NL1038869C2 - METHOD AND APPARATUS FOR FINGER PRINTING OR TREATMENT OF A DIELECTRICUM IN GENERAL AND OF WATER IN PARTICULAR. - Google Patents
METHOD AND APPARATUS FOR FINGER PRINTING OR TREATMENT OF A DIELECTRICUM IN GENERAL AND OF WATER IN PARTICULAR. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1038869C2 NL1038869C2 NL1038869A NL1038869A NL1038869C2 NL 1038869 C2 NL1038869 C2 NL 1038869C2 NL 1038869 A NL1038869 A NL 1038869A NL 1038869 A NL1038869 A NL 1038869A NL 1038869 C2 NL1038869 C2 NL 1038869C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- sensor
- liquid
- resonator
- conductor
- function generator
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 36
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 70
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 44
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 13
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 8
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 7
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 49
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 42
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 22
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 10
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 description 9
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 6
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003898 horticulture Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 2
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 2
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- MTLMVEWEYZFYTH-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-trichloro-2-phenylbenzene Chemical compound ClC1=CC(Cl)=CC(Cl)=C1C1=CC=CC=C1 MTLMVEWEYZFYTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 229910001422 barium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000009614 chemical analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3581—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3577—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
Description
Werkwijze en inrichting voor fingerprinting of het behandelen van een dielectricum in het algemeen en van water in het bijzonderMethod and device for fingerprinting or the treatment of a dielectric in general and of water in particular
Onderhavige vinding betreft een werkwijze en inrichting om de eigenschappen van een dielectricum te meten of om een dielectricum te behandelen, gekenmerkt door tenminste 5 een funciegenerator, bij voorkeur een elektromagnetische zender die werkzaam is verbonden met tenminste een eerste inrichting die tenminste een resonator bevat, bij voorkeur een kwart golflengte open ended coaxfilter, waarbij het te onderzoeken dielectricum ten minste ten dele deel uitmaakt van de resonator en ten minste middelen om de door de resonator veroorzaakte demping van de door de functiegenerator opgewekte 10 elektromagnetische golven te meten.The present invention relates to a method and device for measuring the properties of a dielectric or for treating a dielectric, characterized by at least one func- tion generator, preferably an electromagnetic transmitter operatively connected to at least a first device comprising at least one resonator, preferably a quarter wavelength open ended coax filter, wherein the dielectric to be examined is at least partly a part of the resonator and at least means for measuring the attenuation caused by the resonator of the electromagnetic waves generated by the function generator.
De technologie volgens onderhavige vinding is bij uitstek geschikt voor fingerprinting van water, voor online detectie van biofouling, voor het meten van de prestaties van membraanmodules, voor het behandelen van water, waaronder desinfectie van water, voor het sturen van biologische processen door met radiogolven selectief de stofwisseling van 15 levende organismen te sturen, voor online detectie van (bio)corrosie en voor online detectie van scaling.The technology according to the present invention is eminently suitable for fingerprinting water, for online detection of biofouling, for measuring the performance of membrane modules, for treating water, including water disinfection, for controlling biological processes through radio waves selectively control the metabolism of 15 living organisms, for online detection of (bio) corrosion and for online detection of scaling.
Inleidingpreface
In de procesindustrie, de waterzuiveringsindustrie, de glastuinbouw, de zuivelindustrie, in 20 zwembaden, in vijvers, sloten, kanalen en havens, in reaktiemengsels van chemische reaktoren is het van belang om snel, inline en nauwkeurig veranderingen in de samenstelling van het water, of ander dielectricum waarvan de samenstelling van belang is, vast te stellen. In waterzuiveringen kunnen op deze wijze ongewenste veranderingen in de watersamenstelling snel en adequaat worden vastgesteld en indien noodzakelijk direct 25 maatregelen worden genomen om te voorkomen dat verontreinigd water in het distributiesysteem terechtkomt. In de glastuinbouw kan fingerprinting van het water dat in een kas wordt gebruikt waardevolle informatie verschaffen over de voedingsstoffen die zich in het water bevinden. Indien dit online gebeurt, kan direct op een verandering in de vloeistofsamenstelling worden gereageerd en kan door middel van een automatische 30 dosering de optimale concentratie van voedingsstoffen in het water worden bijgesteld. In reaktiemengsels van chemische reaktoren kan door online fingerprinting de conversie als functie van de tijd worden gemeten alsmede de selektiviteit van chemische reakties, de vorming van bijproducten en kan het proces desgewenst worden bijgestuurd.In the process industry, the water treatment industry, the greenhouse horticulture, the dairy industry, in swimming pools, in ponds, ditches, canals and ports, in reaction mixtures of chemical reactors it is important to make rapid, inline and accurate changes in the composition of the water, or establish another dielectric whose composition is important. In water treatment this way undesirable changes in the water composition can be quickly and adequately determined and, if necessary, immediate measures can be taken to prevent contaminated water from entering the distribution system. In greenhouse horticulture, fingerprinting of the water used in a greenhouse can provide valuable information about the nutrients contained in the water. If this happens online, a change in the liquid composition can be responded to immediately and the optimum concentration of nutrients in the water can be adjusted by means of an automatic dosage. In reaction mixtures of chemical reactors, online fingerprinting can be used to measure the conversion as a function of time, as well as the selectivity of chemical reactions, the formation of by-products and the process can be adjusted if desired.
Een voorbeeld van online fingerprinting is toepassing van dielektrische spectroscopie. Een 35 online fingerprinting systeem op basis van dielektrische spectroscopie kan worden gebruikt om de kwaliteit van grondstoffen en / of een eindprodukt te beoordelen. Naast deze voorbeelden biedt dielektrische spectroscopie als grote voordeel boven chemische 1038869 2 analysetechnieken dat snel, niet destructief en zonder monstername een scala van gegevens wordt verkregen over de samenstelling van het dielektricum. Als niet limiterend voorbeeld wordt de adsorptie van chemische componenten aan een oppervlak genoemd. Het is mogelijk om middels chemische analyse vast te stellen welke componenten aan een 5 oppervlak geadsorbeerd zijn maar vaak moet dit via een massabalans waarbij wordt berekend hoe de verschillende componenten over de bulk van de vloeistof en het adsorptie-oppervlak zijn verdeeld. Monstername vindt in een dergelijk geval meestal plaats in de bulk van de vloeistof en de hoeveelheid van een component die niet meer in de bulk van de vloeistof aanwezig is moet wel aan het oppervlak geadsorbeerd zijn. Een andere 10 methode is het bewerkstelligen van desorptie van componenten die aan het oppervlak zijn geadsorbeerd gevolgd door chemische analyse van die componenten. Bij dielektrische spectroscopie wordt gebruik gemaakt van het verschijnsel dat componenten die aan een oppervlak geadsorbeerd zijn, zich anders gedragen in een wisselend elektrisch veld vergeleken met de situatie dat deze componenten in de bulk van de vloeistof aanwezig zijn. 15 Door nu in een breed frequentiespectrum de complexe dielektrische permittiviteit te meten kan middels signaalanalyse worden vastgesteld hoe veel van een component in de bulk van de vloeistoffase aanwezig is en hoeveel van die component aan een oppervlak is geadsorbeerd.An example of online fingerprinting is the application of dielectric spectroscopy. An online fingerprinting system based on dielectric spectroscopy can be used to assess the quality of raw materials and / or an end product. In addition to these examples, dielectric spectroscopy offers as a major advantage over chemical analysis techniques that a range of data on the composition of the dielectric is obtained quickly, non-destructively and without sampling. The adsorption of chemical components on a surface is mentioned as a non-limiting example. It is possible to determine by chemical analysis which components are adsorbed on a surface, but often this has to be done via a mass balance in which it is calculated how the different components are distributed over the bulk of the liquid and the adsorption surface. In such a case, sampling usually takes place in the bulk of the liquid and the amount of a component that is no longer present in the bulk of the liquid must be adsorbed on the surface. Another method is to effect desorption of components adsorbed on the surface followed by chemical analysis of those components. In dielectric spectroscopy, use is made of the phenomenon that components adsorbed on a surface behave differently in an alternating electric field compared to the situation that these components are present in the bulk of the liquid. By now measuring the complex dielectric permittivity in a wide frequency spectrum, signal analysis can determine how much of a component is present in the bulk of the liquid phase and how much of that component is adsorbed to a surface.
Dielektrische spectroscopie is volgens stand der techniek een bekende analysemethode. In 20 de chemische industrie en ook in de procestechnologie en waterzuiveringstechnologie wordt deze techniek echter zelden toegepast. Een belangrijke oorzaak hiervoor is dat het thans ontbreekt aan gevoelige en betrouwbare technieken die het mogelijk maken om dielektrische spectroscopie toe te passen op grote vloeistofvolumes in het algemeen en in doorstroomcellen waardoorheen een grote hoeveelheid vloeistof per tijdseenheid wordt 25 gepompt in het bijzonder. De methoden die volgens stand der techniek bekend zijn, berusten in het algemeen op het meten van reflecties van radiogolven op het fasenscheidingsgrensvlak tussen het dielektricum waarvan de eigenschappen onderzocht dienen te worden en een bekend dielektricum zoals water of lucht. Aangezien deze techniek berust op reflecties bij een fasenscheidingsgrensvlak, is deze alleen geschikt voor 30 homogene vloeistoffen of voor vloeistoffen die tot op zeer kleine schaal i.e., ordegrootte micrometers, als homogeen beschouwd kan worden. Heterogene vloeistoffen of suspensies, zoals suspensies van katalysatordeeltjes in een vloeistof, of ionenwisselaarkolommen die een belading hebben die verschilt als functie van de hoogte van de kolom kunnen met de systemen voor dielektrische spectroscopie volgens stand der 35 techniek niet worden gemeten.Dielectric spectroscopy is a known method of analysis according to the state of the art. However, this technique is rarely used in the chemical industry and also in process technology and water purification technology. An important reason for this is that there are currently no sensitive and reliable techniques that make it possible to apply dielectric spectroscopy to large volumes of liquid in general and in flow-through cells through which a large amount of liquid is pumped per unit of time in particular. The methods known in the art are generally based on the measurement of reflections of radio waves at the phase interface between the dielectric whose properties are to be investigated and a known dielectric such as water or air. Since this technique is based on reflections at a phase interface, it is only suitable for homogeneous liquids or for liquids that can be considered homogeneous to a very small scale, i.e., on the order of micrometers. Heterogeneous liquids or suspensions, such as suspensions of catalyst particles in a liquid, or ion exchanger columns that have a load that differs as a function of the height of the column cannot be measured with the prior art dielectric spectroscopy systems.
Daarnaast vergt dielektrische spectroscopie zoals beschreven in openbare literatuur relatief grote investeringen in een functiegenerator die in een breed frequentiegebied werkt i.e., 3 ordegrootte 100 kHz tot ordegrootte 10 GHz en in een spectrumanalyzer die in hetzelfde frequentiegebied werkt.In addition, dielectric spectroscopy as described in public literature requires relatively large investments in a function generator operating in a wide frequency range, i.e., 3 orders of magnitude 100 kHz to orders of magnitude 10 GHz and in a spectrum analyzer operating in the same frequency range.
Onderhavige vinding betreft een werkwijze en inrichting voor dielektrische spectroscopie in het algemeen en die van vloeistoffen in het bijzonder met de volgende voordelen boven 5 stand der techniek: • Er wordt gebruik gemaakt van een equivalent van een coax transmissielijn als resonator met het te onderzoeken dielektricum tussen de binnen- en de buitengeleider in plaats van een condensator waartussen het te onderzoeken dielectricum zich bevindt en / of spoel als discrete onderdelen. De gevoeligheid van 10 de coaxsensor is hierdoor zeer groot.The present invention relates to a method and device for dielectric spectroscopy in general and that of liquids in particular with the following advantages over the prior art: • An equivalent of a coax transmission line is used as resonator with the dielectric to be examined between the inner and outer conductor instead of a capacitor between which the dielectric to be examined is located and / or coil as discrete parts. The sensitivity of the coax sensor is therefore very high.
• De resonator is een doorstroomcel waardoorheen zeer kleine tot zeer grote vloeistofdebieten kunnen worden verplaatst i.e., variërend van enkele microliters per uur tot tientallen kubieke meters per uur.The resonator is a flow-through cell through which very small to very large liquid flows can be moved, i.e. ranging from a few microliters per hour to tens of cubic meters per hour.
• Afhankelijk van de toepassing kan een resonator worden toegepast met zodanige 15 dimensies dat de resonantiefrequentie van de resonator in het gebied ligt waar een kleine verandering in de samenstelling van het dielektricum tot een grote verandering in de complexe dielektrische permittiviteit leidt. Desgewenst kunnen ook meerdere resonators worden toegepast om op deze manier de nauwkeurigheid en de selektiviteit van de meting te vergroten.Depending on the application, a resonator can be used with such dimensions that the resonant frequency of the resonator is in the region where a small change in the composition of the dielectric leads to a large change in the complex dielectric permittivity. If desired, multiple resonators can also be used to increase the accuracy and selectivity of the measurement in this way.
20 · De functiegenerator en de spectrumanalyzer zijn geïntegreerd in een relatief eenvoudige software configureerbare elektronische schakeling die automatisch meet, de metingen automatisch interpreteert en afhankelijk van de resultaten een aktie neemt, zoals het geven van een alarmering of het doseren van chemicaliën.· The function generator and the spectrum analyzer are integrated in a relatively simple software configurable electronic circuit that automatically measures, interprets the measurements automatically and takes an action, depending on the results, such as giving an alarm or dosing chemicals.
• De elektronische schakeling is aanzienlijk goedkoper dan de schakelingen volgens 25 stand der techniek en toepasbaar voor verschillende configuraties van de resonator en voor verschillende dielectricums.The electronic circuit is considerably cheaper than the circuits according to the prior art and can be used for different configurations of the resonator and for different dielectrics.
Beschrijving van de technologie volgens onderhavige vindingDescription of the technology according to the present invention
Volgens een eerste aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een 30 functiegenerator. Deze functiegenerator heeft bij voorkeur een instelbare frequentie in het gebied van 1 kHz tot 100 GHz. Afhankelijk van de toepassing kan het gebied waarin de functiegenerator werkt worden beperkt.According to a first aspect, the technology according to the present invention consists of a function generator. This function generator preferably has an adjustable frequency in the range of 1 kHz to 100 GHz. Depending on the application, the area in which the function generator works can be limited.
Volgens een tweede aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een resonator die het equivalent is van een coax filter gemaakt van een stuk coaxiale 35 transmissielijn waarbij tenminste een deel van het dielektricum tussen de binnengeleider en de buitengeleider van het coaxfilter uit het te onderzoeken of het te monitoren dielektricum, zoals water, bestaat. De resonator is werkzaam verbonden met de functiegenerator 4 hetgeen inhoudt dat de hoeveelheid elektrische energie die in de resonator wordt gedissipeerd in warmte maximaal is bij de resonantiefrequentie van de resonator.According to a second aspect, the technology according to the present invention consists of a resonator which is the equivalent of a coax filter made of a piece of coaxial transmission line with at least a part of the dielectric between the inner conductor and the outer conductor of the coax filter being examined or tested. dielectric to be monitored, such as water. The resonator is operatively connected to the function generator 4, which means that the amount of electrical energy dissipated in the resonator in heat is maximum at the resonant frequency of the resonator.
Volgens een derde aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit een spectrum analyzer. De spectrum analyzer is werkzaam verbonden met de functiegenerator 5 en de resonator. Bij voorkeur is de uitgang van de functiegenerator verbonden met de ingang van de spectrum analyzer en is de resonator eveneens verbonden met de uitgang van de functiegenerator. Er heeft dus een parallelschakeling van apparaten plaatsgevonden. De spectrum analyzer heeft als functie te registreren welk percentage van de amplitude van het door de functiegenerator geleverde signaal overblijft na 10 energiedissipatie in de resonator. Door deze meting bij verschillende frequenties uit te voeren ontstaat een amplitude versus frequentiespectrum met een minimum bij de resonantiefrequentie.In a third aspect, the technology according to the present invention consists of a spectrum analyzer. The spectrum analyzer is operatively connected to the function generator 5 and the resonator. The output of the function generator is preferably connected to the input of the spectrum analyzer and the resonator is also connected to the output of the function generator. A parallel connection of devices has therefore taken place. The spectrum analyzer has the function of recording what percentage of the amplitude of the signal supplied by the function generator remains after energy dissipation in the resonator. By performing this measurement at different frequencies, an amplitude versus frequency spectrum is created with a minimum at the resonance frequency.
Nu de basis van de technologie volgens onderhavige vinding is uitgelegd volgt een aantal uitvoeringsvormen.Now that the basis of the technology according to the present invention has been explained, a number of embodiments follow.
15 In een eerste uitvoeringsvorm bestaat de functiegenerator uit tenminste een microprocessor die kan worden toegepast om softwarematig de frequentie van de functiegenerator in te stellen. Bij voorkeur wordt de microprocessor zodanig geprogrammeerd dat deze achtereenvolgens een aantal frequenties genereert in het gebied waar de coax sensor voor de beoogde toepassing de grootste gevoeligheid heeft. 20 Nog meer bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een microcontroller, zoals een microcontroller van het type PIC16F80. Deze microcontroller kan worden geprogrammeerd met software die op zijn beurt een functiegenerator aanstuurt. Nog meer bij voorkeur heeft de microcontroller een aantal digitale ingangen en uitgangen alsmede tenminste een analoog naar digitaalconverter. De digitale uitgangen kunnen worden gebruikt om te 25 schakelen tussen coaxsensors van verschillende geometrie, voor het sturen van kleppen voor vloeistoftoevoer en -afvoer en voor het programmeren van de functiegenerator. De analoog naar digitaalconverter wordt bij voorkeur toegepast om bij elke frequentie de amplitude van het door de resonator gedempte signaal te meten dat afkomstig is van de functiegenerator. Op deze wijze kan gebruik makend van de microcontroller geheel 30 automatisch een amplitude versus frequentieplot worden gemaakt die een fingerprint is van het dielektricum waarvan de eigenschappen bepaald dienen te worden.In a first embodiment, the function generator consists of at least one microprocessor that can be used to adjust the frequency of the function generator by software. The microprocessor is preferably programmed such that it successively generates a number of frequencies in the area where the coax sensor has the highest sensitivity for the intended application. Even more preferably, use is made of a microcontroller, such as a microcontroller of the PIC16F80 type. This microcontroller can be programmed with software that in turn controls a function generator. Even more preferably, the microcontroller has a number of digital inputs and outputs as well as at least one analog-to-digital converter. The digital outputs can be used to switch between coaxial sensors of different geometry, for controlling valves for liquid supply and discharge and for programming the function generator. The analog-to-digital converter is preferably used to measure the amplitude of the signal muted by the resonator at each frequency from the function generator. In this way, using the microcontroller, an amplitude versus frequency plot can be made fully automatically, which is a fingerprint of the dielectric whose properties are to be determined.
In een tweede uitvoeringsvorm, die optioneel wordt gecombineerd met de eerste uitvoeringsvorm, wordt gebruik gemaakt van een resonator die uit een cilindervormige eerste geleider bestaat en een centrale tweede geleider, zie ook figuur 1. De 35 cilindervormige eerste geleider is in figuur 1 aangegeven met het nummer 4. Bij voorkeur is deze eerste geleider van roestvrij staal gemaakt. Bij voorkeur zijn aan de eerste geleider koppelstukken bevestigd om een te onderzoeken voedingsstroom, bijvoorbeeld water, 5 continu aan de resonator te voeden en af te voeren. Deze koppelstukken zijn in figuur 1 aangeduid met het nummer 5. Opgemerkt wordt dat het in een aantal gevallen, doch niet alle, niet noodzakelijk of niet gewenst is om de koppelstukken van metaal te maken. Bij voorkeur worden de koppelstukken van kunststof gemaakt. Verder blijken de gaten in de 5 eerste geleider ter plekke van de koppelstukken, aangeduid met het cijfer 8 in figuur 1, de werking van de resonator niet negatief te beïnvloeden mits de diameter van elk gat ter plekke van het koppelstuk aanzienlijk kleiner is dan de golflengte van de radiogolven waarbij de resonator in resonantie is. Opgemerkt wordt dat, indien de kwaliteitsfactor van de resonator negatief wordt beïnvloed door de gaten 8 bij de koppelstukken, er voor deze 10 gaten een metalen gaas kan worden geplaatst. In de meeste praktijkgevallen blijkt dit echter niet noodzakelijk. De centrale geleider van de coaxsensor, in figuur 1 aangeduid met het cijfer 3, bevindt zich bij voorkeur in een cilinder van niet geleidend materiaal zoals glas of kunststof dat in figuur 1 is aangeduid met het cijfer 6. De cilinder van niet geleidend materiaal is bij voorkeur hol zodat centrale tweede geleiders van verschillende diameters in 15 de niet geleidende cilinder 6 kunnen worden geschoven. Het is de vakman bekend dat op deze wijze de karakteristieke impedantie van de coaxsensor kan worden ingesteld aangezien deze een functie is van de verhouding van diameter van coaxsensor en de diameter van de centrale eerste geleider. De verbinding tussen de eerste geleider 4 en de cilindervormige isolator 6 in figuur 1 wordt bij voorkeur gerealiseerd door gebruik te maken 20 van kunststof schroefdoppen met in het midden een wartel waardoorheen de cilindervormige holle isolator 6 kan worden gestoken. Het resultaat is een waterdichte doorstroomcel (coaxsensor) waarin verschillende centrale tweede geleiders 3 kunnen worden geschoven. De tweede uitvoeringsvorm wordt bij voorkeur ingericht als een kwart golflengte open ended coaxiaal filter. Het is de vakman duidelijk dat een dergelijk filter 25 wordt verkregen door de constructie in figuur 1. De elektrische aansluitpunten voor het filter worden bij voorkeur aan een uiteinde van de cilindervormige tweede geleider 4 gemaakt en aan het uiteinde van de centrale eerste geleider 3, waarbij de afstand tussen beide elektrische aansluitingen zo klein mogelijk wordt gekozen doch niet te klein aangezien dan ongewenste reflecties van het signaal optreden. Een geschikte overgang van resonator 30 (coaxsensor) naar coaxkabel die op de resonantor wordt aangesloten kan eenvoudig experimenteel worden vastgesteld. De coaxsensor wordt bij voorkeur zo ontworpen dat de karakteristieke impedantie van de sensor gelijk is aan 50 Ohm. Op deze manier kan zonder grote verliezen en / of reflecties standaard 50 Ohm coaxkabel worden gebruikt om de resonator aan te sluiten op de functiegenerator en de spectrumanalyzer. Bij voorkeur wordt 35 de caoxsensor verticaal opgesteld en bevinden de aansluitpunten zich onderaan de sensor. In een derde uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van een kwart golflengte closed ended coaxiaal filter. Een dergelijk filter kan worden gerealiseerd door de schroefdop met 6 de grootste afstand tot de elektrische aansluitpunten van metaal te construeren.In a second embodiment, which is optionally combined with the first embodiment, use is made of a resonator consisting of a cylindrical first conductor and a central second conductor, see also figure 1. The cylindrical first conductor is indicated in figure 1 by the number 4. Preferably, this first conductor is made of stainless steel. Couplings are preferably attached to the first conductor for continuously feeding and discharging a feed stream to be examined, for example water, to the resonator. These coupling pieces are designated in Figure 1 by the number 5. It is noted that in a number of cases, but not all, it is not necessary or desirable to make the coupling pieces from metal. The connecting pieces are preferably made of plastic. Furthermore, it appears that the holes in the first conductor at the location of the coupling pieces, indicated by the number 8 in Figure 1, do not adversely affect the operation of the resonator provided that the diameter of each hole at the location of the coupling piece is considerably smaller than the wavelength of the radio waves where the resonator is in resonance. It is noted that if the quality factor of the resonator is negatively influenced by the holes 8 at the coupling pieces, a metal mesh can be placed for these 10 holes. In most practical cases, however, this is not necessary. The central conductor of the coax sensor, indicated by the number 3 in Figure 1, is preferably located in a cylinder of non-conductive material such as glass or plastic, which is indicated by the number 6 in Figure 1. The cylinder of non-conducting material is preferably hollow so that central second conductors of different diameters can be pushed into the non-conductive cylinder 6. It is known to the person skilled in the art that in this way the characteristic impedance of the coax sensor can be set since it is a function of the ratio of diameter of coax sensor and the diameter of the central first conductor. The connection between the first conductor 4 and the cylindrical insulator 6 in Figure 1 is preferably realized by using plastic screw caps with a swivel in the middle through which the cylindrical hollow insulator 6 can be inserted. The result is a water-tight flow-through cell (coax sensor) into which various central second conductors 3 can be inserted. The second embodiment is preferably arranged as a quarter wavelength open ended coaxial filter. It is clear to the skilled person that such a filter 25 is obtained by the construction in figure 1. The electrical connection points for the filter are preferably made at one end of the cylindrical second conductor 4 and at the end of the central first conductor 3, wherein the distance between the two electrical connections is chosen to be as small as possible but not too small, since then unwanted reflections of the signal occur. A suitable transition from resonator 30 (coax sensor) to coax cable that is connected to the resonator can be easily determined experimentally. The coax sensor is preferably designed so that the characteristic impedance of the sensor is 50 ohms. In this way, a standard 50 Ohm coaxial cable can be used without large losses and / or reflections to connect the resonator to the function generator and the spectrum analyzer. The caox sensor is preferably arranged vertically and the connection points are located at the bottom of the sensor. In a third embodiment, use is made of a quarter wavelength closed ended coaxial filter. Such a filter can be realized by constructing the screw cap with the greatest distance to the electrical connection points of metal.
In een vierde uitvoeringsvorm, die bij voorkeur gecombineerd wordt met een of meerdere eerdere uitvoeringsvormen een t/m drie, worden zeefjes geplaatst voor de gaten 8 in figuur 1. Vervolgens wordt ruimte 9 gevuld met kationenwisselaar. De vloeistof 1, bijvoorbeeld te 5 zuiveren water, die aan de doorstroomcel wordt gevoed wordt hierdoor onthard en calciumionen en bariumionen zullen zich in de ionenwisselaar gaan ophopen. Hierdoor veranderen de dielectrische eigenschappen van het mengsel van ionenwisselaar en water dat zich in ruimte 9 bevindt. Het gevolg is dat de resonantiefrequentie en ook de kwaliteitsfactor en de vorm van het amplitude versus frequentie spectrum een functie zijn 10 van de beladingsgraad van de ionenwisselaarkolom. De resonator in figuur 1 is dus bij uitstek geschikt om de beladingsgraad van een ionenwisselaar in de tijd te volgen en daarop de regeneratiecylus van de ionenwisselaar af te stemmen zodat een betrouwbaar proces met een minimum aan aandacht en variabele kosten wordt verkregen.In a fourth embodiment, which is preferably combined with one or more previous embodiments one to three, sieves are placed in front of the holes 8 in figure 1. Next, space 9 is filled with cation exchanger. The liquid 1, for example water to be purified, which is fed to the flow-through cell is softened by this and calcium ions and barium ions will start to accumulate in the ion exchanger. This changes the dielectric properties of the mixture of ion exchanger and water in space 9. The result is that the resonance frequency and also the quality factor and the shape of the amplitude versus frequency spectrum are a function of the degree of loading of the ion exchange column. The resonator in Fig. 1 is therefore eminently suitable for monitoring the degree of loading of an ion exchanger in time and for adjusting the regeneration cycle of the ion exchanger so that a reliable process with a minimum of attention and variable costs is obtained.
In een vijfde uitvoeringsvorm, die bij voorkeur gecombineerd wordt met een of meerdere 15 eerdere uitvoeringsvormen een t/m vier, wordt een anionenwisselaar in de coaxsensor gebracht om op deze wijze de verwijdering van anionen in een vloeistofstroom te volgen en het proces te optimaliseren. Opgemerkt wordt dat meerdere kolommen in serie kunnen worden geplaatst die elk een bepaald type ionen verwijderen. Deze kolommen in serie kunnen softwarematig afzonderlijk worden bemeten door gebruik te maken van een enkele 20 aansturing waarbij door middel van relais telkens een andere kolom in het elektrisch circuit voor de meting wordt opgenomen. Op deze wijze kan de samenstelling van de vloeistof zeer nauwkeurig in kaart worden gebracht. Verder wordt opgemerkt dat een dergelijke aanpak niet alleen met ionenwisselaar (bijvoorbeeld anionenwisselaar en kationenwisselaar) mogelijk is maar ook met adsorptiemiddelen zoals geactiveerde kool, 25 silica, korrels van macroporeuze polymeren. In een dergelijk geval wordt dus een aantal kolommen in serie toegepast met verschillende materialen als adsorptiemiddel. Elke adsorptiemiddel wordt met een ander type in de vloeistof aanwezige componenten beladen met als gevolg dat verschillende typen fingerprints van een vloeistof wordt verkregen. Daarnaast is het mogelijk om de kolommen niet alleen in serie te schakelen maar ook nog, 30 al dan niet in een vervolgmeting, parallel te schakelen. Op deze wijze worden andere fingerprints verkregen dan de fingerprints waarbij de kolommen in serie worden geschakeld aangezien de invloed van de componenten die minder goed adsorberen aan de kolompakking op de componenten die in beginsel wel goed adsorberen nu automatisch in de meting wordt meegenomen. Uiteraard kan er ook voor worden gekozen om, afhankelijk 35 van de toepassing slechts een kolom met een specifiek adsorptiemateriaal dat is afgestemd op een component waarvan de concentratie moet worden gemeten.In a fifth embodiment, which is preferably combined with one or more previous embodiments one to four, an anion exchanger is introduced into the coax sensor to monitor the removal of anions in a liquid stream in this way and to optimize the process. It is noted that several columns can be placed in series, each removing a specific type of ions. These columns in series can be measured separately by software using a single control, whereby a different column is each time included in the electrical circuit for the measurement by means of relays. In this way the composition of the liquid can be mapped very accurately. It is further noted that such an approach is possible not only with ion exchanger (for example anion exchanger and cation exchanger) but also with adsorbents such as activated carbon, silica, granules of macroporous polymers. In such a case, a number of columns in series are used with different materials as adsorbent. Each adsorbent is loaded with a different type of components present in the liquid with the result that different types of fingerprints of a liquid are obtained. In addition, it is possible to not only connect the columns in series, but also to connect them in parallel, whether or not in a follow-up measurement. In this way other fingerprints are obtained than the fingerprints in which the columns are connected in series since the influence of the components that adsorb less well to the column packing on the components that do in principle adsorb well is now automatically included in the measurement. It is of course also possible to choose, depending on the application, only one column with a specific adsorption material that is tuned to a component whose concentration is to be measured.
In een zesde uitvoeringsvorm, die bij voorkeur gecombineerd wordt met een of meerdere 7 eerdere uitvoeringsvormen een t/m vijf, wordt een aantal resonators volgens het coaxprincipe in serie geschakeld of parallel geschakeld waarbij de resonantors verschillende resonantiefrequenties hebben i.e., een verschillende lengte hebben. Het is de vakman bekend dat de complexe dielectrische permittiviteit van een vloeistof sterk 5 afhankelijk is van het vermogen van de afzonderlijke molekulen en ionen in die vloeistof om te bewegen in het ritme van het wisselend elektrisch veld. Verschillende molekulen zullen dus een verschillende respons geven bij verschillende frequenties hetgeen zowel de resonantiefrequentie als de kwaliteitsfactor van de resonator beïnvloedt. Om deze reden kan waardevolle en zeer specifieke informatie worden verkregen over de samenstelling van 10 een vloeistof indien metingen worden verricht met een aantal resonators die elk een andere resonantiefrequentie hebben. Concreet kan dit worden gerealiseerd door metingen te verrichten aan het te onderzoeken dielectricum met meerdere resonators van verschillende afmetingen. Deze resonators kunnen uiteraard weer in serie en / of parallel worden geschakeld. Met serie en / of parallel schakeling wordt in eerste instantie bedoeld, in serie 15 met de vloeistofstroom. Echter het elektrisch in serie en / of parallel schakelen van meerdere resonators maakt nadrukkelijk ook deel uit van onderhavige vinding. Opgemerkt wordt dat de dimensies van een resonator varieert in het gebied van 1 micrometer tot 20 meter en dat het frequentiegebied waarin de coaxsensor wordt toegepast varieert van 10 kHz tot 100 GHz. Verder wordt opgemerkt dat het principe van de coaxsensor ook werkt 20 voor frequenties in het terahertz gebied en met zichtbaar licht als elektromagnetische straling. Sensors die gebaseerd zijn op elektromagnetische straling in het terahertz gebied en in het gebied van zichtbaar licht maken nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding.In a sixth embodiment, which is preferably combined with one or more previous embodiments one through five, a number of resonators according to the coax principle are connected in series or connected in parallel, the resonantors having different resonance frequencies, i.e. having a different length. It is known to those skilled in the art that the complex dielectric permittivity of a liquid is highly dependent on the ability of the individual molecules and ions in that liquid to move in the rhythm of the alternating electric field. Different molecules will therefore give a different response at different frequencies, which influences both the resonant frequency and the quality factor of the resonator. For this reason, valuable and very specific information can be obtained about the composition of a liquid if measurements are made with a number of resonators that each have a different resonance frequency. Specifically, this can be achieved by taking measurements on the dielectric to be investigated with several resonators of different sizes. These resonators can of course be connected in series and / or in parallel. With series and / or parallel connection is meant in the first instance, in series 15 with the liquid flow. However, the electrical connection of several resonators in series and / or in parallel is explicitly also part of the present invention. It is noted that the dimensions of a resonator vary in the range of 1 micrometer to 20 meters and that the frequency range in which the coax sensor is used varies from 10 kHz to 100 GHz. It is further noted that the principle of the coax sensor also works for frequencies in the terahertz region and with visible light as electromagnetic radiation. Sensors based on electromagnetic radiation in the terahertz region and in the visible light region are emphatically part of the present invention.
In een zevende uitvoeringsvorm, die bij voorkeur gecombineerd wordt met een of meerdere eerdere uitvoeringsvormen een t/m zes bestaat de technologie volgens onderhavige 25 vinding uit een spectrumanalyzer die automatisch de amplitude van het radiosignaal meet dat wordt gegenereerd door de functiegenerator en dat wordt afgezwakt door de resonator die op de functiegenerator is aangesloten. Figuur 2 laat een schematische weergave zien van de functiegenerator FG die middels transmissielijn is aangesloten op een resonator RS en op een spectrum analyzer SA. Van het door de spectrumanalyzer automatisch gemeten 30 signaal worden tenminste de amplitude en indien gewenst ook andere gegevens zoals de frequentie en eventuele zijbanden doorgegeven aan tenminste een microprocessor. Bij voorkeur slaat de microprocessor de meetgegevens op in het geheugen waarbij tenminste de frequentie en de bijbehorende amplitude van het gemeten signaal worden opgeslagen. Bij voorkeur voert de microprocessor ook een mathematische bewerking uit met de 35 meetgegevens waaruit kan worden afgeleid of de eigenschappen van het dielectricum waarvan de eigenschappen worden gemeten zijn veranderd. In een bijzondere uitvoeringsvorm wordt de spectrumanalyzer gereduceerd tot een combinatie van een of 8 meerdere dioden en condensators die het signaal dat door de functiegenerator FG wordt gegenereerd en door de resonator RS wordt gedempt of beïnvloed (afhankelijk van de configuratie van de resonator) gelijkricht Het op deze wijze gelijkgerichte signaal kan worden aangeboden aan een datalogger. Bij voorkeur wordt het aldus gelijkgerichte signaal 5 aangeboden aan de ingang van een analoog naar digitaalconverter die werkzaam is verbonden met de microprocessor of die deel uitmaakt van een microprocessor met een de periferie AD converters. Bij voorkeur wordt hiertoe gebruik gemaakt van microcontrollers zoals de PIC16F80 die standaard is uitgerust met een array van analoog naar digitaal converters. Het is de vakman duidelijk dat op deze wijze een aanzienlijke kostenbesparing 10 gerealiseerd kan worden aangezien de spectrumanalyzer in dit geval wordt vervangen door een gelijkrichter. Een nadeel van een dergelijke aanpak lijkt in eerste instantie dat het gelijkgerichte signaal geen informatie bevat over de frequentie van het signaal dat door de functiegenerator wordt aangeboden, over de vorm van het signaal waarvan nu alleen de amplitude wordt gemeten en over het eventuele bestaan van zijbanden. Dit nadeel blijkt in 15 een groot aantal praktijkgevallen echter geen enkel probleem op te leveren met name in het geval dat alle metingen zoals eerder beschreven automatisch worden uitgevoerd door gebruik te maken van een microprocessor en / of microcontroller. Dankzij het gebruik van de microcontroller die een functiegenerator FG aanstuurt kan de frequentie van het opgewekte radiosignaal alsmede de amplitude van dit signaal zeer nauwkeurig worden 20 ingesteld. Vervolgens wordt bij voorkeur een meting uitgevoerd waarbij de resonator door middel van een relais wordt losgekoppeld van de functiegenerator FG en de spectrumanalyzer SA, die in dit geval is gereduceerd tot een gelijkrichter. Het resultaat is een nulmeting. Vervolgens wordt de coaxsensor softwarematig in het elektrisch circuit opgenomen bijvoorbeeld door schakeling van een relais dat werkzaam verbonden is met 25 de resonator. De meting wordt herhaald en het uit het verschil tussen de nulmeting en de meting waarbij de resonator in het elektrisch circuit is opgenomen kan de fingerpint van de vloeistof worden afgeleid. De interpretatie van de meetgegevens gebeurt bij voorkeur ook softwarematig door de microprocessor die onderdeel uitmaakt van het elektrisch circuit rondom de coaxsensor. Afhankelijk van de meetresultaten wordt een automatisch een 30 signaal gegenereerd dat aangeeft of de vloeistof veilig is en / of aan de specificaties voldoet en / of dat er zich onbekende verontreinigingen in de vloeistof bevinden en / of dat het proces waarop de coaxsensor is aangesloten niet meer optimaal werkt en moet worden bijgestuurd. Optioneel wordt het signaal aangewend om een alarmering te activeren en / of chemicaliën te doseren en / of apparatuur in te schakelen om het proces weer terug te 35 brengen naar het optimum en / of om de procesinstallatie om veiligheidsredenen uit te schakelen en / of om andere veiligheidsmaatregelen te treffen.In a seventh embodiment, which is preferably combined with one or more previous embodiments one through six, the technology according to the present invention consists of a spectrum analyzer which automatically measures the amplitude of the radio signal generated by the function generator and which is attenuated by the resonator that is connected to the function generator. Figure 2 shows a schematic representation of the function generator FG which is connected via a transmission line to a resonator RS and to a spectrum analyzer SA. At least the amplitude and, if desired, other data such as the frequency and any sidebands of the signal automatically measured by the spectrum analyzer are passed on to at least one microprocessor. The microprocessor preferably stores the measurement data in the memory, wherein at least the frequency and the associated amplitude of the measured signal are stored. Preferably, the microprocessor also performs a mathematical operation with the measurement data from which it can be deduced whether the properties of the dielectric whose properties are being measured have changed. In a particular embodiment, the spectrum analyzer is reduced to a combination of one or 8 multiple diodes and capacitors that rectifies the signal generated by the function generator FG and is damped or influenced by the resonator RS (depending on the configuration of the resonator). in this way a rectified signal can be offered to a data logger. Preferably, the thus aligned signal 5 is applied to the input of an analog-to-digital converter which is operatively connected to the microprocessor or which forms part of a microprocessor with the peripheral AD converters. Use is preferably made for this purpose of microcontrollers such as the PIC16F80 which is equipped as standard with an array of analog to digital converters. It is clear to a person skilled in the art that a considerable cost saving can be realized in this way since the spectrum analyzer in this case is replaced by a rectifier. A drawback of such an approach appears in the first instance to be that the rectified signal contains no information about the frequency of the signal supplied by the function generator, about the shape of the signal of which only the amplitude is now measured and about the possible existence of sidebands . This disadvantage, however, appears to present no problem whatsoever in a large number of practical cases, in particular in the case that all measurements as previously described are performed automatically by using a microprocessor and / or microcontroller. Thanks to the use of the microcontroller which controls a function generator FG, the frequency of the generated radio signal as well as the amplitude of this signal can be set very accurately. A measurement is then preferably carried out in which the resonator is disconnected by means of a relay from the function generator FG and the spectrum analyzer SA, which in this case is reduced to a rectifier. The result is a zero measurement. Subsequently, the coax sensor is included in the electrical circuit with software, for example by switching a relay which is operatively connected to the resonator. The measurement is repeated and the fingerpint can be derived from the liquid from the difference between the zero measurement and the measurement in which the resonator is included in the electrical circuit. The interpretation of the measurement data is preferably also done by software by the microprocessor that is part of the electrical circuit around the coax sensor. Depending on the measurement results, an automatic signal is generated that indicates whether the fluid is safe and / or meets the specifications and / or that there are unknown contaminants in the fluid and / or that the process to which the coax sensor is connected is no longer works optimally and needs to be adjusted. Optionally the signal is used to activate an alarm and / or to dose chemicals and / or to switch on equipment to bring the process back to the optimum and / or to switch off the process installation for safety reasons and / or for other reasons. to take security measures.
In een achtste uitvoeringsvorm die bij voorkeur wordt gecombineerd met een of meerdere 9 van de vorige uitvoeringsvormen een t/m zeven bestaat de resonator uit een zogenaamde stripline resonator. Een stripline is naast de definitie uit de open literatuur volgens de definitie in deze aanvrage eveneens gedefinieerd als een eerste geleider in de vorm van een cilinder of een balk die omhult wordt door tenminste een dielektricum dat tenminste ten 5 dele als isolator fungeert waarbij dit dielektricum ten minste ten dele omhult wordt door een tweede geleider. Onder de zinsnede "ten minste ten dele omhult wordt door een tweede geleider" wordt ook verstaan een PCB (printed circuit board) waarvan een zijde voorzien is van een metalen geleider i.e., de tweede geleider en de andere zijde voorzien is van een balk i.e., de eerste geleider. Nu duidelijk is dat ook een PCB met aan een kant een metalen 10 vlak en aan de andere kant een printspoor in de vorm van een dunne balk volgens de definitie in deze aanvraag een stripline is, wordt een aantal andere uitvoeringsvormen van een stripline genoemd. Een eerste stripline is een metalen eerste buis i.e., tweede geleider met daarin een metalen balk of cilinder i.e., eerste geleider waarbij de eerste geleider van een dunnne laag isolator is voorzien en waarbij het te onderzoeken dielectricum tussen de 15 eerste en de tweede geleider stroomt. Onder buis wordt in deze aanvrage een cilinder, balk of een andere langwerpige geometrie verstaan. Een tweede stripline is een stripline die gelijk is aan de eerste stripline echter met het verschil dat de eerste geleider niet centraal in de buis van de tweede geleider is geplaatst. Deze tweede stripline is daarmee niet symmetrisch. Een derde stripline is een stripline waarbij niet de eerste geleider maar de 20 tweede geleider van een isolerende coating is voorzien. Verderop in deze aanvrage wordt uiteengezet dat de derde stripline zich wezenlijk anders gedraagt dan de tweede stripline. Een vierde stripline is een stripline volgens de geometrie van een van de voorgaande striplines 1 t/m 3 waarbij echter de tweede geleider beschadigingen of andere onregelmatigheden bevat die zijn aangebracht om de gevoeligheid van de stripline in te 25 kunnen stellen. Dergelijke beschadigingen of onregelmatigheden zijn bijvoorbeeld deuken in de tweede geleider en / of gaatjes en / of gaatjes waarin stelschroefjes kunnen worden gedraaid. Een vijfde stripline is een PCB met aan een vlak een eerste geleider, tenminste een strook van doorgemetaliiseerde gaatjes naar de andere kant van de PCB doch bij voorkeur twee stroken van doorgemetalliseerde gaatjes naar de andere kant van de PCB 30 waarbij deze stroken van doorgemetalliseerde gaatjes zich aan de randen van de eerste geleider bevinden. Aan de andere kant van de PCB bevindt zich een strook van een tweede geleider die is aangebracht tussen beide stroken van doorgemetalliseerde gaatjes naar de andere kant van de PCB en evenwijdig aan deze stroken loopt. Een uitvoerig programma waarbij de werking van verschillende striplines als resonator is onderzocht 35 heeft uitgewezen dat een stripline volgens de definitie in onderhavige aanvrage zeer goed als coaxresonator werkt. Zo blijkt een stripline die is aangebracht op een PCB zeer goed te werken door de PCB eenvoudigweg aan te sluiten op de functiegenerator FG en de 10 spectrumanalyzer SA en de PCB vervolgens onder te dompelen in de te onderzoeken vloeistof. Op deze wijze wordt in combinatie met de technologie volgens onderhavige vinding een zeer eenvoudige handheld sensor voor online fingerprinting van water of andere vloeistoffen verkregen. Het is de vakman duidelijk dat een dergelijke sensor heel 5 goed specifiek voor een bepaalde toepassing te maken door de geometrie en afmetingen van de coaxsensor (hieronder wordt ook een stripline verstaan) zodanig te kiezen dat de resonantiefrequentie van de coaxsensor in het frequentiegebied ligt waar complexe dielektrische permittiviteit van de te onderzoeken vloeistof sterk afhangt van de frequentie. Op deze wijze is het mogelijk om uitgaande van een basisconcept en basis elektrische 10 schakeling met bijbehorende software een scala aan toepassingen te realiseren voor fingerprinting van vloeistoffen.In an eighth embodiment which is preferably combined with one or more 9 of the previous embodiments one through seven, the resonator consists of a so-called stripline resonator. In addition to the definition from the open literature according to the definition in this application, a stripline is also defined as a first conductor in the form of a cylinder or a beam that is enveloped by at least one dielectric which acts at least in part as an insulator, said dielectric at least partially covered by a second conductor. The phrase "at least partially enveloped by a second conductor" is also understood to mean a PCB (printed circuit board) of which one side is provided with a metal conductor ie, the second conductor and the other side is provided with a beam ie, the first conductor. Now that it is clear that also a PCB with on one side a metal surface and on the other side a print track in the form of a thin beam according to the definition in this application is a strip line, a number of other embodiments of a strip line are mentioned. A first stripline is a metal first tube i.e., second conductor with a metal beam or cylinder i.e., first conductor wherein the first conductor is provided with a thin layer of insulator and wherein the dielectric to be examined flows between the first and the second conductor. In this application pipe is understood to be a cylinder, beam or other elongated geometry. A second stripline is a stripline that is similar to the first stripline but with the difference that the first conductor is not placed centrally in the tube of the second conductor. This second stripline is therefore not symmetrical. A third stripline is a stripline in which not the first conductor but the second conductor is provided with an insulating coating. Later in this application it is explained that the third stripline behaves essentially differently from the second stripline. A fourth stripline is a stripline according to the geometry of one of the preceding stripplines 1 to 3, however, the second conductor contains damage or other irregularities that have been applied to adjust the sensitivity of the stripline. Such damage or irregularities are, for example, dents in the second conductor and / or holes and / or holes into which set screws can be turned. A fifth stripline is a PCB with a first conductor on one face, at least one strip of through-metalized holes to the other side of the PCB, but preferably two strips of through-metalized holes to the other side of the PCB 30, these strips of through-metalized holes being at the edges of the first conductor. On the other side of the PCB there is a strip of a second conductor that is arranged between the two strips of through-metalized holes to the other side of the PCB and runs parallel to these strips. An extensive program in which the operation of different striplines as a resonator has been investigated has shown that a stripline according to the definition in the present application works very well as a coax resonator. For example, a stripline applied to a PCB appears to work very well by simply connecting the PCB to the function generator FG and the spectrum analyzer SA and then immersing the PCB in the liquid to be examined. In this manner a very simple handheld sensor for online fingerprinting of water or other liquids is obtained in combination with the technology according to the present invention. It is clear to a person skilled in the art that such a sensor can be made very specifically for a specific application by choosing the geometry and dimensions of the coax sensor (this is also understood to be a strip line) such that the resonance frequency of the coax sensor lies in the frequency range where complex The dielectric permittivity of the liquid to be tested strongly depends on the frequency. In this way it is possible, starting from a basic concept and basic electrical circuit with associated software, to realize a range of applications for fingerprinting of liquids.
In een negende uitvoeringsvorm, die bij voorkeur wordt gecombineerd met een of meerdere uitvoeringsvormen een t/m acht, wordt de eerste geleider van de coaxsensor voorzien van een dunne laag isolator die speciaal is geselecteerd om componenten die in 15 een vloeistof gedetecteerd dienen te worden te adsorberen. Deze adsorptie aan de dunne laag isolator kan nog verder worden versterkt of nog specifieker worden gemaakt door gebruik te maken van capacitieve deionisatie i.e., door een gelijkspanning aan te brengen tussen de eerste en de tweede geleider van de coaxsensor.In a ninth embodiment, which is preferably combined with one or more embodiments one through eight, the first conductor of the coax sensor is provided with a thin layer of insulator specially selected for components to be detected in a liquid. adsorb. This adsorption on the thin layer insulator can be further enhanced or made even more specific by using capacitive deionization, i.e., by applying a direct voltage between the first and the second conductor of the coax sensor.
In een tiende uitvoeringsvorm die bij voorkeur wordt gecombineerd met een of meerdere 20 uitvoeringsvormen een t/m negen, wordt de sensor volgens de technologie van onderhavige vinding toegepast als biofouling sensor. Hiertoe wordt bij voorkeur een sensor met als geometrische vorm een cilindervormige buitengeleider met daarin een binnengeleider toegepast waarbij de binnengeleider met een isolerende coating is uitgerust die een zodanige samenstelling heeft dat de te detecteren biofouling zich bij voorkeur op 25 deze coating gaat afzetten. Uit wiskundige modellering van de gevoeligheid van een coaxsensor voor een veranderend dielectricum volgt dat de resonantiefrequentie van de coaxsensor erg gevoelig is voor de dikte en de dielektrische eigenschappen van de isolerende coating op de binnengeleider van de coaxsensor. Hierdoor wordt de zojuist beschreven biosensor uitermate gevoelig. Een additionele reden dat de zojuist beschreven 30 biosensor zeer gevoelig is, is dat dat de biofilm die zich op de binnengeleider in de coaxsensor vormt een andere geleidbaarheid heeft dan de vloeistof die door de coaxsensor stroomt. Bijgevolg ontstaat een extra verandering van de "totale complexe dielektrische permittiviteit" van het mengsel van dielektrica in de coaxsensor.In a tenth embodiment that is preferably combined with one or more embodiments one through nine, the sensor according to the technology of the present invention is used as a biofouling sensor. For this purpose, a sensor with a geometrically shaped cylindrical outer conductor is preferably used with an inner conductor therein, the inner conductor being provided with an insulating coating which has such a composition that the biofouling to be detected preferably starts to deposit on this coating. From mathematical modeling of the sensitivity of a coax sensor to a changing dielectric, it follows that the resonance frequency of the coax sensor is very sensitive to the thickness and the dielectric properties of the insulating coating on the inner conductor of the coax sensor. This makes the biosensor just described extremely sensitive. An additional reason that the biosensor just described is very sensitive is that the biofilm that forms on the inner conductor in the coax sensor has a different conductivity than the liquid that flows through the coax sensor. Consequently, an additional change in the "total complex dielectric permittivity" of the dielectric mixture in the coax sensor is created.
In een elfde uitvoeringsvorm die bij voorkeur wordt gecombineerd met een of meerdere van 35 de voorgaande uitvoeringsvormen een t/m 10 wordt gebruik gemaakt van een speciaal soort functiegenerator FG. In plaats van een draaggolf wordt gebruik gemaakt van een amplitudegemoduleerde draaggolf, een frequentiegemoduleerde draaggolf of een 11 fasegemoduleerde draaggolf. Het is de vakman bekend dat op deze wijze zijbanden ontstaan. Dit verschijnsel wordt veroorzaakt door het feit dat een draaggolf met frequentie F1 die amplitudegemoduleerd wordt met een frequentie van de modulatie F2 wiskundig gezien kan worden opgevat als de som van 3 golven i.e., een sinus met frequentie F1, een 5 sinus met frequentie F1+F2 en een sinus met frequentie F1-F2. De amplitude die elk van deze golven heeft hangt af van de intensiteit van de amplitudemodulatie i.e., van de modulatiediepte. Door een de functiegenerator een draaggolf te laten produceren en deze amplitude te moduleren bij verschillende frequenties van de modulatie en bij verschillende modulatiediepten blijkt het mogelijk om zeer nauwkeurig de resonantiefrequentie en het 10 amplitude versus frequentiespectrum van een coaxsensor en dielektricum dat door de coaxsensor stroomt vast te stellen. Voor frequentiegemoduleerde draaggolven en fasegemoduleerde draaggolven kan een vergelijkbare redenering worden opgezet. Het toepassen van modulatie van door de functiegenerator opgewekte radiogolven om de gevoeligheid van de meting met een coaxsensor te vergroten dan wel het aantal 15 meetpunten te vergroten gegeven een aantal vaste frequenties die door de functiegenerator worden opgewekt maakt nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding.In an eleventh embodiment that is preferably combined with one or more of the preceding embodiments one through ten, use is made of a special kind of function generator FG. Instead of a carrier wave, use is made of an amplitude-modulated carrier wave, a frequency-modulated carrier wave or an 11 phase-modulated carrier wave. It is known to those skilled in the art that sidebands are formed in this way. This phenomenon is caused by the fact that a carrier wave with frequency F1 that is amplitude modulated with a frequency of the modulation F2 can be seen mathematically as the sum of 3 waves ie, a sine wave with frequency F1, a 5 sine wave with frequency F1 + F2 and a sine wave with frequency F1-F2. The amplitude that each of these waves has depends on the intensity of the amplitude modulation, i.e., on the modulation depth. By having a function wave produced by the function generator and modulating this amplitude at different frequencies of the modulation and at different modulation depths, it appears to be possible to very accurately determine the resonance frequency and the amplitude versus frequency spectrum of a coax sensor and dielectric that flows through the coax sensor. set. A similar line of reasoning can be set up for frequency-modulated carriers and phase-modulated carriers. The use of modulation of radio waves generated by the function generator to increase the sensitivity of the measurement with a coax sensor or to increase the number of measuring points given a number of fixed frequencies generated by the function generator forms an explicit part of the present invention.
In een twaalfde uitvoeringsvorm die bij voorkeur wordt gecombineerd met een of meerdere van de voorgaande uitvoeringsvormen een t/m 11 wordt gebruik gemaakt van een Colpitts oscillator als functiegenerator. De Colpittsoscillator wordt aangestuurd met een kristal. Door 20 een enkele Colpittsoscillator te maken en uit een reeks kristallen telkens een kristal middels een relais of een solid state schakeling in de Colpitts oscillator op te nemen wordt een zeer efficiënte en nauwkeurige functiegenerator verkregen. Opgemerkt wordt dat uitvoeringsvorm 12 bij uitstek geschikt is om gecombineerd te worden met uitvoeringsvorm 11 zodat middels modulatie met een beperkt aantal kristallen een groot aantal meetpunten 25 kan worden verkregen.In a twelfth embodiment that is preferably combined with one or more of the preceding embodiments one through 11, a Colpitts oscillator is used as a function generator. The Colpitts oscillator is controlled with a crystal. By making a single Colpitts oscillator and by incorporating a crystal from a series of crystals into the Colpitts oscillator via a relay or a solid state circuit, a very efficient and accurate function generator is obtained. It is noted that embodiment 12 is eminently suitable for combining with embodiment 11, so that a large number of measuring points can be obtained by modulation with a limited number of crystals.
Nu de uitvoeringsvormen zijn beschreven wordt, zonder hiermee enige beperking aan te brengen in de draagwijdte van onderhavige vinding, een aantal toepassingen genoemd van de coaxsensor: het meten van de kwaliteit van drinkwater, afvalwater, bronwater, condensaat bij een warmte-kracht centrale, water dat wordt toegepast in kassen, zeewater, 30 brak water, concentraat bij membraaninstallaties, permeaat bij membraaninstallaties, de concentratie algen in water, de concentratie vet in melkproducten, de concentratie eiwit in melkproducten, de samenstelling van bloed, de kwaliteit van hout in het algemeen en boomstammen in het bijzonder, het polymeergehalte in verf op waterbasis, het gehalte aan water in oplosmiddel, het gehalte aan oplosmiddel in water, de hoeveelheid water in olie, 35 de samenstelling van olie, de samenstelling van rivierslib, de beladingsgraad van ionenwisselaar, de prestaties van membranen (veel membranen waaronder tubulaire membranen en spiraalgewonden membranen kunnen elektrisch gezien als een resonator 12 worden beschouwd), de conversie in chemische processen waaronder polymerisatieprocessen, elektrolyseprocessen, biochemische processen, het desinfecteren van vloeistoffen door middel van draaggolven of gemoduleerde radiogolven.Now that the embodiments have been described, a number of applications of the coax sensor are mentioned, without thereby limiting the scope of the present invention: measuring the quality of drinking water, waste water, spring water, condensate at a combined heat and power plant, water which is used in greenhouses, seawater, brackish water, concentrate in membrane installations, permeate in membrane installations, the concentration of algae in water, the concentration of fat in milk products, the concentration of protein in milk products, the composition of blood, the quality of wood in general and tree trunks in particular, the polymer content in water-based paint, the water-in-solvent content, the solvent-in-water content, the amount of water in oil, the composition of oil, the composition of river sludge, the degree of loading of ion exchangers, the performance of membranes (many membranes including tubular membranes and spiral wound membranes can considered as a resonator 12), the conversion into chemical processes including polymerization processes, electrolysis processes, biochemical processes, disinfecting liquids by means of carrier waves or modulated radio waves.
5 Voorbeeld 1Example 1
In dit voorbeeld wordt een aansturing voor een coaxsensor beschreven volgens de technologie van onderhavige vinding. Hierbij worden de verschillende bouwstenen van de sensor uiteengezet. Opgemerkt wordt dat de hier beschreven aansturing een van de vele denkbare uitvoeringsvormen is. De aansturing wordt dan ook als niet limiterend voorbeeld 10 van de technologie volgens onderhavige vinding genoemd. Met deze coaxsensor zijn metingen verricht die in voorbeeld 2 worden beschreven.In this example, a control for a coax sensor is described according to the technology of the present invention. The various building blocks of the sensor are explained here. It is noted that the control described here is one of the many conceivable embodiments. The control is therefore referred to as non-limiting example 10 of the technology according to the present invention. Measurements have been made with this coax sensor, which are described in example 2.
De microcontrollerThe microcontroller
Het hart van de elektronische schakeling bestaat uit een microcontroller. Als microcontroller is de PIC16F88 gekozen. Deze heeft digitale in- en uitgangen, een ADC (analoog naar 15 digitaal converter) om meetsignalen in te lezen en kan ook externe communicatie volgens het RS232 protocol aan. De microcontroller is software programmeerbaar en kan ook worden ingezet voor mathematische berekeningen zoals signaalanalyse. Met de juiste software heeft deze microcontroller een grote functionaliteit.The heart of the electronic circuit consists of a microcontroller. The PIC16F88 has been chosen as the microcontroller. This has digital inputs and outputs, an ADC (analog to digital converter) to read in measurement signals and can also handle external communication according to the RS232 protocol. The microcontroller is software programmable and can also be used for mathematical calculations such as signal analysis. With the right software, this microcontroller has great functionality.
De functieaenerator 20 Als functiegenerator is een geïntegreerde schakeling van het type LTC1799 gekozen. Deze functiegenerator kan blokgolven genereren in het gebied van 1 kHz tot 33 MHz. Het mooie van deze functiegenerator is dat de frequentie waarop deze werkt met een enkele weerstand kan worden ingesteld. Door nu middels relais die door de microcontroller worden aangestuurd meerdere weerstanden parallel te schakelen, worden verschillende 25 frequenties gegenereerd. Deze methode blijkt zeer stabiel te zijn. Door toepassing van relais blijven de microcontroller en de functiegenerator zoveel mogelijk ontkoppeld. Dit is van belang omdat anders de functiegenerator de klokoscillator van de microcontroller kan verstoren.The function generator 20 An integrated circuit of the LTC1799 type has been chosen as the function generator. This function generator can generate square waves in the range of 1 kHz to 33 MHz. The great thing about this function generator is that the frequency at which it works can be set with a single resistor. By connecting several resistors in parallel via relays that are controlled by the microcontroller, different frequencies are generated. This method appears to be very stable. The use of relays keeps the microcontroller and the function generator disconnected as much as possible. This is important because otherwise the function generator can disrupt the clock oscillator of the microcontroller.
Een ander belangrijk voordeel van toepassing van relais om weerstanden parallel te 30 schakelen is het groot aantal meetpunten dat met een beperkt aantal relais en weerstanden kan worden gerealiseerd. Het aantal meetpunten met n relais die elk een weerstand parallel schakelen is gelijk aan 2n-1 Dit betekent dat met 6 relais een frequentiespectrum van 63 meetpunten kan worden gerealiseerd. Verder is het mogelijk om door slimme keuze van weerstanden die parallel worden geschakeld het 35 frequentiespectrum te verschuiven of om in te zoomen in een gewenst frequentiegebied.Another important advantage of using relays to connect resistors in parallel is the large number of measuring points that can be realized with a limited number of relays and resistors. The number of measuring points with n relays that each connect a resistor in parallel is 2n-1. This means that with 6 relays a frequency spectrum of 63 measuring points can be realized. Furthermore, it is possible by smart choice of resistors that are connected in parallel to shift the frequency spectrum or to zoom in to a desired frequency range.
De hardware en de printplaat voor de coaxsensor wordt hiermee inzetbaar voor verschillende toepassingen en verschillende geometrieën van de coaxsensor.This makes the hardware and the printed circuit board for the coax sensor usable for different applications and different geometries of the coax sensor.
1313
Om een optimaal frequentiespectrum te meten dat bij een bepaalde coaxsensor hoort, is een softwareprogramma geschreven dat gegeven een aantal weerstanden die parallel worden geschakeld alle mogelijke genereerbare frequenties uitrekent en rangschikt naar oplopende frequentie. Vervolgens krijgt elke frequentie een digitale codering die vertaald 5 wordt naar een getal in het decimale stelsel. Hierdoor is het mogelijk om met 1 commando de gewenste combinatie van relais te schakelen die vervolgens weer ervoor zorgen dat de functiegenerator een blokgolf van de juiste frequentie genereert.To measure an optimal frequency spectrum that belongs to a certain coax sensor, a software program has been written that, given a number of resistors that are connected in parallel, calculates all possible generable frequencies and arranges them by ascending frequency. Subsequently, each frequency is digitally coded and translated into a number in the decimal system. This makes it possible to switch the desired combination of relays with 1 command, which in turn ensures that the function generator generates a square wave of the correct frequency.
De verkregen functionaliteit en nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid door middel van de ontwikkelde software en relaismethodiek is groot.The obtained functionality and accuracy and reproducibility through the developed software and relay methodology is large.
10 De hf versterker10 The hf amplifier
Het signaal van de functiegenerator dient te worden versterkt door middel van een versterker met een uitgangsimpedantie van 50 Ohm zodat coaxkabel met een karakteristieke impedantie van 50 Ohm op de versterker kan worden aangesloten.The signal from the function generator must be amplified by means of an amplifier with an output impedance of 50 Ohm so that coaxial cable with a characteristic impedance of 50 Ohm can be connected to the amplifier.
Om de kans op oscillaties zo klein mogelijk te houden is gekozen voor een 15 gemeenschappelijke collectorschakeling. De spanningsversterkingsfactor van deze schakeling is gelijk aan 1. De stroom wordt wel versterkt en door als emitterweerstand een weerstand van 50 Ohm te kiezen is de uitgangsimpedantie van de versterker afgestemd op de karakteristieke impedantie van 50 ohm coaxkabel.In order to keep the chance of oscillations as small as possible, a common collector circuit has been chosen. The voltage amplification factor of this circuit is 1. The current is amplified and by choosing a resistor of 50 ohms the output impedance of the amplifier is tuned to the characteristic impedance of a 50 ohm coaxial cable.
Bijkomend voordeel van de gemeenschappelijke collectorschakeling is dat het 20 ingangssignaal en uitgangssignaal in fase zijn hetgeen de stabiliteit van de schakeling zeer ten goede komt.An additional advantage of the common collector circuit is that the input signal and output signal are in phase, which greatly improves the stability of the circuit.
De hf voltmeterThe hf voltmeter
De hf voltmeter bestaat uit 2 germaniumdiodes en 2 condensators die het hf signaal gelijkrichten zodat een gelijkspanning onstaat die gelijk is aan het peak to peak 25 spanningsverschil van het hf signaal minus de spanningsval over de P-N overgangen van beide diodes. Voor germaniumdiodes is deze spanningsval over een P-N overgang beperkt tot circa 0.3 Volt. We meten met de hf voltmeter dus een spanning van Vpeak to peak - 0.6 Volt.The hf voltmeter consists of 2 germanium diodes and 2 capacitors that rectify the hf signal so that a direct voltage is created that is equal to the peak to peak voltage difference of the hf signal minus the voltage drop across the P-N transitions of both diodes. For germanium diodes, this voltage drop across a P-N junction is limited to approximately 0.3 volts. We measure a voltage from Vpeak to peak - 0.6 Volt with the hf voltmeter.
Uit een groot aantal experimenten blijkt dat de hf voltmeter zeer betrouwbare 30 meetresultaten oplevert en prima geschikt is om de amplitude van de gedempte hf signalen bij verschillende frequenties in kaart te brengen.From a large number of experiments it appears that the hf voltmeter yields very reliable measurement results and is perfectly suited to map the amplitude of the damped hf signals at different frequencies.
Software voor het uitvoeren van een metingSoftware for performing a measurement
Er is een softwareprogramma geschreven waarmee het mogelijk is om een fingerprint te maken van het dielectricum dat zich in de coaxsensor bevindt. Het programma voert de 35 volgende stappen uit: 1. Het frequentiespectrum waarbinnen de metingen worden uitgevoerd alsmede het aantal metingen wordt gedefinieerd. Tevens wordt voor elke meting bepaald welke 14 combinatie van relais moet worden geschakeld om de functiegenerator op de gewenste frequentie in te stellen.A software program has been written with which it is possible to make a fingerprint of the dielectric that is located in the coax sensor. The program performs the following steps: 1. The frequency spectrum within which the measurements are taken and the number of measurements is defined. It is also determined for each measurement which combination of relays must be switched in order to set the function generator to the desired frequency.
2. Vervolgens wordt voor elk in stap 1 gedefinieerd meetpunt een nulmeting uitgevoerd. Bij deze nulmeting wordt de coaxsensor door middel van een relais 5 losgekoppeld van de uitgang van de versterker. De demping van het hf signaal wordt voor elke meting worden door middel van de AD converter vastgesteld en in het geheugen van de microcontroller opgeslagen. Deze nulmeting is van belang omdat hiermee ongewenste invloeden van externe factoren anders dan de coax sensor op de amplitude van het hf signaal in kaart worden gebracht en later 10 softwarematig kunnen worden gecorrigeerd.2. A zero measurement is then carried out for each measuring point defined in step 1. With this zero measurement, the coax sensor is disconnected from the output of the amplifier by means of a relay 5. The attenuation of the hf signal is determined for each measurement by means of the AD converter and stored in the memory of the microcontroller. This zero measurement is important because with it undesirable influences of external factors other than the coax sensor on the amplitude of the hf signal are mapped and can later be corrected with software.
3. Na de nulmeting wordt door middel van een relais de coaxsensor gekoppeld aan de uitgang van de versterker. Vervolgens wordt voor alle gedefinieerde frequenties de demping van het hf signaal door middel van de AD converter vastgesteld en in het geheugen opgeslagen.3. After the zero measurement, the coax sensor is coupled to the output of the amplifier by means of a relay. Subsequently, for all defined frequencies, the attenuation of the hf signal is determined by means of the AD converter and stored in the memory.
15 4. De nulmeting en de meting waarbij de coaxsensor aan de eindtrap van de versterker is gekoppeld wordt weggeschreven naar een laptop of PC. Dit gebeurt door gebruik te maken van de microfooningang van de audiokaart in de laptop of PC. Via software die voor de microcontroller is geschreven wordt middels een protocol, bijvoorbeeld packetradio, de data-overdracht gerealiseerd. Voor deze 20 oplossing is gekozen omdat nagenoeg elke PC is uitgerust met een audiokaart en straks met hetzelfde algoritme ook draadloze overdracht van signalen via ultrasoon geluid of rf chip mogelijk is zonder significante additionele kosten. Verder biedt het packet radio protocol mogelijkheden om meerdere sensors met elkaar te laten communiceren, al dan niet via een centrale eenheid. Gezien de zeer beperkte eisen 25 aan de overdrachtsnelheid zijn de signalen in het prototype middels morse overgedragen naar de PC en is verder geen aandacht besteed aan signaaloverdracht. Overigens kan het meetprogramma ook worden vastgelegd door een datalogger te koppelen aan de hf voltmeter. Beide opties tegelijkertijd (zowel data-overdracht naar PC en datalogger) zijn ook mogelijk.4. The zero measurement and the measurement where the coax sensor is connected to the amplifier's final stage is written to a laptop or PC. This is done by using the microphone input of the audio card in the laptop or PC. The data transfer is realized via software written for the microcontroller via a protocol, for example packet radio. This solution has been chosen because almost every PC is equipped with an audio card and soon with the same algorithm also wireless transmission of signals via ultrasonic sound or RF chip is possible without significant additional costs. Furthermore, the packet radio protocol offers possibilities for multiple sensors to communicate with each other, whether or not via a central unit. In view of the very limited requirements for the transmission speed, the signals in the prototype have been transferred to the PC by means of morse and no further attention has been paid to signal transmission. The measurement program can also be recorded by linking a data logger to the hf voltmeter. Both options at the same time (both data transfer to PC and data logger) are also possible.
30 5. De stappen 1 t/m 4 worden in een eindeloze lus herhaald zodat een online sensor wordt verkregen. Desgewenst kunnen alarmeringen door de microcontroller worden gegeven wanneer de meetwaarden buiten de karakteristieken van een vooraf opgegeven fingerprint vallen. De software van de microcontroller is hiervoor voorbereid.5. Steps 1 to 4 are repeated in an endless loop so that an online sensor is obtained. If desired, alarms can be given by the microcontroller when the measured values fall outside the characteristics of a predefined fingerprint. The microcontroller software is prepared for this.
Voorbeeld 2.Example 2
De meetapparatuur in voorbeeld 1 is aangesloten op een coaxsensor die bestaat uit een 35 15 PVC buis met een lengte van 1 meter en een diameter van 10 cm. Als centrale geleider is in de buis een stalen stang met een diameter van 3 mm geplaatst. Om de PVC buis is aluminiumfolie gewikkeld. Een eerste elektrische aansluiting is verbonden met de binnengeleider en een tweede elektrische aansluiting is verbonden met de buitengeleider.The measuring equipment in example 1 is connected to a coax sensor consisting of a PVC tube with a length of 1 meter and a diameter of 10 cm. A steel rod with a diameter of 3 mm is placed in the tube as the central conductor. Aluminum foil is wrapped around the PVC pipe. A first electrical connection is connected to the inner conductor and a second electrical connection is connected to the outer conductor.
5 Vervolgens zijn beide aansluitingen werkzaam verbonden met de opstelling in voorbeeld 1. In de buis (coaxsensor) is vervolgens kraanwater gevoegd en daarna ook water met 2.6 g NaCI / liter. In figuur 3 zijn de resultaten van de metingen weergegeven die met de elektrische aansturing uit voorbeeld 1 automatisch zijn gemeten. De driehoekjes geven de meting met water waaraan 2.6 g/l zout is toegevoegd weer. De vierkantjes de meting met 10 kraanwater.Subsequently, both connections are operatively connected to the arrangement in Example 1. Tap water is then added to the tube (coax sensor) and then also water with 2.6 g NaCl / liter. Figure 3 shows the results of the measurements that were automatically measured with the electrical control from example 1. The triangles represent the measurement with water to which 2.6 g / l of salt has been added. The squares the measurement with 10 tap water.
Figuur 3 laat zien dat het heel goed mogelijk is om onderscheid te maken tussen kraanwater en water dat 2.6 g/l NaCI bevat. Hiermee is het principe van de technologie volgens onderhavige vinding aangetoond.Figure 3 shows that it is quite possible to distinguish between tap water and water that contains 2.6 g / l NaCl. This demonstrates the principle of the technology according to the present invention.
Opgemerkt wordt dat de curve in figuur 3 tot stand is gekomen door de coaxsensor te 15 vullen met kraanwater en vervolgens de meting met de vierkantjes uit te voeren.It is noted that the curve in figure 3 has been established by filling the coax sensor with tap water and then performing the measurement with the squares.
Vervolgens is helemaal niets aan de opstelling gewijzigd en is een hoeveelheid van 2.6 g/l keukenzout voorzichtig en korrelgewijs via de bovenkant van de PVC pijp toegevoegd. Het gevolg hiervan is dat het zout bezinkt in de buis en tijdens het bezinken oplost.Subsequently, nothing was changed at all in the set-up and a quantity of 2.6 g / l table salt was added carefully and granularly through the top of the PVC pipe. The consequence of this is that the salt settles in the tube and dissolves during settling.
Door deze procedure te hanteren is gegarandeerd dat de gemeten verschillen in figuur 3 20 niet tot stand komen door verschillen in vloeistofnivo in de kolom of een andere geometrie van de aansluitkabels maar volledig worden veroorzaakt door toevoeging van het zout.By using this procedure, it is guaranteed that the measured differences in Figure 3 are not due to differences in liquid level in the column or other geometry of the connection cables, but are entirely caused by the addition of the salt.
Het is duidelijk dat de manier van zouttoevoeging niet tot een perfect gemengd systeem heeft geleid maar dit werd ondergeschikt geacht aan het belang met zekerheid vast te stellen dat we het effect van zouttoevoeging meten en niet iets anders.It is clear that the method of salt addition has not led to a perfectly mixed system, but this was considered secondary to the importance of establishing with certainty that we are measuring the effect of salt addition and not anything else.
25 Tot slot wordt opgemerkt dat voor en na de metingen de weerstand van beide aansluitingen (aluminiufolie rondom de PVC buis en de centrale binnenbuis) van de coaxsensor werd gemeten. Deze bedroeg oneindig (> 2 mega Ohm, hetgeen het bereik van de toegepaste multimeter was). Dit toont aan dat er geen sprake was van kortsluiting of elektrische geleiding tussen beide aansluitingen die de metingen negatief zouden kunnen beïnvloeden. 30Finally, it is noted that the resistance of both coils (aluminum foil around the PVC tube and the central inner tube) of the coax sensor was measured before and after the measurements. This amounted to infinity (> 2 mega Ohm, which was the range of the multimeter used). This shows that there was no short circuit or electrical conduction between the two connections that could negatively influence the measurements. 30
Voorbeeld 3.Example 3
De meting in voorbeeld 2 wordt herhaald maar nu met een stalen buis en een binnengeleider die in een glasstaaf wordt geschoven die centraal in de buis is aangebracht. De resonantiefrequentie van het de resonator in voorbeeld 2 bedraagt nu 29 MHz wanneer 35 de sensor is gevuld met water in plaats van circa 8 MHz zoals weergegeven in figuur 3. Dit verschil in resonantiefrequentie wordt veroorzaakt door het feit dat er nu sprake is van een metalen binnengeleider die zich in lucht bevindt, een glazen buis met een diameter van 16 6mm en water. Uit een mathematisch model om te berekenen hoe groot de "effectieve dielektrische permittiviteit" van dit systeem is volgt dat het systeem zeer gevoelig is voor een dunne laag dielektricum rondom de centrale geleider van de coaxsensor. Dit maakt de sensor extreem gevoelig voor biofouling op het glas rondom de binnengeleider.The measurement in Example 2 is repeated but now with a steel tube and an inner conductor that is slid into a glass rod which is arranged centrally in the tube. The resonant frequency of the resonator in example 2 is now 29 MHz when the sensor is filled with water instead of approximately 8 MHz as shown in figure 3. This difference in resonant frequency is caused by the fact that there is now a metal inner conductor that is in air, a glass tube with a diameter of 16 6 mm and water. From a mathematical model to calculate how large the "effective dielectric permittivity" of this system is, it follows that the system is very sensitive to a thin layer of dielectric around the central conductor of the coax sensor. This makes the sensor extremely sensitive to biofouling on the glass around the inner conductor.
5 Desgewenst kan ook een dunne isolator worden aangebracht rondom de binnengeleider. Indien er op deze isolator biofouling optreedt zal de resonantiefrequentie van de coaxsensor verschuiven.If desired, a thin insulator can also be provided around the inner conductor. If biofouling occurs on this insulator, the resonance frequency of the coax sensor will shift.
Voorbeeld 4.Example 4
10 Als voorbeeld 2 maar nu met een toevoer en een afvoer van vloeistof. Er wordt een toevoer- en een afvoerleiding op de sensor in voorbeeld 2 aangesloten met een diameter van 2.4 cm. Vervolgens wordt kraanwater met een debiet van 2 m3 per uur door de coaxsensor gepompt. De coaxsensor geeft exact dezelfde resultaten als met stilstaand kraanwater. Dit voorbeeld geeft eenduidig aan dat het ontwikkelde systeem voor de 15 coaxsensor geschikt is als doorstroomcel.10 As example 2 but now with a supply and a discharge of liquid. A supply and discharge line is connected to the sensor in example 2 with a diameter of 2.4 cm. Tap water is then pumped through the coax sensor at a flow rate of 2 m3 per hour. The coax sensor gives exactly the same results as with standing tap water. This example clearly indicates that the developed system for the coax sensor is suitable as a flow-through cell.
Voorbeeld 5.Example 5
Als voorbeeld 2 maar nu is de centrale binnengeleider van de coaxsensor van koper zonder isolatiemateriaal. Nadat de coaxsensor is gevuld met gedemineraliseerd water 20 wordt de basisresonantiefrequentie van de sensor gemeten als functie van de tijd. Duidelijk is waarneembaar dat de resonantiefrequentie binnen enkele uren opschuift naar hogere frequenties en dat dit proces zich enkele dagen voortzet. Deze verschuiving van resonatiefrequentie kan worden verklaard door het ontstaan van een oxidehuidje van koper op de coaxresonator met als gevolg dat naast water als dielektricum nu ook koperoxide in 25 de resonator aanwezig is. Aangezien de resonantiefrequentie van de resonator sterk wordt beïnvloed door het dielektricum dicht bij de centrale binnengeleider, is het concept volgens onderhavige vinding sterk gevoelig voor corrosie en daarmee uitermate geschikt als corrosiesensor.As example 2 but now the central inner conductor of the coax sensor is copper without insulation material. After the coax sensor is filled with demineralized water, the basic resonance frequency of the sensor is measured as a function of time. It is clear that the resonance frequency shifts to higher frequencies within a few hours and that this process continues for a few days. This shift in resonance frequency can be explained by the occurrence of an oxide film of copper on the coaxial resonator, with the result that in addition to water as a dielectric, copper oxide is now also present in the resonator. Since the resonant frequency of the resonator is strongly influenced by the dielectric close to the central inner conductor, the concept according to the present invention is highly susceptible to corrosion and therefore extremely suitable as a corrosion sensor.
Opgemerkt wordt dat de binnengeleider van tijd tot tijd van de oxidelaag kan worden 30 ontdaan door elektrolyse in de resonator toe te passen waarbij de binnengeleider als anode wordt toegepast en / of afwisselend als anode en kathode en / of als kathode. Bij voorkeur wordt de binnengeleider ter reiniging als anode toegepast. Een corrosiesensor maakt nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding. Ook het concept van reiniging van de binnengeleider, die bij voorkeur door middel van elektrolyse plaatsvindt en volledig 35 geautomatiseerd plaatsvindt, maakt nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding.It is noted that the inner conductor can be stripped of the oxide layer from time to time by applying electrolysis in the resonator, the inner conductor being used as an anode and / or alternately as anode and cathode and / or as cathode. The inner conductor is preferably used as anode for cleaning. A corrosion sensor is expressly part of the present invention. The concept of cleaning the inner conductor, which preferably takes place by means of electrolysis and which takes place fully automated, is emphatically part of the present invention.
Tot slot wordt opgemerkt dat de corrosiesensor ook geschikt is om in kaart te brengen hoe corrosief een medium is dat in de sensor wordt aangebracht. Door verschillende metalen 17 als binnengeleider te kiezen kan gedetailleerde informatie worden verkregen over de corrosiviteit van een medium.Finally, it is noted that the corrosion sensor is also suitable for mapping out how corrosive a medium is that is applied to the sensor. By choosing different metals 17 as the inner conductor, detailed information can be obtained about the corrosiveness of a medium.
Voorbeeld 6.Example 6
5 Als voorbeeld 5 maar nu bestaat de corrosiesensor uit een stripline sensor volgens de definitie van onderhavige vinding, bij voorkeur aangebracht op een PCB waarvan de binnengeleider van koper of een ander metaal is.As example 5, but now the corrosion sensor consists of a stripline sensor according to the definition of the present invention, preferably mounted on a PCB of which the inner conductor is of copper or another metal.
Voorbeeld 7.Example 7
10 In een zandfilter wordt een reeks coaxsensors en / of striplinesensors volgens de technologie van onderhavige vinding aangebracht. De sensors worden werkzaam verbonden met geautomatiseerd en softwareconfigureerbaar meetsysteem volgens de technologie in onderhavige vinding. Achtereenvolgens wordt het dielektricum in het zandfilter in de omgeving van elke coaxsensor geanalyseerd middels het meetsysteem. Op 15 deze wijze worden de beladingsgraad van het filter en / of de verdeling van uit vloeistof gefiltreerde deeltjes over het zandfilter gemeten. Opgemerkt wordt dat ook informatie over de beladingsgraad van een zandfilter kan worden gemeten door toepassing van een filter met een stalen wand en een centrale pijp als binnengeleider. Het hele filter gedraagt zich in dit specifieke geval als coaxsensor.In a sand filter, a series of coaxial sensors and / or stripline sensors according to the technology of the present invention is provided. The sensors are operatively connected to an automated and software-configurable measuring system according to the technology in the present invention. The dielectric in the sand filter in the vicinity of each coax sensor is successively analyzed by means of the measurement system. In this way the degree of loading of the filter and / or the distribution of particles filtered from liquid over the sand filter are measured. It is noted that also information about the degree of loading of a sand filter can be measured by using a filter with a steel wall and a central pipe as inner conductor. The entire filter behaves as a coax sensor in this specific case.
2020
Voorbeeld 8.Example 8
Een centrale binnengeleider van een coaxsensor volgens voorbeeld 2 wordt van staal gemaakt. De coaxsensor wordt gebruikt als scalingsensor. Hiertoe wordt de coaxsensor doorstroomd met vloeistof die oververzadigd is aan calciumcarbonaat. Indien zich scaling 25 afeet op de centrale binnengeleider zal, zoals eerder beschreven, de resonantiefrequentie verschuiven. De snelheid waarmee de resonantiefrequentie verschuift is een maat voor de scalingsnelheid. Opgemerkt wordt dat de centrale binnengeleider kan worden verwarmd om het scalingsproces te versnellen. Verder wordt opgemerkt dat de centrale binnengeleider werkzaam kan worden verbonden met een ultrasone transducer, om deze 30 automatisch te reinigen zodat de scaling sensor gedurende lange tijd operationeel blijft.A central inner conductor of a coax sensor according to example 2 is made of steel. The coax sensor is used as a scaling sensor. To this end, the coax sensor is flowed through with liquid that is supersaturated with calcium carbonate. If scaling eats away on the central inner conductor, the resonance frequency will shift, as previously described. The speed at which the resonance frequency shifts is a measure of the scaling speed. It is noted that the central inner conductor can be heated to speed up the scaling process. It is further noted that the central inner conductor can be operatively connected to an ultrasonic transducer to automatically clean it so that the scaling sensor remains operational for a long time.
Een scaling sensor die gebruik maakt van coaxsensortechnologie maakt nadrukkelijk deel uit van onderhavige vinding.A scaling sensor that uses coax sensor technology is emphatically part of the present invention.
Voorbeeld 9.Example 9
35 Als voorbeeld 8 maar nu wordt een stripline sensor volgens de definitie in onderhavige vinding als scaling sensor toegepast.As example 8, but now a stripline sensor according to the definition in the present invention is used as a scaling sensor.
1818
Voorbeeld 10.Example 10
Een coaxsensor bestaande uit een lange pijp met centrale binnengeleider wordt in een put voor winning van drinkwater aangebracht. De samenstelling van het water, waaronder de geleidbaarheid doch niet daartoe beperkt, alsmede het waternivo in de put wordt 5 vervolgens gemeten met een of meerdere coaxsensors volgens de technologie van onderhavige vinding.A coax sensor consisting of a long pipe with a central inner conductor is installed in a well for the extraction of drinking water. The composition of the water, including but not limited to the conductivity, as well as the water level in the well is then measured with one or more coax sensors according to the technology of the present invention.
Voorbeeld 11Example 11
Als voorbeeld 10 maar nu wordt de sensor in een boring voor winning van zout gebracht en 10 toegepast om de zoutconcentratie van de ruwe pekel die wordt gewonnen te meten als functie van de hoogte in de boring.As example 10 but now the sensor is introduced into a bore for salt extraction and used to measure the salt concentration of the raw brine that is recovered as a function of the height in the bore.
Voorbeeld 12Example 12
Als voorbeeld 10 maar nu wordt een striplinesensor volgens de definitie in onderhavige 15 vinding toegepast als coaxsensor.As example 10, but now a striplin sensor according to the definition in the present invention is used as a coax sensor.
20 25 30 35 103886920 25 30 35 1038869
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1038869A NL1038869C2 (en) | 2011-02-15 | 2011-06-13 | METHOD AND APPARATUS FOR FINGER PRINTING OR TREATMENT OF A DIELECTRICUM IN GENERAL AND OF WATER IN PARTICULAR. |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1038580 | 2011-02-15 | ||
| NL1038580 | 2011-02-15 | ||
| NL1038869A NL1038869C2 (en) | 2011-02-15 | 2011-06-13 | METHOD AND APPARATUS FOR FINGER PRINTING OR TREATMENT OF A DIELECTRICUM IN GENERAL AND OF WATER IN PARTICULAR. |
| NL1038869 | 2011-06-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1038869C2 true NL1038869C2 (en) | 2012-08-16 |
Family
ID=44913372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1038869A NL1038869C2 (en) | 2011-02-15 | 2011-06-13 | METHOD AND APPARATUS FOR FINGER PRINTING OR TREATMENT OF A DIELECTRICUM IN GENERAL AND OF WATER IN PARTICULAR. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1038869C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0268399A2 (en) * | 1986-11-18 | 1988-05-25 | Atlantic Richfield Company | Microwave apparatus for measuring fluid mixtures |
| US5157340A (en) * | 1990-08-03 | 1992-10-20 | Atomic Energy Of Canada Limited | Method and apparatus for detecting soot concentration in particulate trap |
| US5754055A (en) * | 1996-01-04 | 1998-05-19 | Mission Research Corporation | Lubricating fluid condition monitor |
| WO2010050806A1 (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Stichting Wetsus Centre Of Excellence For Sustainable Water Technology | Capacitance electrode and sensor-system capable of sensing contaminants and method therefor |
-
2011
- 2011-06-13 NL NL1038869A patent/NL1038869C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0268399A2 (en) * | 1986-11-18 | 1988-05-25 | Atlantic Richfield Company | Microwave apparatus for measuring fluid mixtures |
| US5157340A (en) * | 1990-08-03 | 1992-10-20 | Atomic Energy Of Canada Limited | Method and apparatus for detecting soot concentration in particulate trap |
| US5754055A (en) * | 1996-01-04 | 1998-05-19 | Mission Research Corporation | Lubricating fluid condition monitor |
| WO2010050806A1 (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Stichting Wetsus Centre Of Excellence For Sustainable Water Technology | Capacitance electrode and sensor-system capable of sensing contaminants and method therefor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "Microwave Dielectric Spectroscopy Workshop", 1 January 2004 (2004-01-01), pages 1 - 42, XP055002603, Retrieved from the Internet <URL:http://www.home.agilent.com/upload/cmc_upload/All/MWDielectricSpectroscopyWS.pdf?&cc=NL&lc=dut> [retrieved on 20110712] * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6243445B2 (en) | System for analyzing fluids | |
| NL1038024C2 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR FINGER PRINTING OR TREATMENT OF A DIELECTRICUM IN GENERAL AND OF WATER IN PARTICULAR. | |
| Dudala et al. | Microfluidic soil nutrient detection system: integrating nitrite, pH, and electrical conductivity detection | |
| US20200407677A1 (en) | Reactance and capacitance sensing platform for detecting microorganisms | |
| CN102590634A (en) | Measuring arrangement for determining electrical conductivity of a measured liquid | |
| Buffa et al. | Adsorption and detection of organic pollutants by fixed bed carbon nanotube electrochemical membrane | |
| NL1038869C2 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR FINGER PRINTING OR TREATMENT OF A DIELECTRICUM IN GENERAL AND OF WATER IN PARTICULAR. | |
| Havelka et al. | Electrodialysis-based zero liquid discharge in industrial wastewater treatment | |
| Junkar et al. | Modification of PET surface properties using extremely non-equilibrium oxygen plasma | |
| WO2005060653A2 (en) | Inductive probe having a looped sensing element or a terminated transmission line sensing element and methods and system for using the same | |
| Teng et al. | Design and implementation of a non-invasive real-time microwave sensor for assessing water hardness in heat exchangers | |
| NL1040124C2 (en) | Method and device for impedance spectroscopy on an array of individual fluild samples present on an array of cavities in at least one printed circuit boards. | |
| EP3631428A2 (en) | Method and device for measuring dielectrics in fluids | |
| NL1039730C2 (en) | Method and device for measuring dielectric properties of individual fluid samples present in an array of cavities in a stack of printed circuit boards. | |
| CN105588983B (en) | Conductivity testing device and electric equipment | |
| JP2017040602A (en) | Salinity density measurement device | |
| WO2022128968A2 (en) | Identification of components in a fluid flow using electrochemical impedance spectroscopy | |
| Manjakkal et al. | Sensing Technologies for Real Time Monitoring of Water Quality | |
| Leal et al. | Cold plasma surface treatment of UHMWPE membranes to improve fouling characteristics | |
| Carr et al. | Towards wireless characterization of solvated ions with uncoated resonant sensors | |
| WO2014064412A1 (en) | Electromagnetic wave sensing | |
| WO2013043045A2 (en) | Measurement and/or sampling device for measuring and/or sampling a liquid, and system and method there for | |
| Korostynska et al. | Flexible electromagnetic wave sensors for real-time assessment of water contaminants | |
| CN201364321Y (en) | Double-coiled capacitive transducer | |
| Pourebrahim et al. | Water desalination system via ion immobilization on iron corrosion-based colloids and filtration by kevlar support |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20150701 |