hiervan zijn sensoren voor de voedingsmiddelenindustrie, zoals een sensor voor het controleren van melkkwaliteit, veroudering van vruchtensappen en/of bacteriegroei bij vleesproducten. Uiteraard zijn nog meer toepassingen denkbaar, bijvoorbeeld voor het bepalen van het watergehalte van een poreus materiaal, zoals and of cement, medische toepassingen, 30 waterhuishouding en toepassingen in de olie-industrie.

9

In de praktijk kan aldus de meeteenheid in de te meten omgeving worden geplaatst. De separate zend- en ontvangsteenheid kan in een mobiele, eventueel draagbare module worden opgenomen en door een gebruiker worden meegenomen. Zo kan een en dezelfde zend- en 5 ontvangsteenheid aan een meervoudig aantal meeteenheden contactloos worden gekoppeld voor het uitvoeren van een contactloze meting. Bijgevolg kunnen besparingen op componenten in de meeteenheid nog verder worden benut.

Bij voorkeur zijn de parameters van de spoel 3 en de 10 referentiecapaciteit 5 van de meeteenheid zodanig gekozen dat een hoge kwaliteitsfactor is verkregen. Voorts zijn bij voorkeur parameters van de componenten van de additionele referentieschakeling zodanig gekozen dat een hoofdfrequentie van het meetsignaal en een hoofdfrequentie van het referentiesignaal onderling ongeveer enkele procenten verschillen, zodat 15 eisen ten aanzien van bandbreedte voor apparatuur in de zend- en ontvangsteenheid beperkt blijven en secundaire effecten niet significant bijdragen. In principe kunnen parameters echter ook zo worden gekozen, dat genoemde hoofdfrequenties verder uit elkaar liggen. Voor de schakeling zoals getoond in Figuur 1 is er een kwadratisch verband tussen de 20 verhouding van de hoofdfrequenties enerzijds en de verhouding van de condensatoren anderzijds.

Het schakelend element 9 in Figuur 1 is uitgevoerd als een mechanische schakelaar die via een extern veld is te bedienen. Zo schakelt een reed-relais bijvoorbeeld ten gevolge van een extern magnetisch veld. De 25 separate zend- en ontvangsteenheid kan daartoe bijvoorbeeld worden uitgerust met een actuator voor het genereren van het externe magnetische veld.

Bij voorkeur wordt een automatische amplituderegeling toe gepast door de zend- en ontvangsteenheid, zodat wordt gecorrigeerd voor het 10 vermogensverlies ten gevolge van de afstand en materie tussen de zend- en ontvangsteenheid en de meeteenheid.

Figuur 2 toont een schakeling van een tweede uitvoeringsvorm van een elektrische meetinrichting overeenkomstig de uitvinding, waarbij het 5 schakelend element 9 uitgevoerd als een halfgeleiderschakelaar, in het bijzonder een MOSFET 9A die via een gelijkrichtschakeling met een diode 10 en een condensator 11 is geïmplementeerd. Bij een ondervraagsignaal met een relatief lage amplitude blijft de MOSFET 9A gesloten, zodat een referentiesignaal wordt gegenereerd. Echter, indien een ondervraagsignaal 10 met een relatief hoge amplitude wordt ontvangen, gaat de MOSFET 9A in geleiding, zodat een meetsignaal wordt gegenereerd. Uiteraard zijn ook andere halfgeleiderschakelaars mogelijk. Daarnaast kan de schakeling zodanig zijn ingericht dat bij een ondervraagsignaal met een relatief lage amplitude een meetsignaal wordt gegenereerd, terwijl bij een 15 ondervraagsignaal met een relatief hoge amplitude een referentiesignaal wordt gegenereerd.

Voorts kan het schakelend element 9 zijn uitgevoerd als een elektrische niet-lineaire component, bijvoorbeeld een diode 9B, zoals getoond in Figuur 3. Evenals het geval is met de hierboven beschreven 20 MOSFET 9A gaat de diode 9B in geleiding wanneer het ondervraagsignaal een amplitude heeft die relatief hoog is. Tijdens het in- en uitschakelen van een stationair ondervraagsignaal ontstaat respectievelijk een in- en uitschakelverschijnsel waarin zowel het meetsignaal als het referentiesignaal zijn geïntegreerd.

25 Voor een goede werking van de resonantiekring heeft de diode 9B

bij voorkeur een lage diodespanning, een hoge sperspanning en een lage junctiecapaciteit.

Figuren 4 en 5 tonen respectievelijk een tijddomein en een spectraal diagram van door de resonantiekring 4 in de schakeling zoals 30 getoond in Figuur 3, gegenereerde signalen. Hierbij is de spanning V

11 uitgezet tegen respectievelijk de tijd t en de frequentie f. De signalen hebben een referentiecomponent 12 bij de resonantiefrequentie 1 MHz en een meetcomponent 13 rondom een verschoven frequentie nabij circa 0.85 MHz. De meetcomponent 13 heeft een zekere spectrale breedte 5 veroorzaakt door meetweerstand 8.

Figuur 6 toont een schakeling van een vierde uitvoeringsvorm van een elektrische meetinrichting overeenkomstig de uitvinding. Hierbij is het schakelend element 9 uitgevoerd als een schakeling van twee diodes 9B, 9C die aan respectievelijk de te meten impedantie 6 en een additionele passieve 10 referentieschakeling zijn aangesloten. Parallel aan de spoel 3 van de meeteenheid is een resonantiecondensator 16 aangesloten voor het verkrijgen van een resonantiekring 4. De additionele passieve referentieschakeling, ook wel referentie-impedantie genoemd, omvat een onderling parallel geschakelde referentiecapaciteit 14 en een 15 referentie weerstand 15. Uiteraard kan de additionele passieve referentieschakeling ook anders zijn uitgevoerd, bijvoorbeeld als slechts de capaciteit 14 of de weerstand 15 of in combinatie met een additionele spoel.

Door de structuur van de schakeling wordt het positieve deel van een harmonische ondervraagsignaal aangeboden aan de te meten 20 impedantie 6, terwijl het negatieve deel wordt aangeboden aan de referentie-impedantie 14, 15. Bovendien ontstaan hogere harmonischen van het ondervraagsignaal. De amplitude en fase van de hogere harmonischen bevatten informatie over de te meten impedantie 6 en de referentie-impedantie 14, 15. In het specifieke geval de meet- en referentie-impedantie 25 7, 8; 14, 15 gelijk zijn, doven de even harmonischen. Ook in andere situaties van de referentie- en meet-impedantie 14, 15; 6 kan aan de hand van de informatie over de harmonischen de parameters van de meetimpedantie 6 worden bepaald. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van zowel amplitude-als fase-informatie van diverse spectrale componenten.

12

Figuur 7 toont een amplitudespectrum van de elektrische stroom door de tweede spoel 3 die als volgt wordt toegelicht. De sinusvormige stroom door iedere diodetak afzonderlijk veroorzaakt even harmonischen vanwege de niet-lineariteit van de diode. Omdat de ene diode geleidt 5 gedurende het positieve deel van de sinus en de andere gedurende het negatieve deel heffen de even harmonischen in beide diodetakken elkaar op, zoals geïllustreerd in Figuur 8 waarbij elektrische grootheden zoals een blokgolf 60, een grondharmonische 61 en twee tweede orde harmonischen 62, 63 zijn getoond ten opzichte van respectievelijke aansluitpunten 18, 18, 10 51, 52 van de tweede spoel 3 en de dioden 9B, 9C in Figuren 8A en 8B.

Wanneer de impedanties 6, 19 in de diodetakken gelijk zijn aan elkaar, is de stroom door de tweede spoel 3 dus slechts opgebouwd uit oneven harmonischen van een oorspronkelijke, door de eerste spoel 2 opgewekte blokgolf 60. Wanneer de impedanties 6, 19 verschillen, zijn de even 15 harmonischen in beide diodetakken niet meer gelijk en rest er een verschilstroom in de tweede spoel 3. Bijgevolg omvat de stroom door de tweede spoel 3 zowel even als oneven harmonischen. Het amplitudespectrum kan er dan bijvoorbeeld uitzien zoals getoond in Figuur 7, waarbij de amplitude A van de harmonischen al,..., alO is getoond als functie van 20 een genormaliseerde frequentie f. Over het algemeen is de amplitude van de even harmonischen een functie van de ongelijkheden van de impedanties 6, 17 en de amplitude van de oorspronkelijk blokgolf 60. Daarom kan uit de amplitude van het ontvangen signaal de ongelijkheid in de twee impedanties worden afgeleid. De amplitude van de oneven harmonischen 25 zijn vrijwel alleen een functie van de blokgolf 60.

Fase-informatie kan bijvoorbeeld worden verkregen door lokaal bij de zend- en ontvangsteenheid hogere harmonischen te genereren en synchrone detectie toe te passen om de faserelatie met de spectrumcomponenten van het door de resonantiekring opgewekte signaal 13 te bepalen. Een synchrone detector heeft het voordeel van een zeer hoog dynamisch bereik en een lage storingsgevoeligheid.

Om een constant instelpunt voor de dioden te realiseren, kan de amplitude van de eerste harmonische zo worden geregeld dat de amplitude 5 van een van de uitgezonden oneven harmonischen in een vaste verhouding blijft met de amplitude van de eerste harmonische, ongeacht de afstand tussen de twee spoelen 2, 3. De amplitudeverhouding tussen de even en oneven harmonischen is dan eenduidig vastgelegd en is een absolute maat voor de ongelijkheid tussen de impedanties.

10 De ongelijkheid in de twee takken kan ook worden gerealiseerd door een extra spanning of stroom over of door de twee impedanties aan te brengen, bijvoorbeeld door diodes met verschillende basis-emitterspanningen toe te passen. Zo kan de even harmonische worden gemoduleerd met een ander signaal dat bijvoorbeeld een identificatiecode 15 bevat.

Figuur 9 toont een schakeling van een zesde uitvoeringsvorm van een elektrische meetinrichting overeenkomstig de uitvinding, waarbij de schakeling uit Figuur 3 is uitgebreid met een extra deelschakeling die parallel is aangesloten op de tweede spoel 3. De extra deelschakeling is een 20 serieschakeling van twee diodes 9D, 9E en een extra impedantie 20. Door de amplitude van het ondervraagsignaal nog verder op te voeren kan ook de extra deelschakeling in geleiding worden gebracht, zodat nog een ander signaal in reactie op het ondervraagsignaal wordt uitgezonden die verschilt van het meetsignaal en referentiesignaal, aangezien ook de extra 25 impedantie 20 feitelijk is bijgeschakeld. Hierdoor kan een extra meting worden verricht, bijvoorbeeld van de temperatuur. Aldus kan door het instellen van het amplitudeniveau van het ondervraagsignaal.worden geselecteerd tussen verschillende typen reactiesignalen, zodat een gecodeerde ondervraging van de meeteenheid mogelijk is. Meer in het 30 algemeen is de meeteenheid voorzien van een extra schakeling voor het in 14 afhankelijkheid van het ondervraagsignaal opwekken van een door de actieve zend- en ontvangsteenheid draadloos te ontvangen extra signaal.

Desgewenst kan het patroon van de extra deelschakelingen nog verder worden voortgezet met een parallelle schakeling waarin drie of meer 5 diodes in serie zijn geschakeld. Voorts kan een dergelijke extra deelschakeling ook worden toegepast in combinatie met andere uitvoeringsvormen van de uitvinding, bijvoorbeeld zoals getoond in Figuren 2 en 6.

De zend- en ontvangsteenheid is bij voorkeur voorzien van een 10 processor voor het bewerken van het meet- en referentiesignaal ter bepaling van de elektrische impedantie.

De werkwijze voor het uitvoeren van dergelijke bewerkingen kan zowel met behulp van specifieke processor componenten of met behulp van specifieke programmatuur plaatsvinden.

15 Optioneel kunnen berekeningen van het referentiesignaal worden uitgevoerd aan één of meer bepaalde harmonischen en berekeningen van het meetsignaal aan de hand van één of meer andere harmonischen.

De uitvinding is niet beperkt tot het hier beschreven uitvoeringsvoorbeeld. Vele variaties zijn mogelijk.

20 Zo kan de additionele passieve referentieschakeling anders zijn geïmplementeerd, bijvoorbeeld door ook of slechts een referentieweerstand te omvatten.

Voorts kan een elektrische niet-lineaire component die dienst doet als het schakelend element niet alleen als diode worden uitgevoerd, maar 25 ook als een thyristor, triac, gasontladingbuis, polymere ESD protectie element, of een niet-lineaire weerstand.

Voorts wordt opgemerkt dat in de uitvoering zoals getoond in Figuur 1 de additionele passieve referentieschakeling en de te meten impedantie in principe kunnen worden gewisseld.

15

Ook kan in plaats van een resonantiekring op basis van een parallel geschakelde spoel en condensatoren) ook een andere resonantiekring worden toegepast, bijvoorbeeld met behulp van twee of meer spoelen.

5 Daarnaast wordt opgemerkt dat het meetsignaal en het referentiesignaal door dezelfde ontvangereenheid of door separate ontvangereenheden kan worden ontvangen.

Dergelijke varianten zullen de vakman duidelijk zijn en worden geacht te liggen binnen het bereik van de uitvinding, zoals verwoord in de 10 hiernavolgende conclusies.

f033148

Claims (17)

1. Elektrische meetinrichting voor het contactloos uitvoeren van een elektrische impedantiemeting, omvattende een meeteenheid welke is voorzien van de te meten impedantie en een daarop aangesloten passieve resonantiekring voor het opwekken van een door een separate actieve zend- 5 en ontvangsteenheid ter bepaling van de elektrische impedantie draadloos te ontvangen meetsignaal na draadloze ontvangst van een door de actieve zend- en ontvangsteenheid uitgezonden ondervraagsignaal, waarbij de meeteenheid voorts is voorzien van een additionele referentieschakeling voor het in afhankelijkheid van het ondervraagsignaal opwekken van een 10 door de actieve zend- en ontvangsteenheid draadloos te ontvangen referentiesignaal.

2. Elektrische meetinrichting volgens conclusie 1, waarbij de referentieschakeling is aangesloten op de resonantiekring.

3. Elektrische meetinrichting volgens conclusie 1, waarbij de te meten 15 impedantie of de additionele referentieschakeling via een schakelend element is aangesloten op de resonantiekring.

4. Elektrische meetinrichting volgens conclusie 2, waarbij het schakelend element is uitgevoerd als een via een extern veld te bedienen mechanische schakelaar of als een halfgeleiderschakelaar.

5. Elektrische meetinrichting volgens conclusie 2, waarbij het schakelend element is uitgevoerd als een elektrische niet-lineaire component.

6. Elektrische meetinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de additionele referentieschakeling in een ruimte is geplaatst die 25 althans gedeeltelijk geconditioneerd is. 1033148

7. Elektrische meetinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de additionele referentieschakeling een referentiecapaciteit omvat die deel uitmaakt van de resonantiekring.

8. Elektrische meetinrichting volgens één der voorgaande conclusies, 5 waarbij zowel de te meten impedantie als de additionele referentieschakeling via een schakelend element zijn aangesloten op de resonantiekring.

9. Elektrische meetinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de additionele referentieschakeling een onderling parallel 10 geschakelde referentiecapaciteit en referentieweerstand omvat.

10. Elektrische meetinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij parameters van de componenten van de additionele passieve referentieschakeling zodanig zijn gekozen dat een hoofdfrequentie van het meetsignaal en een hoofdfrequentie van het referentiesignaal onderling 15 ongeveer enkele procenten verschillen.

11. Elektrische meetinrichting volgens één der voorgaande conclusies, voorts omvattende de actieve zend- en ontvangsteenheid.

12. Elektrische meetinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de actieve zend- en ontvangsteenheid een processor omvat voor het 20 bewerken van het meetsignaal en het referentiesignaal ter bepaling van de elektrische impedantie.

13. Elektrische meetinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het meetsignaal en het referentiesignaal één of meer componenten van harmonischen omvatten die door de elektrische niet-lineaire component 25 worden gegenereerd.

14. Elektrische meetinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de meeteenheid voorts is voorzien van een extra schakeling voor het in afhankelijkheid van het ondervraagsignaal opwekken van een door de actieve zend- en ontvangsteenheid draadloos te ontvangen extra signaal.

15. Elektrische meetinrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de additionele referentieschakeling passief is uitgevoerd.

16. Werkwijze voor het uitvoeren van een contactloze elektrische impedantiemeting, omvattende de stappen van 5. het uitzenden van een ondervraagsignaal met behulp van een actieve zend- en ontvangsteenheid; - het na draadloze ontvangst van het ondervraagsignaal opwekken van een meetsignaal door middel van een passieve resonantiekring van een separate meeteenheid, welke 10 resonantiekring is aangesloten op de te meten impedantie; - het draadloos ontvangen van het meetsignaal met behulp van de actieve zend- en ontvangsteenheid ter bepaling van de elektrische impedantie; het uitvoeren van een referentiemeting aan de meeteenheid, 15 waarbij de referentiemeting wordt uitgevoerd door in afhankelijkheid van het ondervraagsignaal met behulp van een additionele schakeling een door de actieve zend- en ontvangsteenheid te ontvangen referentiesignaal op te wekken.

17. Computer programma product dat door een verwerkingseenheid 20 leesbaar is voor het doen uitvoeren van een referentiemeting aan een meeteenheid die deel uitmaakt van een meetinrichting voor het contactloos uitvoeren van een elektrische impedantiemeting, welke meeteenheid is voorzien van een te meten elektrische impedantie en een daarop aangesloten passieve resonantiekring, waarbij de referentiemeting wordt 25 uitgevoerd door een door een separate actieve zend- en ontvangsteenheid draadloos te ontvangen meetsignaal dat na draadloze ontvangst van een door de actieve zend- en ontvangsteenheid uitgezonden ondervraagsignaal door de resonantiekring wordt gegenereerd, en een door de actieve zend- en ontvangsteenheid draadloos te ontvangen referentiesignaal dat in 30 afhankelijkheid van de door de separate zend- en ontvangsteenheid uit te zenden ondervraagsignaal wordt opgewekt met behulp van een additionele schakeling, te bewerken ter bepaling van de elektrische impedantie. 1033148