DE3102334A1 - Temperatur-fernmessvorrichtung - Google Patents
Temperatur-fernmessvorrichtungInfo
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Description
UNISEARCH LIMITED, 221-227 Anzac Parade, Kensingtcη
N.S.W., 2033, Australien
Temperatur-Pernmeßvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine ■ Temperatur-Fernni· ·β-vorrichtung,
insbesondere zum Messen der Temperatur eines entfernten Tieres oder Objektes, in welches
eine elektromagnetisch abtastbare Marke implantiert oder an welchem eine solche Marke befestigt ist.
Innerhalb der Viehzuchtindustrie der V.St.A. sind
in jüngster Zeit Versuche unternommen worden, ein System zur elektronischen Identifikation von Vieh
auf nationaler Basis zu entwickeln. Das U.S. Livestock Conservation Institute hat Anforderungsprofile
für derartige nationale Systeme entworfen. Diese An-
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HolJerallee 32, D-2800 Bremen 3
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69 R X. Telegr. / Cables Telepatent M ünchen Telex: 523937 jus d (code: forbo)
BOEttMIiRfl" & BOEKMEXT
forderungsprofile verlangen implantierbare Ubertragungseinrichtungen,
die im Bereich von drei Metern lesbar sind und nicht nur einen Identifikations-Code
zurücksenden, sondern auch die Körpertemperatur des Tieres ablesen, so daß Krankheiten zu erkennen
sind. Temperaturen müssen im Bereich zwischen 30 bis 45 C, mit einer Genauigkeit von + 0,50C und einer
Reproduzierbarkeit von +^ 0, 1°C, ablesbar sein.
Kürzlich wurden derartige Einrichtungen mit transistorisierten Oszillatoren, deren Frequenz mittels
tempereturabhängigen Thermistoren variiert wurde, beschrieben, siehe z.B. den Progress Report LA-7642-PR,
betitelt "Electronic Identification", des Los Alamos Scientific Labaratory vom 1. Oktober 1977
und 30. September 1978. Derartige transistorisierte Abtasteinrichtungen sind komplex und zu teuer für
eine allgemeine Benutzung in der Viehzucht.
Was die Identifikation der Tiere bzw. Gegenstände angeht, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
die US-PS 37 06 094, die mit "Elektronisches Uberwachungs-System" betitelt ist. Dort wird eine
passiv kodierte Marke verwendet, wobei mittels akustischer Oberflächenwellen-Technologie ein
informationstragendes elektromagnetisches Antwortsignal in Ansprache auf einen Radiofrequenz-Puls
zurückgesendet wird. Wesentliche Eigenschaft des dort verwendeten Systems sind die niedrigen Kosten
der Marken und das Fehlen jeglicher Orientierungsund Sichtbarkeitseinschränkungen zwischen den Marken
und den Ableseeinrichtungen. Aufgrund dieser Charakteristiken ist die Vorrichtung für einen weiten Bereich
von Objekten verwendbar, die wegen ihrer unkontrollierten Gestalt nicht ökonomisch durch andere
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Anordnungen, wie z.B. optische Strich-Kodierung, Fluoreszenz , magnetische Streifen, aktive transistorbestückte
Übertrager etc., sortierbar sind. Potentielle Anwendungsgebiete sind die Sortierung
von Postgütern, Luftfracht und -gepäck, gefrorene Lebensmittel, sowie die fehlerfreie Identifikation
von Viehbestand oder Kadavern in der Viehzucht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrvnde,
eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Fern-Temperaturablesung bei derartigen Objekten gestattet
und dem eingangs beschriebenen Anforderungsprofil entspricht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß ein Sender elektromagnetischer Wellen, eine an einem Tier oder Gegenstand befestigte
oder in ihm implantierte Marke, die Signale des Senders empfängt und Signale zurückstrahlt,
und ein die zurückgestrahlten Signale empfangender und verarbeitender Empfänger vorgesehen
sind, wobei die Marke eine die Signale empfangende Antenne aufweist, sowie das elektromagnetische
Signal in akustische Oberflächenwellen umwandelnde Wandler und eine Laufstrecke, welche
durch die Oberflächenwellen in einer temperaturabhängigen
Laufzeit durchlaufen wird, wobei nach Durchlaufen eines ersten Abschnittes der Laufstrecke die
akustische Oberflächenwelle durch dieselben oder
andere Wandler in ein erstes elektromagnetisches Signal umgewandelt und der Antenne zurückgeführt
wird, von wo diese dem Empfänger zugesendet wird, wonach die akustische Oberflächenwelle nach Durchlaufen
eines zweiten Abschnittes der Laufstrecke in ein zweites elektromagnetisches Signal umgewandelt wird,
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welches über die Antenne ebenfalls dem Empfänger zugesendet wird; und daß der Empfänger Einrichtungen
aufweist, die das durch die unterschiedlichen Laufstreckenabschnitte für die Oberflächenwelle bedingte
Zeitintervall zwischen dem ersten und dem
zweiten elektromagnetischen Signal messen und daraus die Umgebungstemperatur der Marke ermitteln
und anzeigen.
Die vorliegende Erfindung basiert also auf der Erkenntnis, daß mittels akustischer Oberflächentechnologie
und einer passiven Marke die Temperatur eines Objektes oder Tieres zweifelsfrei ablesbar
ist, wobei gewünschtenfalls diese Aufgabe mit der Identifikation des Objektes kombinierbar ist.
Grundsätzlich ist es also möglich, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Umgebungstemperatur
der Marke aus einer gewissen Entfernung zu messen, was beispielsweise biomedizinische Messungen ermöglicht.
In einem Unteranspruch ist die Kombination !der
erfindungsgemäßen Temperaturmessung mit einer Objekt-Identifikation beschrieben.
Die übrigen Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der
Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
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Fig. 1 ein Block-Diagramin der gesamten Vorrichtung;
Fig. 2 ein Block-Diagramm des Senders;
Fig. 3 eine Ansicht der in das Tier implantierbaren Marke;
Fig. 4 den die Laufstrecke für die akustische Oberflächenwelle bildenden Abschnitt
der Märke;
Fig. 5 Einzelheiten eines der Wandler, die
in der Laufstrecke für die akustischen Oberflächenwellen vorgesehen sind;
Fig. 6 ein Beispiel für eine den Empfänger erreichende Puls folge;
Fig. 7 eine Darstellung der Radiofrequenz-Wellenformen,
die sich aus dem direkten Sender-Puls und dem erwünschten Antwort-Puls des ersten
und des letzten Code-Wandlers ergeben;
Fig. 8 ein Block-Diagramm des Empfängers;
Fig. 9 eine modifizierte Wandler-Anordnung, bei der nur ein Minimum an Code-Kc pazität
erforderlich ist; und
Fig. 10 eine zweite modifizierte Wandler-/nordnung,
bei der ebenfalls nur ein Minimum an Code-Kapazität gebraucht wird.
Die wesentlichen Komponenten der Vorrichtung sind im Block-Diagramm der Fig. 1 gezeigt. Die Vorrichtung
weist einen Sender 1 für elektromagnetische Wellen, eine Informationen tragende und temperaturempfindliche
Marke 2 und einen Empfänger 3 für elektromagnetische Wellen auf. Alle drei Komponenten werden
gleichzeitig betrieben. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Marke 2 verwendet, die einen 32 Bit
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aufweisenden Identifizierungscode und eine unzweideutige
Temperaturablesung über einen Bereich von + 9,5°C, also beispielsweise von 28°C bis 47°C,
mit einer Genauigkeit von etwa + 0,004 C bei normalen Einsatzbedingungen zurücksendet.
Der Sender ist in Fig. 2 im einzelnen dargestellt. Es werden bekannte UHF- und Mi krowellene leinen te
verwendet. Die wesentlichen Komponenten :;ind:
(a) Ein beispielsweise mit 915.000,000 MHz arbeitender Steueroszillator 4;
(b) ein Niederfrequenzpuls-Oszillator 5, der Rechteck-Auf
tastimpulse von 20 nsek Länge mit einer Repitionsfrequenz von 505, 106 Hz erzeugt. Seine
Ausgänge sind mit 6 und 7 bezeichnet;
(c) ein gepulster Leistungsverstärker 8 mit einer Mittelfrequenz von 915.000,000 MHz, einer Bandbreite
von 50 MHz, einer Spitzen-Ausgangsleistung von 20 Watt, einer Puls-Repetitions frequenz
von 505, 106 Hz und einem An/Aus-Verhältnis besser als 150 Dezibel;
(d) ein Bandpaß-Filter mit einem Durchlaß bei 915.000,000 + 20 MHz, so daß die Ausgangsfrequenzen
den behördlichen Bestimmungen anpaßbar sind; und
(e) eine Mikrowellenantenne 10, die den Bereich der abzulesenden Marke bestreicht.
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BOEH^ERT & BOEKMERT- ;.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine beispielsweise in Tiere implantierbare Marke 2.
Die Marke weist eine in Form von auf einem Kunst-Ktoff-Plättchen
aufgetragenen Kupfer-Nasen 12, 13 ausgebildete Antenne 11 auf. Als ein wesentliches
Element weist die Marke ein Laufstrecken-Verzögerungselement
14 für akustische Oberflächenwellen auf, das eine Lücke zwischen den Nasen 12 und 13 elektrisch
überbrückt. Schließlich ist die Marke zum Schutz vor Beschädigungen in einen Kunststoff-Zylinder
eingekapselt, der aus geeignetem, biologisch inertem Material besteht. Die Länge der eingekapselten
Marke kann zwischen 75 und 150 mm variieren, wobei kleinere Größen einen geringfügigen Verlust an
Empfindlichkeit bedingen.
Das Laufstrecken-Verzögerungselement 14 für akustische
Oberflächenwellen besteht aus einem Material 15 mit geeigneten piezoelektrischen und akustischen Eigenschaften.
Insbesondere weist das material eine passende Differenz zwischen dem linearen Temperaturausdehnungskoeffizienten und dem Temperaturkoeffizienten
der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwelle auf. Die Differenz
dieser beiden Tentperaturkoeffizienten wird im folgenden
per Definition mit Zeitverzögerungs-Temperaturkoeffizient bezeichnet werden. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel weist das Material eine dünne Schicht von auf Glas "gesputtertem"(zerstäubtem)
Zinkoxid auf, die einen Zeitverzögerungs-Temperaturkoeffizienten von etwa 60 ppm pro 0C aufweist.
Ils sind auch andere Materialien verwendbar, beispielsweise
passend orientierte Einkristalle oder
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Kompositionen mit dünnen Schichten aus Zinkoxid
oder anderen piezoelektrischen Materialien auf Glas oder Metallplatten bzw. -folien. Entsprechend
dem Bedarf können die verschiedenen Materialien kleinere oder größere Zeitverzögerungs-Temperaturkoeffizienten
aufweisen.
Die Marke ist mit einem Identifikationscode versehen,
der auf dem Material 15 in Form einer räumlichen Struktur aus leitenden Elektroden ausgebildet
ist. Die Einzelheiten einer solchen, einen 32 Bit Binär-Code 1110 0111 0110 1001 1000 1110
1111 aufweisenden räumlichen Struktur sind in Fig. gezeigt. Die Anordnung weist einen Endwandler 16
(transducer) und einen Satz von Code-Wandlern 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30,
31, 32, 33, 34, 35 und 36 auf. An einer bestimmten Stelle ist ein Code-Wandler vorhanden bzw. nicht
vorhanden, je nach dem, ob die Binär-Einheit "1" oder "0" erforderlich ist. Die Wandler sind in
Parallel-Schaltung zwischen Leitern 37 und 38 angeordnet. Die Leiter 37, 38 sind mit Konsolen 39,
40 verbunden. Die verbindenden Konsolen 39, 40 sorgen für eine mechanische und elektrische Verbindung,
wobei ein elektrisch leitender Kleber das Laufstrecken-Verzögerungselement 14 mit den Nasen
12, 13 der Antenne 11 gemäß Fig. 3 verbindet. Fig. zeägt Einzelheiten eines Wandlers, der aus einer
Anzahl von "fingerartigen" Elektroden 42 besteht, die abwechselnd mit dem Leiter 37 und dem Leiter
verbunden sind. Der Mittellinien-Abstand der Elektroden beträgt in diesem Ausführungsbeispiel angenähert
2 pm, wobei der genaue Abstand derart justiert
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BOEHMERT & -hJIT \\ψ
ist, daß er der Hälfte der Wellenlänge der akustischen
Oberflächenwelle mit einer Betriebsfrequenz von 915
MHz entspricht. Der erste und der letzte Code-Wandler, d.h. die Wandler 17 und 36 in Fig. 4, sind in jedem
Falle vorhanden und im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen Abstand von 2,790 mm getrennt,
der mit L bezeichnet ist. Diese Wandler dienen sowohl der Übertragung des Identifizierungs-Codes als auch
der Temperaturmessung.
Die verbleibenden 30 Bit-Stellen des Codes stehen zum Kodieren der Marke zur Verfügung, wobei der
Informationsgehalt durch An- bzw.. Abwesenheit des Wandlers erzeugt wird. In einem anderen Ausführuncsbeispiel
wäre es z.B. möglich, alle Elektroden vorzusehen, aber die Elektroden, die einer "Null"
entsprechen, mit einem bzw. beiden Leitern 37, 38 schon bei der Herstellung unverbunden zu belassen,
oder bei der Herstellung die Verbindung vorzugebei , so daß der Benutzer später die erwünschte Kodierung
durch Unterbrechung bestimmter Verbindungen zu den Leitern 37, 38 selbst erzeugen kann.
Bei Betrieb empfängt die Marke den elektromagnetischen Puls über ihre Antenne 11 und die mit den Leitern
und 38 verbundenen Wandler werden beaufschlagt. Jeder angeschlossene Wandler erzeugt akustische Oberflächenwellen,
die in Richtung der Mittellinie CC (in Fig. 4) laufen. Nach einer der Laufzeit der Wellen entlang
dem freien Abschnitt 41 entsprechenden Zeit werden die elektroakustischen Oberflächenwellen wieder in
elektromagnetische Energie umgewandelt, welche sodann über die Antenne 11 abgestrahlt wird. Diese zurückgestrahlte elektromagnetische Energie wird über den
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ΒΟΕΗΜΕκΓ& BQEHfMRRT " _
Empfänger 3 empfangen und verarbeitet.
Fig. 6 zeigt eine Pulssequenz, wie sie der Empfänger sieht. Die Sequenz weist einen großen, direkt vom
Sender einfallenden Amnlituden-Puls 43 auf, dem eine
Folge von unerwünschten Interferenz-Pulsen 44 nachfolgt, welche aus der Fortpflanzung der akustischen
Oberflächenwellen zwischen verschiedenen Teilen der
Code-Wandler 17 bis 36 entstehen, wonach der erwünschte Satz von Pulsen 45 eintrifft, welcher aus
der Fortpflanzung der akustischen Oberflächenwelle
zwischen dem End-Wandler 16 und den Code-Wandlern 17 bis 36 in Sequenz erzeugt werden. Diese letztgenannte
Gruppe von Pulsen ist frei von Interferenzen und wird durch den Empfänger 3 in der weiter unten
beschriebenen Weise verarbeitet, um sowohl den Code der Marke zu identifizieren als auch die Umgebungstemperatur
der Marke zu messen.
Die Temperaturmeßmethode kann mit Hilfe der Fig. 7 verstanden werden, welche schematisch die Radiofrequenz-Wellenform
46, die mit dem direkten Puls 4 3 verbunden ist, zusammen mit den Radio-Frequenz-Wellenformen
47 und 48, welche mit dem ersten bzw. dein letzten Puls der erwünschten Sequenz von Pulsen
45 verbunden sind, zeigt. Die Radiofrequenz-Wellenformen 47 und 4 8 resultieren also aus der Fortpflanzung
der akustischen Oberflächenwelle zwischen dem Endwandler 16 und den Code-Wandlern 17
und 36. Die Phasenverschiebung <£ zwischen den Wellenformen
ist gleich 2 tfCL/J^) Winkelmeßeinheiten,
wobei L der Mittellinienabstand zwischen den Wandlern 17 und 36 ist, während A die Wellen-
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BOEHMEKT & BCEHMERj;; '.
länge der akustischen Oberflächenwelle ist, welche sich zwischen den Wandlern 17 und 36 fortpflanzt.
L und λ sind bekannte Funktionen der Temperatur und hängen von dem Material 15 ab. Eine Messung von j>
beinhaltet deshalb eine Messung der Temperatur des Materials 15, welche wiederum der Umgebungstemperatur
der Marke entspricht. Es kann gezeigt werder,
daß die Xnderungsrate von ά>
mit der Temperatur gleich 2ΊΓ" (L/ A) Winkeleinheiten mal dem oben definierten
Zeitverzögerungs-Temperaturkoeffizienten ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die
Temperaturänderung von ά angenähert gegeben durch: 2Tx (2790 ,um/3,28 jum) χ -60 χ TO"6, d.h. 0,32 Wirkeleinheiten
pro C. Daraus ergibt sich eine eindeutige Temperaturmessung über einen Bereich von 28 bis 47 C
mit einer Genauigkeit von etwa + 0,0040 C bei einem Signal-Rausch-Verhältnis von 57 db. Das eingangs t enannte
Anforderungsprofil wird also voll erfüllt.
Die verschiedenen Komponenten des Empfängers 3 sind
in Fig. 8 in Form eines Block-Diagramms gezeigt. Die Richt-Antenne 49 ähnelt der Sender-Antenne 10.
Ein Bandpaß-Filter 50 weist mögliche Radiofrequenz-Interferenzen
ab, die nicht zum Meßsystem gehören. Ein Begrenzer 51 schützt den Empfänger vor Sättigung
oder Übersteuerung durch den großen Sender-Puls. Ein rauscharmer Radiofrequenzverstärker 52 verstärkt
die empfangene Pulsfolge und ist derart ausgelegt, daß, in diesem Beispiel, 32 parallele
Ausgänge vorgesehen sind; ein Ausgang für jede Binär-Steile des Codes. Jeder der 32 Ausgänge des Verstärkers
52 beaufschlagt einen der 32 identischen Signal-Verarbeitungskanäle, von denen in Fig. 8
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130050/OAÖÖ
IiOEHMl.K I^ HOtHXiI* HJ.
nur zwei gezeigt sind. Jeder der 32 Ausgänge ist eingangs mit einer der 32 Steuerschaltungen 53
verbunden. Diese Steuerschaltungen werden durch eine Steuer-Schaltung 57 gesteuert, welche mittels
eines über die Ausgangs-Leitung 7 übermittelten Signales mit dem Senderpuls synchronisiert ist.
Die Steuer-Betriebs-Schaltung 57 erzeugt 32 Ausgangs-Pulse, deren Breite der Breite des Senderpulses,
d.h. in diesem Beispie] 20 nsek, entspricht. Di( 32 AusgangspulHe der Steuer-Betriebs-Schaltung
57 steuern die Schaltungen 53 derart, daß aufeinanderfolgende Schaltungen sich öffnen, um Antwort-Pulse
der Puls-Sequenz 45 entsprechend den aufeinanderfolgenden Bit-Stellen 1 bis 32 des Codes
durchzulassen. Die Ausgänge der Schaltungen 53 werder sodann in Mischern 54 herabmoduliert, indem sie
mil einem 914.999,00 MHz Schwebungsgenerator, der
mii dem Steueroszillator 4 phasensynchronisiert ist, überlagert werden. Die resultierenden Zwischenfrequenzen
von 1.000 Hz werden durch schmalwandige Verstärker 55 verstärkt. Mittels Präzsions-Gleichspannungsdetektoren
56 werden die Ausgänge der Verstärker 55 gleichgerichtet. Die Ausgänge der Gleichrichter 56 stellen die 32 Bit des Antwort-Codes
dar. Wie gesagt, bestehen die durch die Wandler 17 und 36 erzeugten Bits 1 und 32 immer
aus einer "1" und dienen sowohl der Code-Identifizierung und der Temperaturmessung, bei der die
Phasendifferenz <J>
zwischen den Radio-Frequenz-Wellenformen 47 und 48, welche mit ihnen verbunden sind, gemessen wird. Da die Phase der Radiofrequenz-Wellenform
bei der Transformation erhalten bleibt, kann die Phasenverschiebung <j>
leicht
- 12 -
130Q50/CUS8
BOEHMERr& BOEHjMEKT
mittels des Phasenverschiebungs-Detektors 5 8 gemessen werden, dessen Referenz-Eingänge gemäß
Fig. 8 den Ausgangs-Kanälen 1 und 32 des Verstärkers 55 entnommen werden. Verschiedene Phasenverschiebungs-Detektorschaltungen
mit eindeutigen Meßbereichen von +_ "7t Winkeleinheiten können anstelle
des Detektors .58 eingesetzt werden, wobei die Phasen messung durch die in Fig. 8 gezeigte Anordnung wesentlich
vereinfacht wird, bei der die Phasenmessung mit der Zwischenfrequenz, d.h.. etwa i.000 Hz
im gegenwärtigen Beispiel, mittels einfacher Niederfrequenz-Schaltungen erfolgt.
Die Ausgangssignale des beschriebenen Kmpfänyers
können verschiedenen Anzeigevorrichtungen zuc erführt werden (nicht gezeigt) , um den Identif.izierungscode
und die Temperatur anzuzeigen.
Die Leistungsverluste auf dem Weg vom Sender zum Empfänger berechnen sich im einzelnen wie folgt:
(a) Elektromagnetischer Verlust zwischen Senderun d Empfängerantenne: 33 db;
Cb) elektromagnetisch/elektroakustischer Umwandlungsverlust:
44 db;
(c) elektroakustischer Fortpflanzungsverlust:
4 db;
(d) elektroakustisch/elektromagnetischer Umwandlungsverlust:
37 db; und
13 -
1S0Ü50/G488
BOEHMEK f*&BO£HKiF>T.· ^
(e) elektromagnetischer Verlust zwischen Marken-Antenne und Empfänger-Antenne: 3 3 db.
Der Gesamtverlust beträgt also 151 db.
Die Rausch-Bandbreite des Empfängers wird durch den Verstärker 55 bestimmt und beträgt etwa 3 Hz.
Der Eingangs-Rauschpegel des Empfängers beträgt -192 db W. Das Eingangssignal-Niveau beim Empfänger
beträgt -135 db W. Das Signal-Rausch-Verhältnis am Empfänger beträgt also 57 db und das System ist
nicht durch das Empfängerrauschen limitiert. Insbesondere läßt sich zeigen, daß der Fehler α <j>
der Phasenverschiebungsmessung mittels des Detektors 58 etwa der reziproken Quadratwurzel des Empfänger-Signal/Rausch-Verhältnisses
entspricht, d.h. Δ <f>
entspricht etwa ± 1,41 χ 10 Winkeleinheiten bei einem Signal/Rausch-Verhältnis des Empfängers von
57 db. Daraus ergibt sich für den resultierenden Fehler in der Temperaturmessung + 1,41 χ 10 Winkeleinheiten/O,
321 Winkeleinheiten pro 0C, d.h. + 0,004
C. Auch dies entspricht dem oben erwähnten Anforderungsprofil.
Der Erfolg der beschriebenen Vorrichtung hängt wesentlich von ihrer Fähigkeit ab, die akustisch
verzögerten Signale von Hintergrund-Störungen zu trennen, welche durch direkte elektromagnetische
Reflexionen erzeugt werden. Da in diesem Ausführungsbeispiel die akustisch bedingte Verzögerungszeit
etwa 1 Mikrosekunde beträgt, stammen die elektromagnetischen Reflexionen aus Entfernungen
von mehr als 300 m, weshalb sie normalerweise ver-
- 14 -
130050/0^93
BOEHMEKT &.IiC)RHJvIEHf ;..: .. ·.
nachlässigbar klein sind.
Im folgenden sollen noch einige Varianten des obenbeschriebenen Ausführungsbeispieles erläutert werden,
die sich aus dem Erfindungsgedanken ergaben.
(a) Wechsel der Träger-Frequenz von 915 MHz. Die Dimension der Laufstrecke des Laufs trecV.en-Verzögerungselementes
14 und die Elektroden-Anordnung können der Frequenz und der Bandbreite je nach der verwendeten Herstellungstechnologie
angepaßt werden.
(b) Die Pulslänge und Puls-Repetitionsfrequenz
können variiert werden, um längere oder kürzere Codes zu erhalten.
(c) Die Sender-Ausgangsleistung und auch andere
Charakteristiken des Senders sind veränderbar. So auch die Empfänger- und Markenantennen,
einschließlich einer Sender-Empfänger-Duplizierung,
um verschiedene Mikrowellen-Systeme
vorzusehen.
(d) Eine Vielzahl von piezoelektrischen Materialien ist verwendbar, einschließlich passend ausge^-
richteter Einkristalle sowie Kompositionen mit Zinkoxid-Schichten oder anderen piezoelektrischen
Materialien auf Glas, Metall öler Folie. Auch können magnetische Einrichtungen
anstelle der piezoelektrischen Materialien Verwendung finden, um die elektroakustisch^
Konversion durchzuführen.
- 15 -
150050/0408
RC)EH M F.-RT & BOB ΗΝ«; Η Γ -." .: -
(e) Die Anordnung der Wandler kann in Zahl, Form und in ihrer Verbindung mit der Antenne
modifiziert werden.
(f) Bezüglich des von der Marke zurückgesendeten Identifizierungscodes sind auch andere Kodierungsmethoden
möglich, wie z.B. PuQshöhen, Breiten oder Positionen.
(g) Die Anordnung der veischiedenen Bauteile in
der Marke, ihre Form, Größe und Einkapselung kann entsprechend den speziellen Anforderungen
variiert werden.
(h) Die Anordnung der Wandler kann vereinfacht werden, indem weniger, beispielsweise nur
ein einziger, Wandler eingesetzt werden, was beispielsweise insbesondere bei Anwendungen
empfehlenswert ist, bei denen nur ein Minimum an Codeidentifizierung erforderlich ist.
Die Figuren 9 und 10 zeigen zwei derartige vereinfachte Ausführungsbeisoiele. Die in
Fig. 9 gezeigte Anordnung verwendet zwei Reflektoren 61 und 62 für akustische Oberflächenwellen,
die die akustischen Oberflächenwellen dem einzigen Wandler 60, der die Wellen sowohl
erzeugt als auch aufnimmt, zurückreflektieren. Die Messung der Radiofrequenz-Phasenverschiebung
φ zwischen dem durch den Reflektor 62 reflektierten Puls und dem durch den Reflektor
61 reflektierten Puls, wobei die Phasendifferenz φ gleich 4JT(L2 - L1) /A Winkeleinheiten ist und
Ly und L. die betreffenden Abstände des Wandlers
- 16 -
1 3 0 0 5 Ö / (H Ö S
BOEH \1 FBT & :BUHH M E&T :..: .:,
• ao -
von den Reflektoren sind, liefert ebenfalls eine Messung der umgebungstemperatur der
Marke. In dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die akustische Oberflächenwelle
durch geeignete Kerbungen 66 begrenzt, welche in der Oberfläche des Materials;
Kerben 63 ausgeätzt sind, so daß diese entlang einer kreisförmigen Fortpflanzungsstrecke
verlaufen und wiederholt den einzigen wellenerzeugenden und empfangenden Wandler 6 4 anregen.
Wiederum liefert die Messung der Radiofrequenz-Phasendifferenz
A zwischen aufeinanderfolgenden Antwortpulsen, wobei cj>
gleich 25ΓΌ/Λ Winkeleinheiten ist und D dem Durchmesser
der kreisförmigen Laufstrecke entspricht, während Λ die Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle
ist, eine Messung der Umgebungstemperatur der Marke.
Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung, sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale
der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
- 17 -
BOEH ΜΕΠ Γ ^iBOEHMEkT
ί'^ΖίΙΙ'ϊ^ΓιϋΊ GHSImLI ο Tji
(LIoT GF H λΚ 3REkCIj KUKZHALo)
1 | Sender | 1 |
-ι | Marke | C |
Empfänger | ||
4 | Steueroszillator | 4 |
Puls-Oszi11ator | ς | |
6 | Ausgang | 6 |
7 | Ausgangs-Leitung | 7 |
8 | Leistungsverstärker | 8 |
9 | Bandpaß-Filter | 9 |
10 | Mikrowellenantenne | 10 |
11 | Antenne | 11 |
12 | Nase | 12 |
13 | Nase | 13 |
14 | Laufstrecken-Verzögerungselement | 14 |
15 | Material | 15 |
16 | End-Wandler | 16 |
1? | Code-Wandler | 17 |
13 | Code-Wandler | 18 |
19 | Code-Wandler | 19 |
20 | Code-Wandler | 20 |
21 | Code—Wandler | 21 |
22 | Code-Wandler | 22 |
23 | Code-Wandler | 23 |
?Α | Code-Wandler | 24 |
25 | Code-Wandler | 25 |
Pf=, | Code-Wandler | 26 |
2? | Code-Wandler | 27 |
28 | Code-Wandler | 28 |
29 | Code-Wandler | 29 |
30 | Code-Wandler | 30 |
130050/0498
BOEHMEHT or i-JUl;HN1 EHT
Code-Wandler | 7 C | |
Code-Wandler | ||
7. / | Code-Wandler | ■-.■-, |
' '.' * | Code-Wandler | |
-» ·.·- ' ■ ·' > |
Code-Wandler | 59 |
Code-Wandler | 40 | |
-:? | Leiter | 41 |
Leiter | 4? | |
39 | Konsole | ώ5 |
40 | Konsole | 44 |
41 | Abschnitt | -5 |
42 | Elektrode | "6 |
4Z; | Puls | 47 |
44 | Pulse | 48 |
45 | Puls-Sequenz | 49 |
46 | Wellenform | 50 |
47 | Wellenform | 51 |
48 | Wellenform | 52 |
49 | Antenne | 53 |
50 | Bandpaß-Filter | |
51 | Begrenzer | |
52 | Verstärker | |
55 | Steuer-Schaltung | |
Mischer 54
Verstärker
Detektor | 56 | |
57 | Steuer-Betriebsschaltunq | 57 |
5G | Detektor | 53 |
59 | ||
60 | Wandler | κ .0 |
61 | Reflektor | 61 |
62 | RefleHtor | 62 |
65 | Material | 03 |
64. | Wandler | 64 |
65 | ^>5 | |
66 | Kerbung | 66 |
Ö 0 0~5 0 /θ A Ö δ
Claims (1)
- BOEHMKJiT & BOnh'MKKTU 154Ansprüche1 J Temperatur-Fernmeßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sender (1) elektromagnetischer Wellen, eine an einem Tier oder Gegenstand befestigte oder in ihm implantierte Marke (2), die Signale des Senders (1) empfängt und Signale zurückstrahlt, und ein die zurückgestrahlten Signale empfangender und verarbeitender Empfänger (3) vorgesehen sind, wobei die Marke (2) eine die Signale empfangende Antenne (11) aufweist, sowie das elektromagnetische Signal in akustische Oberflächenwellen umwandelnde Wandler (16, 17, 36) und eine Laufstrecke, welche durch die Oberflächenwellen in einer temperaturabhängigen Laufzeit durchlaufen wird, wobei nach Durchlaufen eines ersten Abschnittes der Laufstrecke die akustische Oberflächenwelle durch dieselben oder andere Wandler (16, 17, 36) in ein erstes elektromagnetisches Signal umgewandelt und der Antenne (11) zugeführt wird, von wo diese dem Empfänger (3) zugesendet wird, wonach die akustische Oberflächenwelle nach Durchlaufen eines zweiten Ab-75 130050/0498BOEHMEKT &j \} }__schnittes der Laufstrecke in ein zweites elektromagnetisches Signal umgewandelt wird, welches über die Antenne (11) ebenfalls dem Empfänger (3) zugesendet wird; und daß der Empfänger (3) Einrichtungen (50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 und 58) aufweist, die das durch die unterschiedlichen Laufstreckenabschnitte für die Oberflächenwelle bedingte Zeitintervall zwischen dem ersten und dem zweiten elektromagnetischen Signal messen und daraus die Umgebungstemperatur der Marke (2) ermitteln und anzeigen.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Marke (2) eine Mehrzahl von entlang der Laufstrecke kodiert angeordnetem Wandlern (17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 2'*, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36) aufweist, die dem Empfänger (3) eine kodierte Sequenz elektromagnetischer Signale übermitteln, die charakteristisch für das Tier bzw. dem Gegenstand ist, an dem die Marke (2) befestigt oder in den sie implantiert ist.3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (1) elektromagnetische Signale in Form von Radiofroquenz-Pulien aassenden kann und daß der Empfänger (3) derartige Signale empfangen kann und das Zeitintervall zwischen dem ersten und dem zweiten elektromagnetischen Signal durch Messung der durch die Laufstrecken der Oberflächenwellen bedingten Phasenverschiebung zwischen den Signalen ermittelt.A. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufstrecke geschlossen ist und einBOEHMF^Teinziger Wandler (64) in der Laufstrecke vorgesehen ist.5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Wandler (60) in der Laufstrecke (L,, L^) mit zwei beiderseits des Wandlers angeordneten Reflektoren (01, 62) vorgesehen ist, wobei die Reflektoren unterschiedliche Abstände von dem Wandler haben und sich die Laufstrecke zwischen den Reflektoren erstreckt.130050/0498
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