DE9317351U1 - Vorrichtung zum Analysieren von Fluiden - Google Patents
Vorrichtung zum Analysieren von FluidenInfo
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Description
H 0360 a
"Vorrichtung zum Analysieren von Fluiden"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Analysieren von Fluiden. Unter dem Begriff "Fluid" sollen im Rahmen der Erfindung
Flüssigkeiten verstanden werden, wobei es sich bei den Flüssigkeiten um Gemische, auch in Form von Dispersionen mit
Partikeln im Schwebezustand, und Lösungen, vorzugsweise wäßrige Lösungen handeln kann, die überwiegend (z. B. zu 95 bis 99,9 %)
aus Wasser und zu einem geringen Anteil (z. B. 5 bis 0,1 H) aus Zusatzstoffen organischer oder anorganischer Art, beispielsweise
Säuren, Laugen, gelöste Salze und Bestandteile organischer Verschmutzungen bestehen können.
Bei der Analyse von Flüssigkeiten, d. h. bei der qualitativen und quantitativen Bestimmung von Flüssigkeitsbestandteilen,
insbesondere in wäßrigen Lösungen, welche Säuren, Laugen, gelöste Salze und Bestandteile organischer Verschmutzung beinhalten,
wurden bisher hochselektive Sensoren mit entsprechend gering ausgebildeter Querempfindlichkeit eingesetzt. Der Vorteil
eines Sensors mit hoher Einzelselektiv!tat besteht darin, daß
ein solcher Sensor (im Idealfall ausschließlich) auf einen Be-
&eegr; 360 a :.·*·-!-:
standteil in der zu analysierenden Flüssigkeit anspricht. Dem Sensor nachgeschaltet ist eine relativ einfache elektronische
Auswerteschaltung, welche zumeist lediglich eine Anzeige ansteuert. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist die Tatsache,
daß hochselektive Sensoren stets für einen einzigen Anwendungsfall entwickelt und konzipiert werden. Damit sind die Kosten für
derartige Sensoren relativ hoch. Wegen ihrer hohen Empfindlichkeit in lediglich einer Richtung weisen derartige Sensoren eine
lediglich geringe Langzeitstabilität auf, was zu einem dementsprechenden
Aufwand für die Wartung und Kalibrierung führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Analysieren von Fluiden zur Verfugung zu stellen, die sich relativ
kostengünstig herstellen läßt und für die unterschiedlichsten Analysen von Fluiden einsetzbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zum Analysieren von Fluiden vorgeschlagen, mit mehreren
Meßsignale liefernden unterschiedlichen Sensoren mit geringer Einzel selektiv!tat und ausgeprägter Querempfindlichkeit, wobei
sich diese Sensoren in mindestens einer Eigenschaft bezüglich ihres Ansprechverhaltens auf das zu analysierende Fluid voneinander
unterscheiden und das unterschiedliche Ansprechverhalten jedes Sensors auf das zu analysierende Fluid bekannt und/oder
durch Messungen reproduzierbarer Signalmuster, welche abspeicherbar sind, ermittelbar ist, und einer Auswerteeinheit, mit
der die Sensoren verbunden sind und die anhand der Gesamtheit der einzelnen von den Sensoren gelieferten Meßsignale die Zusammensetzung
des Fluids oder zumindest eines Bestandteiles (sowohl quantitativ als auch qualitativ) ermittelt. Mit dem
Begriff Querempfindlichkeit ist die Tatsache umschrieben, daß
ein Sensor sein Ansprechverhalten in Abhängigkeit von Einflußfaktoren, zu deren Erfassung er primär nicht vorgesehen ist,
verändert.
H 360 a j S -- \ - *
Nach der Erfindung werden zur Analyse von Fluiden anstelle
eines einzigen hochselektiven Sensors mit weitestmöglich unterdrückter Querempfindlichkeit eine Vielzahl
von Sensoren mit jeweils geringer Einzelselektivität und ausgeprägter Querempfindlichkeit eingesetzt.
Sämtliche Sensoren unterscheiden sich in mindestens einer Eigenschaft, was ihr Ansprechverhalten auf das zu
analysierende Fluid betrifft, voneinander, womit insgesamt unterschiedliche Querempfindlichkeiten der Gesamt-Sensoranordnung
erzielt werden. Dabei ist das Ansprechverhalten entweder (aufgrund von analytischen Untersuchungen)
bekannt oder aber wird - einem Lernprozeß ähnlich - (empirisch) erstellt, indem mit den Sensoren
Messungen reproduzierbarer Signalmuster durchgeführt werden, die abgespeichert werden. Ein unterschiedliches
Ansprechverhalten der Sensoren kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß die Sensoren unterschiedliche
(Meß-)Oberflächen, Oberflächenbeschichtungen oder voneinander
abweichende geometrische Abmessungen aufweisen. Die einzelnen Sensoren sind vorzugsweise auf einem Substrat
zusammengefaßt. Das Substrat ist vorzugsweise auf einem Träger fixiert, welcher auch die elektrischen Verbindungen
zu den einzelnen Sensoren sicherstellt. Die Analyse des Fluids erfolgt anhand der Gesamtheit der
einzelnen von den Sensoren gelieferten Meßsignale. Aufgrund der Kombination dieser Meßsignale kann sowohl eine
qualitative als auch eine quantitative Bestimmung der
Bestandteile oder eines Bestandteils des Fluids durchgeführt werden. Dies setzt selbstverständlich voraus, daß
das unterschiedliche Ansprechverhalten jedes einzelnen Sensors auf die Bestandteile des Fluids, die analysiert
werden sollen, bekannt ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß im vorhinein mittels Fluiden mit
lediglich einem jeweils unterschiedlichen Bestandteil bestimmter Konzentration die Meßsignale der Sensoren
untersucht und abgespeichert werden. Bei der späteren Analyse kann dann anhand der abgespeicherten Meßsignalwerte
auf die Zusammensetzung des Fluids geschlossen werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Sensoranordnung
einem Fluid mit einem oder mehreren Bestandteilen bekannter Konzentrationen auszusetzen und
die sich dabei einstellenden Meßsignale abzuspeichern. Bei einer späteren Analyse von Fluiden wird dann anhand
der Erkennung des Musters der Meßsignale sämtlicher Sensoren und des Vergleichs dieses Meßsignalmusters mit den
abgespeicherten Meßsignalmustern die Zusammensetzung der Flüssigkeit bestimmt werden.
Der Vorzug der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht
darin, daß die Kosten jedes einzelnen Sensors relativ gering sind, da jeder Sensor lediglich eine geringe Einzelselektivität
mit entsprechend ausgeprägter Querempfindlichkeit
aufweist. Aufgrund der Eigenschaften der Sensoren ist der Aufwand für ihre Wartung und Kalibrierung
gering, was die laufenden Kosten für die Sensoranordnung reduziert. . . .
Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, lediglich einen einzigen Sensor mit geringer Einzelselektivität
und ausgeprägten Querempfindlichkeiten zu verwenden, der sequentiell in mehrere unterschiedliche
Betriebszustände überführt wird und in diesen Betriebszuständen unterschiedliche Meßsignale liefert. In den
einzelnen Betriebszuständen unterscheidet sich der Sensor
in mindestens einer seiner Eigenschaften bezüglich seines Ansprechverhaltens auf das zu analysierende
Fluid. Für das Ansprechverhalten des Sensors in jedem seiner Betriebszustände gilt das oben im Zusammenhang
mit der Beschreibung der ersten Variante Gesagte. Eine Möglichkeit, den Sensor in unterschiedliche Betriebszustände
zu überführen, besteht z.B. in der Erzeugung von unterschiedlichen elektrischen, magnetischen und/oder
sonstigen Feldern, beispielsweise unterschiedlichen Gravitationsfeldern. Unterschiedliche Betriebszustände
könnten aber auch durch unterschiedlich starke Erwärmung bzw. Abkühlung des Sensors erzielt werden. Je nachdem,
welche Art von Sensor verwendet wird, können die unterschiedlichen Betriebszustände auch durch Zufuhr unterschiedlich
großer Betriebsenergien (Spannung und Strom) realisiert werden. Das unterschiedliche Ansprechverhalten
des Sensors in seinen unterschiedlichen Betriebszuständen ist im vorhinein bekannt, so daß anhand der Gesamtheit
der in den einzelnen Betriebszuständen des Sensors von diesem gelieferten Meßsignale die Zusammensetzung
des Fluids ermittelt wird. Die qualitative und quantitative Bestimmung der Bestandteile oder eines Bestandteils
des Fluids erfolgt dabei, wie oben im Zusammenhang mit der anderen Variante der Erfindung angegeben,
durch Erkennung der Kombination der Meßsignale und durch Vergleich dieser "gemessenen" Meßsignalkombination
mit abgespeicherten Meßsignalkombinationen, die
zuvor als Meßsignale für Fluide mit bekannten Zusammensetzungen gewonnen worden sind.
Vorzugsweise sprechen der oder die Sensoren auf physikalische Gegebenheiten des zu analysierenden Fluids an.
Bei diesen physikalischen Gegebenheiten kann es sich z.B. um die Temperatur oder die Strömungsgeschwindigkeit
des Fluids oder die Fähigkeit des Fluids, auf von außen aufgeprägte Energiezufuhr, (mechanisch, elektrisch oder
magnetisch) z.B. mechanische hochfrequente Schwingungen zu reagieren, handeln.
Vorzugsweise wird für den einzelnen Sensor bzw. für jeden Sensor der Sensoranordnung ein Element verwendet,
welches hochfrequente Oberflächenschwingungen erzeugt, z.B. ein Piezo-Schwinger oder ein SAW-Element (surfaceacoustic-waves-Element)
verwendet. Bei diesen Schwingern, die sowohl Sender als auch Empfänger sind, soll es
sich jedoch nicht um Ultraschall-Sender handeln. Denkbar sind aber auch Sensoren, die über enzymbeschichtete
Oberflächen oder permeable Membranen oder reaktive Coatings verfügen, um auf die einzelnen Fluidbestandteile
anzusprechen.
Im Fall der Verwendung mehrerer Sensoren zur Analyse von Fluiden und der Ausbildung jedes einzelnen Sensors als
Piezo-Schwinger werden diese zum Schwingen bei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen und/oder mit unterschiedlichen
Betriebsamplituden angesteuert, damit sich die einzelnen Sensoren in mindestens einer Eigenschaft
bezüglich ihres Ansprechverhaltens voneinander unterscheiden. Denkbar ist aber auch bei Piezo-Schwingern
unterschiedliche Oberflächen, unterschiedliche Oberflächenbeschichtungen und/oder voneinander abweichende
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geometrische Abmessungen vorzusehen, um dem Erfordernis
der Unterscheidung in mindestens einer Eigenschaft genüge zu tun. Wird lediglich ein Sensor eingesetzt, der
sequentiell in unterschiedlichen Betriebszuständen betrieben wird, so wird bei Verwendung eines Piezo-Schwingers
dieser Piezo-Schwinger sequentiell zum Schwingen bei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen und/oder mit
unterschiedlichen Betriebsamplituden angesteuert.
Dieselben Betrachtungen gelten auch dann, wenn SAW-Bandelemente verwendet werden.
Untersuchungen an Flüssigkeiten haben gezeigt, daß es möglich ist, Piezo-Schwinger oder -Sensoren in Flüssigkeiten
schwingen zu lassen. Die Piezo-Schwinger wurden dabei in den Flüssigkeiten zu verschiedenartigen Schwingungen
angeregt. Aufgrund der sich je nach Zusammensetzung der Flüssigkeit einstellenden zu Messungen in
Vergleichsflüssigkeit unterschiedlichen Frequenzen, Amplituden und Phasendifferenzen,, bei bzw. mit denen die
Schwinger oszillieren, lassen sich Rückschlüsse, sowohl in qualitativer als auch in quantitativer Hinsicht, auf
die Zusammensetzung der Flüssigkeit ziehen (Methode der Impedanz-Messung). Damit konnte gezeigt werden, daß es
möglich ist, durch Einprägen von Schwingungen in zu analysierende Flüssigkeiten deren Bestandteile zu ermitteln.
Bezüglich der Auswertung der Meßsignale durch Mustererkennung kann auf im Stand der Technik bekannte
mathematisch-elektronische Signalverarbeitungskonzepte zurückgegriffen werden, die zur Steigerung der Selektivität
von Multisensorsystemen bekannt sind. Damit ist es schließlich möglich, Flüssigkeiten durch Anregung mittels
mechanischer hochfrequenter Schwingungen (kein Ultraschall) qualitativ und quantitativ zu analysieren.
Grundsätzlich gelten die obigen Überlegungen sowohl für Messungen in ruhenden als auch in strömenden Flüssigkeiten.
Bei Messungen in ruhenden Flüssigkeiten bildet sich wegen der (mechanischen) Energiezufuhr durch den
Sender (z.B. Piezo-Schwinger oder SAW-Element) eine Ladungsträgerwolke um den Sender herum in der Flüssigkeit
aus, bis ein stationärer Zustand erreicht ist. Diese Ladungsträger beeinflussen das Meßergebnis. Bei
Messungen in strömenden Flüssigkeiten ist der Einfluß dieser Ladungsträgerwolke zu vernachlässigen, sobald die
Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit die Diffusionsgeschwindigkeit der Ladungsträger um Größenordnungen
(mehrere Zehnerpotenzen) übersteigt. Im allgemeinen liegen die Diffusionsgeschwindigkeiten von Ladungsträgern
in Flüssigkeiten im mm/sec-Bereich, während die hier relevanten Strömungsgeschwindigkeiten von Flüssigkeiten
in Rohrleitungen im Bereich von m/sec liegen.
Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die nach der
Erfindung arbeiten, beschrieben. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
einem einzelnen Sensor (Sender/Empfänger) in
Form eines Piezo-Schwingers, der sequentiell in unterschiedlichen Betriebszuständen betrieben
wird, wobei es sich bei der zu analysierenden Flüssigkeit um eine ruhende Flüssigkeit handelt,
Fig. 2 eine Alternative zu dem Ausführungsbeispiel einer Analysevorrichtung gemäß Fig. 1 für
ruhende Flüssigkeiten,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei Sensoren in Form von Piezo-Schwin-
gern zur Analyse einer strömenden Flüssigkeit eingesetzt werden und
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Analysevorrichtung für eine strömende Flüssigkeit mit eiern
sequentiell in unterschiedlichen Betriebszuständen betriebenen Piezo-Schwinger.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur qualitativen und quantitativen Bestimmung der Bestandteile einer ruhenden
Flüssigkeit 12 in einem Behältnis 14. Die Vorrichtung 10 weist einen einzigen Sensor 16 in Form eines Piezo-Schwingers
auf, der hochfrequente Oberflächenschwingungen erzeugt. Der Sensor 16, der sowohl Sender als auch
Empfänger ist, weist seinerseits einen Schwingquarz 18 auf, der zwischen den beiden Elektroden 20,22 angeordnet
ist. Die Anordnung des Sensors 16 relativ zum Behältnis 14 ist derart getroffen, daß eine der Elektroden, nämlich
die Elektrode 20, außerhalb des Behältnissis 14 angeordnet ist und sich die andere Elektrode, nämlich
die Elektrode 22 des Sensors 16, innerhalb des Behältnisses 14 befindet und der Flüssigkeit 12 ausgesetzt
ist. Die Elektroden 20,22 des Sensors 16 sind mit einer elektrischen Ansteuer- und Auswerteschaltung 24 verbunden,
der eine Anzeigeeinrichtung 26 nachgeschaltet ist. Mit der Ansteuer- und Auswerteschaltung 24 ist ferner
eine der Flüssigkeit 12 ausgesetzte Feldelektrode 28 verbunden. Über die Ansteuer- und Auswerteschaltung 24
wird die Feldelektrode 28 mit einer unterschiedlichen elektrischen Ladung {sowohl positiv als auch negativ)
beaufschlagt, mit dem Ergebnis, daß der Sensor 16 unterschiedlichen
elektrischen Feldern ausgesetzt ist, welche die Ladungsträger in der Flüssigkeit 12 beeinflussen,
die infolge der mechanischen Energiezufuhr durch den Sensor 16 erzeugt werden.
Mit Hilfe des einzelnen Sensors 16 erfolgt eine mehrdimensionale Messung zur Analyse der Bestandteile der
Flüssigkeit 12. Diese mehrdimensionale Messung geschieht dadurch, daß der Sensor 16 sequentiell unterschiedlichen
Betriebszuständen bzw. Umgebungen ausgesetzt wird. In einem Betriebszustand ist der Sensor keinem elektrischen
Feld durch die Feldelektrode 28 ausgesetzt, während er sich in einem zweiten Betriebszustand in einem elektrischen
Feld befindet, das durch Ladungen auf der Feldelektrode 28 hervorgerufen wird. Während man die Veränderung
des Betriebszustandes durch Anlegen eines elektrischen Feldes auch als indirekte Betriebszustandsänderung
bezeichnen könnte, erfolgt eine direkte Betriebszustandsänderung
des Sensors 16 durch Erzeugung von Schwingungen des Sensors 16 mit bzw. bei gegenüber einer
Vergleichsflüssigkeit unterschiedlichen Frequenzen, Phasenlagen und Amplituden. In sämtlichen Betriebszuständen
erhält die Ansteuer- und Auswerteschaltung 24 Informationen über die Frequenz oder den Phasengang und
die Amplitude, mit bzw. bei der der Sensor 16 schwingt. In jedem Betriebszustand erhält man somit Informationen,
nämlich Änderungen von Frequenz und Phasengang sowie Amplitude, die sich zur Analyse der Flüssigkeit nutzen
lassen.
Ist das Verhalten des Sensors 16 in seinen einzelnen Betriebszuständen für in bestimmter Weise zusammengesetzte
Flüssigkeiten (Vergleichsflüssigkeiten) bekannt, so können bei der späteren Analyse von bezüglich ihrer
Zusammensetzung nicht bekannten Flüssigkeiten anhand der von dem Sensor 16 in den einzelnen Betriebszuständen
gemessenen Meßsignalen und eines Vergleichs der Kombination sämtlicher Meßsignale mit abgespeicherten Kombinationen
von Meßsignalen für unterschiedliche, in ihrer
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Zusammensetzung bekannte Flüssigkeiten die Bestandteile
der gerade untersuchten Flüssigkeit qualitativ und quantitativ bestimmt werden. Hierzu bedient man sich beispielsweise
dem Auswerteverfahren der Mustererkennung, bei dein es sich um ein Verfahren zum Auswerten mehrdimensionaler
Signale handelt. Die Mustererkennung ist eine Methode zur Verbesserung der Selektivität von
Multisensoranordnungen mit Hilfe elektronischer Mittel. Die Mustererkennung erfolgt in der Ansteuer- und Auswerteschaltung
24. Das von der Ansteuer- und Auswerteschaltung 24 ausgegebene Ergebnissignal wird der Anzeigeeinrichtung
26 zugeführt, an der die Konzentration eines oder mehrerer bestimmter interessierender Bestandteile
der Flüssigkeit 12 ablesbar ist. Bei der Mustererkennung werden Informationen aus der Kombination der
Signale des Sensors 16 in den einzelnen Betriebszuständen gezielt benutzt. Bei diesen Informationen handelt es
sich um Informationen, die man auf dem Gebiet der herkömmlichen Meßtechnik unterdrückt bzw. "wegwirft", da
man bisher stets bestrebt war, möglichst hochselektive Sensoren ohne Querempfindlichkeiten zu entwickeln. Da es
sich bei dem nach der Erfindung eingesetzten Sensor 16 aber um einen solchen mit geringer Einzelselektivität
und ausgeprägter Querempfindlichkeit handelt, muß die jeweilige Selektivität durch die Auswertung der Kombination
der Meßsignale nach der Mustererkennung generiert werden. Das Auswerteverfahren der Mustererkennung setzt
stets eine mehrdimensionale Messung, d.h. eine Messung mit mehreren Abhängigkeiten voraus. Die Mustererkennung
als Auswerteverfahren für mehrdimensionale Messungen ist grundsätzlich bekannt und soll hier nicht näher beschrieben
werden.
Eine Variante zu der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 1 ist als Vorrichtung 30 in Fig. 2 zeichnerisch dargestellt. Dabei
werden für diejeii^en Be^tahdte4l4*»öer Vorrichtung 30,
die denjenigen der Vorrichtung 10 gleichen, die gleichen Bezugszeichen verwendet. Im Unterschied zur Vorrichtung
10 gemäß Fig. 1 wird gemäß Fig. 2 anstelle eines elektrischen Feldes ein magnetisches Feld erzeugt, um den
Einzelsenscr 16 sequentiell unterschiedlichen Magnetfeldern auszusetzen und damit in unterschiedlichen Betriebszuständen
zu betreiben. Das magnetische Feld wird durch eine Spule 32 erzeugt, die von der Ansteuer- und
Auswerteschaltung 24 versorgt wird. Die Funktionsweise der Vorrichtung 30 entspricht derjenigen gemäß Fig. 1,
wobei die Beeinflussung der Ladungsträgerwolke in der ruhenden Flüssigkeit 12 um den Sensor 16 herum durch das
Magnetfeld der Spule 32 beeinflußt wird.
In Fig. 3 ist eine Vorrichtung 40 zur Analyse der Bestandteile einer in einer Leitung 15 strömenden Flüssigkeit
13 dargestellt, bei der zwei unterschiedlich große Sensoren 16,16' in Form von Piezo-Schwingern mit voneinander
abweichenden geometrischen Abmessungen verwendet werden. Soweit die Einzelbestandteile der Vorrichtung 40
denjenigen der Vorrichtung 10 von Fig. 1 gleichen, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei anstelle
des Gefäßes 12 der Fign. 1 und 2 eine Rohrleitung 13 vorgesehen ist. Der zusätzliche Sensor des Ausführungsbeispiels
gemäß Fig. 3 ist mit gestrichenen Bezugszeichen gekennzeichnet. Auch bei den beiden Sensoren
16,16' des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 handelt es sich um Piezo-Schwinger mit geringer Einzelselektivität
und ausgeprägter Querempfindlichkeit. Die beiden Sensoren 16, 16' schwingen bei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen und mit unterschiedlichen Betriebsamplituden,
so daß der Ansteuer- und Auswerteschaltung 24 insgesamt vier Informationen über die Zusammensetzung der zu ana-
lysierenden Flüssigkeit 12 zugeführt werden. Durch Auswertung
der Kombination der diese vier Informationen repräsentierenden Meßsignale der Sensoren 16,16' mittels
Mustererkennung kann der interessierende Bestandteil der Flüssigkeit 12 qualitativ und quantitativ bestimmt werden
und das Analyseergebnis auf der Anzeigeeinrichtung 26 zur Anzeige gebracht werden. Die Vorrichtung 40 gemäß
Fig. 3 läßt sich auch zur Analyse ruhender Flüssigkeiten einsetzen.
In Fig. 4 ist ein letztes Ausführungsbeispiel für eine &agr; Vorrichtung 50 zur Analyse einer Flüssigkeit 13 darge-
stellt, die in einer Leitung 15 strömt. Sofern die Teile der Vorrichtung 50 denjenigen der Vorrichtung gemäß den
vorherigen Figuren gleichen, sind sie in Fig. 4 mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Vorrichtung 50
weist einen einzelnen Sensor 16 in Form eines Piezo-Schwingers auf, der von der Ansteuer- und Auswerteschaltung
24 sequentiell durch entsprechende Ansteuerung in unterschiedlichen Betriebszuständen betrieben wird. Die
Auswertung der von dem Sensor 16 der Ansteuer- und Auswerteschaltung 24 zugeführten Meßsignale erfolgt auf die
oben im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsbeispieler, beschriebene Weise.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Analysieren von Fluiden, mit
mehreren Meßsignale liefernden unterschiedlichen Sensoren (16, 16') mit geringer Einzelselektivität und
ausgeprägter Querempfindlichkeit, wobei sich diese Sensoren (16, 16') in mindestens einer Eigenschaft
bezüglich ihres Ansprechverhaltens auf das zu analysierende Fluid (12) voneinander unterscheiden und das
unterschiedliche Ansprechverhalten jedes Sensors (16,
16') auf das zu analysierende Fluid (12) bekannt und/oder durch Messungen reproduzierbarer Signalmuster,
welche abspeicherbar sind, ermittelbar ist, und
einer Auswerteeinheit (24), mit der die Sensoren (16,
16') verbunden sind und die anhand der Gesamtheit der einzelnen von den Sensoren (16, 16') gelieferten Meßsignale
die Zusammensetzung des Fluids (12) oder zumindest eines Bestandteiles ermittelt.
2. Vorrichtung zum Analysieren von Fluiden, mit
einem Sensor (16) mit geringer Einzelselektivität und ausgeprägter Querempfindlichkeit, der sequentiell in
mehrere unterschiedliche Betriebszustände betreibbar ist und in diesen Betriebszuständen Meßsignale liefert,
wobei sich der Sensor (16) in diesen Betriebszuständen in mindestens einer Eigenschaft bezüglich
seines Ansprechverhaltens auf das zu analysierende Fluid (12) unterscheidet und das unterschiedliche
Ansprechverhalten des Sensors (16) in seinen unterschiedlichen Betriebszuständen auf das zu analysierende
Fluid (12) bekannt und/oder durch Messungen
reproduzierbarer Signalmuster, welche abspeicherbar sind, ermittelbar ist, und
einer Auswerteeinheit (24), mit der der Sensor (16) verbunden ist und die Anhand der Gesamtheit der in den
einzelnen Betriebszuständen des Sensors (16) von diesem gelieferten Meßsignale die Zusammensetzung des
Fluids (12) oder zumindest eines Bestandteils ermittelt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16) durch Erzeugen von unterschiedlichen elektrischen, magnetischen oder sonstigen Feldern in unterschiedliche Betriebszustände überführbar ist.
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16) durch Erzeugen von unterschiedlichen elektrischen, magnetischen oder sonstigen Feldern in unterschiedliche Betriebszustände überführbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sensoren (16, 16') oder der Sensor (16) auf physikalische Gegebenheiten des zu analysierenden Fluids (12)
ansprechen bzw. anspricht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswertung der Meßsignale des Sensors (16) bzw. der Sensoren (16, 16') durch Mustererkennung der Meßsignale erfolgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Sensor (16, 16') bzw. der Sensor (16) als ein dem Fluid (12) ausgesetztes hochfrequentes Oberflächenschwingungen
erzeugendes Schwing-Element ausgebildet ist.
H 360 a : .' .- 135 -:
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 4 oder 5 und 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwing-Elemente zum Schwingen bei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen und/oder mit unterschiedlichen Betriebsamplituden von einer Ansteuereinheit (24) ansteuerbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3 und 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schwing-Element sequentiell zum Schwingen bei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen und/oder mit unterschiedlichen Betriebsamplituden von einer Ansteuereinheit (24)
ansteuerbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteeinheit (24) mit einer Anzeigenvorrichtung (26) verbunden ist, an der das Ergebnis der Ermittlung der
Zusammensetzung des Fluids (12) anzeigbar ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9317351U DE9317351U1 (de) | 1992-12-11 | 1993-11-12 | Vorrichtung zum Analysieren von Fluiden |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4241765 | 1992-12-11 | ||
| DE9317351U DE9317351U1 (de) | 1992-12-11 | 1993-11-12 | Vorrichtung zum Analysieren von Fluiden |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9317351U1 true DE9317351U1 (de) | 1994-01-20 |
Family
ID=25921211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9317351U Expired - Lifetime DE9317351U1 (de) | 1992-12-11 | 1993-11-12 | Vorrichtung zum Analysieren von Fluiden |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9317351U1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997036178A1 (en) * | 1996-03-25 | 1997-10-02 | Nalco/Exxon Energy Chemicals, L.P. | Method to monitor and control chemical treatment of petroleum, petrochemical and processes with on-line quartz crystal microbalance sensors |
| US8850869B2 (en) | 2007-07-05 | 2014-10-07 | BC Tech Holding AG | Sensor element |
-
1993
- 1993-11-12 DE DE9317351U patent/DE9317351U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997036178A1 (en) * | 1996-03-25 | 1997-10-02 | Nalco/Exxon Energy Chemicals, L.P. | Method to monitor and control chemical treatment of petroleum, petrochemical and processes with on-line quartz crystal microbalance sensors |
| US8850869B2 (en) | 2007-07-05 | 2014-10-07 | BC Tech Holding AG | Sensor element |
| DE102007033105B4 (de) | 2007-07-05 | 2018-06-21 | BC Tech Holding AG | Sensoranordnung |
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