Измерительное устройство для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды, чувствительного приёмника как составной части измерительного устройства Российский патент 2020 года по МПК G01N27/28 

Настоящее изобретение касается измерительного устройства для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды, по крайней мере, чувствительного приемника или, по крайней мере, одного чувствительного приемника как составной части соответствующего измерительного устройства.

Технические системы потребляют энергию и, как правило, имеют также ответствующие интерфейсы, чтобы обмениваться информацией. Для связи применяется радиосвязь с помощью электромагнитных волн или проводники как распределители световых волн или электрические провода. Подача энергии осуществляется, большей частью, по кабелю от интегрированного источника энергии или различных источников энергии.

Электрические или оптические штекерные соединения сильно подвержены помехам и являются экономически дорогими, находясь, большей частью, в грубой окружающей среде, как очистительные сооружения, установки для разведения рыбы, установки для горных разработок, взрывоопасные установки. Такие штекерные соединения или защита открытых штекерных соединений в такой грубой окружающей среде представляются сложными и подвержены разрушению, например, при низких температурах или сильно меняющихся условиях работы морских установок для разведения рыбы.

Определенные чувствительные приемники, например, электроды расходуются и должны заменяться в определенные интервалы времени. Такие электроды необходимо соединять с активным измерительным функциональным блоком. При этом речь идет о слабых сигналах, которые уже по этой причине подвержены помехам при плохой передаче. Штекерные электрические соединения подвержены помехам в работе и/или являются дорогими, и они не могут функционировать надежно в грязной и/или влажной среде. Патент ЕР 1206012 В1 указывает в данном случае на альтернативы. Отрицательным при этом является то, что в данном случае не предусматривается полная связь между пассивным устройством, включая чувствительный приемник, в данном случае, как рН-электрод, и активным измерительным функциональным блоком. Одновременное использование нескольких пассивных устройств и/или комбинации нескольких чувствительных приемников на пассивном и/или активном измерительном функциональном блоке не предусмотрено.

В патенте DE 102011005807 А9 описаны кюветка и измерительное устройство. Кюветка имеет информационный датчик для беспроводной передачи данных от соответствующей кюветки на внешний модуль для приема данных, при этом информационный датчик крепится на стенке кюветки. Кюветка может быть при этом также составной частью оптического измерительного устройства. Данные передаются по беспроводной связи от кюветки к новому приемнику.

В патенте DE 102011005807 А9 описаны кюветка и оптическое измерительное устройство, которое имеет кюветку. При этом речь идет, в частности, о проверяемой клетке в устройстве для измерения оптической величины, зависимой от температуры, в жидкой пробе измерителя полярности. Кюветка имеет информационный датчик для беспроводной передачи данных, касающихся кюветки, причем информационный датчик выполнен конструктивно как активный или пассивный информационный датчик. При этом могут передаваться определенные полученные оптические измеренные данные, данные о температуре и данные, характеризующие кюветку, например, в форме данных калибровки или геометрических данных. Кюветки и оптическое измерительное устройство ограничены относительно получения данных и их передачи модулем для приема данных.

Патент US 2014/0218718 А1 описывает аналитическую систему для веществ, которые активируются с помощью электромагнитного излучения. Получаемое электромагнитное излучение попадает на детекторы, которые могут связываться с информационной сетью для передачи данных измерений. При этом речь идет о фотометрическом/спектрометрическом методе измерения. Бескабельная передача данных и энергии не предусматривается.

В патенте US 2014/0211204 А1 описывается сенсорный метод, который имеет активный источник энергии, сенсорные компоненты и радиосвязь, известную из техники связи. Далее описывает патент US 2010/0110439 А1 оптический измерительный прибор, который может иметь активный источник энергии, сенсорные компоненты и наряду с кабельной связью классическую радиосвязь. Пассивные компоненты не являются предметом этих решений. Подача энергии и связь осуществляются различными путями.

В патенте DE 102012014503 А1 описывается измерительная газовая система для измерения концентрации газовых и/или парообразных компонентов газовой смеси благодаря изменению цвета реакционного вещества. Изменение цвета определяется и может прочитываться с помощью лазерного прибора для накопителя замеренных электронных данных. Накопитель данных может представлять собой для этого составную часть известного FRID-чипа, который может считываться с помощью переменных магнитных полей или радиоволн.

В публикации WO 2010/085736 А1 описываются хлорофильная сенсорная система и тусклая сенсорная система. Система соединяется с приемником данных для передачи измеренных данных. Последний соединяется далее с индикаторным блоком и/или блоком управления.

В патенте DE 102009047538 А1 описано измерительное устройство, состоящее из сервера с проходным элементом в качестве радиопередатчика и из системы, имеющей беспроводной адаптер и сетевой прибор, который имеет приемник измеренных величин. Сервер и межсетевой интерфейс с одной стороны и система, состоящая из беспроводного адаптера и сетевого прибора с другой стороны соединены друг с другом с помощью беспроводной связи для передачи данных, при этом беспроводной адаптер служит для сетевого прибора в качестве радиопередатчика и сетевой прибор обеспечивает по проводам электрической энергией. Как сервер, так и беспроводной адаптер имеют соответственно свой собственный источник энергии, например, батарею или подсоединены совместно к одному источнику энергии.

В патенте ЕР 2434291 А1 описывается измерительное устройство с анализирующим прибором, фотометром и камерой в качестве приемника и упаковкой для кюветки, включая FRID-этикетку. FRID-этикетка и анализирующий прибор взаимодействуют друг с другом с помощью беспроводной связи, при этом FRID-этикетка или упаковка для кюветки не имеют источника энергии и энергию получают через электромагнитное излучение от анализирующего прибора.

В патенте ЕР 0780822 А1 описано измерительное устройство, включающее в себя базисный блок, который подсоединяется к источнику энергии, а также измеряемую точку с сенсором и накопителем энергии.

Измеряемая точка обеспечивается благодаря индукции энергией от базисного блока, при этом используется энергия для беспроволочной передачи измеряемых величин от точки измерения к базисному блоку и для подзарядки накопителя энергии.

В патенте DE 102009028794 А1 описывается измерительное устройство с сенсорной головкой и с противоположным элементом сенсорной головки, у которого противоположный элемент сенсорной головки соединяется через кабель с источником энергии, и энергия передается без проводов к сенсорной головке, которая имеет свой собственный источник энергии. Измерительное устройство может регулироваться с помощью мобильного обслуживающего блока, например, смартфона или обслуживаться, при этом измерительное устройство взаимодействует с обслуживающим блоком при помощи беспроводной связи через сеть мобильной связи.

Также и обычный смартфон, как например, описано в Википедии, (https.//de.wikipedia.org./w/index.php?title=SamsungGalaxyS6&oldid=14306261 5) в марке SamsungGalaxyS6, может использоваться как часть измерительного устройства, при этом, может, например, соединяться с компьютером в качестве оценивающего устройства.

В основе заявленного изобретения лежит задача, осуществлять простой контроль измерительного устройства или оказывать влияние на его работу.

Эта задача решается с помощью измерительного устройства, описанного признаками пунктов 1, 2 или 3 формулы, а так же способа согласно пунктам 13-16 формулы.

Измерительные устройства для определения физических, химических и биологических свойств и/или состава окружающей среды, по крайней мере, одного чувствительного приемника или, по крайней мере, одного чувствительного приемника, являющегося составной частью соответствующего измерительного устройства, отличаются, в частности тем, что эти устройства могут просто контролироваться и на их работу может оказываться влияние.

Для этой цели измерительное устройство имеет активный измерительный функциональный блок, по крайней мере, одно пассивное устройство, не имеющее источника энергии, и, по крайней мере, один чувствительный приемник, при этом чувствительный приемник может быть, по крайней мере, частью измерительного функционального блока и/или частью пассивного устройства.

Активный измерительный функциональный блок имеет далее, по крайней мере, одну систему для обработки данных и передающий и принимающий блок для электромагнитных волн и соединен с электрическим источником энергии.

Далее передающий и принимающий блок измерительного функционального блока соединен беспроводной связью, по крайней мере, с передающим и принимающим блоком для электромагнитных волн, по крайней мере, пассивного устройства,

- с по крайней мере, одним обслуживающим элементом в соединении, по крайней мере, с одним коммутационным устройством как составной частью электрической цепи, предназначен:

- для управления измерительным устройством,

- для регулирования сигнала,

- для индикации рабочего состояния,

- для передачи замеренных и/или опорных величин,

- для калибровки определенных чувствительных приемников,

- в качестве системы данных среды и/или

- в качестве накопителя данных.

Электромагнитные лучи, известные как электромагнитные волны, являются передающими энергию и или передающими сигнал и/или передающими данные электромагнитными лучами, преимущественно, в ближнем поле, так что, по крайней мере, одно пассивное устройство в соединении с измерительным функциональным блоком и, по крайней мере, с одним чувствительным приемником представляет собой измерительное устройство.

Активный измерительный функциональный блок вместе с, по крайней мере, с одним чувствительным приемником представляют собой активный сенсор, который может находиться целенаправленно и специально под влиянием пассивного устройства и/или может передавать обратную информацию (пользователь).

Измерительный функциональный блок может выполняться как активная часть измерительного устройства и может быть выполнен мобильным.

Пассивный блок вместе с, по крайней мере, одним чувствительным приемником представляет собой пассивный сенсор, который целенаправленно и специально влияет на активный измерительный функциональный блок и/или находится под влиянием активного измерительного функционального блока.

Пассивное устройство является замкнутой системой, которая смонтирована полностью в закрытом корпусе. Преимущественно этот корпус является IP 67 /IP 68 соответственно химически и/или биохимически устойчивым, не токсичным и не гетерогенным. Тем самым, может это устройство применяться также в условиях вредной окружающей среды, как например, влажная среда. Далее, выполняется это устройство с учетом случая его применения, так что расширяется диапазон его применения. Это применение может касаться идентификации в качестве измерительного блока и/или блока управления, или для идентификации статуса. Пассивное устройство может применяться далее самостоятельно или в комбинации, по крайней мере, одновременно с другим пассивным устройством и/или параллельно. Электрические провода и контакты не являются необходимыми для их функционирования.

Конфигурация или программирование пассивного устройства может осуществляться просто через предусмотренное для этого внешнее устройство или же через сам измерительный функциональный блок с использованием передающего и принимающего блока пассивного устройства.

Направляемые пассивным устройством импульсы, сигналы, данные и/или программы в качестве заданных величин влияют соответственно на систему обработки данных измерительного функционального блока. Для этой цели они, в частности, могут идентифицироваться и накапливаться, передаваться, обрабатываться и/или соответственно осуществляться.

Пассивное устройство может содержать накопитель электрической энергии в качестве промежуточного накопителя, так что ненадежное снабжение энергией и/или ненадежное ее потребление может компенсироваться беспроводной передачей энергии. В качестве промежуточных накопителей могут применяться конденсаторы. Далее может пассивный блок компенсировать ненадежное или недостаточное потребление энергии с помощью дополнительной беспроводной передачи энергии, как например, фотометрического, термического или акустического преобразователя энергии.

По крайней мере, один передающий и принимающий блок в измерительном функциональном блоке и в пассивном устройстве имеет, по крайней мере, одну антенну или катушку, чтобы обеспечить электромагнитное соединение (передача энергии, сигнала и/или передача данных) между, по крайней мере, активным измерительным функциональным блоком и, по крайней мере, пассивным устройством. Для того, чтобы обеспечить выполнение параллельной функции могут применяться в различных положениях несколько антенн или катушек. Преимущественно, они подключаются в этом случае последовательно. Это находит, например, применение тогда, когда пассивное устройство интегрируется с чувствительным мембранным слоем (например, светящийся слой), например, в сменной измерительной головке, которая крепится на корпусе активного измерительного устройства с целью выполнения соединения/использования и параллельно или одновременно должна, например, использоваться кюветка в качестве пассивного устройства, которая благодаря своей геометрической или функциональной конструкции не позволяет использовать первую антенну или катушку.

Далее, происходит электромагнитное соединение в ближнем поле, чтобы предотвратить искажение соединения при параллельном и/или одновременном применении нескольких мест соединения. Преимущественно, происходит применение в ближнем поле при частоте 13, 56 MHz и при максимальном уровне передаче данных 424 kBit/s. Связь обеспечивается, преимущественно, криптографически.

При соединении активного измерительного функционального блока и пассивного устройства производятся оба высокочастотного магнитного поля (электромагнитное поле) между свободно соединенными антеннами или же катушками, а также в активном измерительном функциональном блоке, а также в пассивном устройстве. Как только поле возникло, образуется соединение, преимущественно, благодаря активному измерительному функциональному блоку и происходит обмен информацией.

Измерительный блок, имеющий передающий и/или принимающий блок для электромагнитных лучей, может быть выполнен как отдельный измерительный блок или соответственно как пассивное устройство.

Предпочтительные варианты конструктивного выполнения заявленного изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Источник электрической энергии для измерительного функционального блока в соединении с системой для обработки данных и передающим и приемным блоком представляет собой согласно признакам пункта 4 формулы электрическую сеть, аккумулятор, преобразователь энергии или их комбинацию. Преобразователь энергии представляет собой, в частности, известную ветровую силовую установку, волновую силовую установку, водяную силовую установку, тепловую силовую установку, звуковую энергетическую установку, силовую установку приливов или солнечную электрическую установку. Эти установки преобразуют соответствующую энергию в электрическую энергию.

Чувствительный приемник представляет собой согласно пункту 5 формулы электрохимический сенсор, биохимический сенсор, оптический сенсор, полупроводниковый сенсор, сенсор сухого вещества, микросистему, электрод, оптический элемент, физический сенсорный элемент или их комбинацию.

Пассивное устройство имеет согласно пункту 9 формулы систему обработки данных, которая соединена функционально с элементом обслуживания, коммутационным устройством, схемой сигнализации, индикатором, системой данных среды, накопителем данных, чувствительным приемником данных измерений, преобразователем измерений.

Система обработки данных является тем самым составной частью контрольного устройства и/или устройства управления. Для этого система обработки данных конфигурируется таким образом, что она содержит соответствующее программное обеспечение, так что, по крайней мере, может выполняться определенная функция. Это может быть, например, калибровка чувствительного приемника, причем подготавливаются соответствующие опорные условия и измеренное значение чувствительного приемника с помощью определенного и/или определяющего протекания процесса приводится в соответствие с опорной величиной, что изменяет актуальное свойство чувствительного приемника.

Пассивное устройство для калибровки чувствительного приемника представляет собой согласно пункту 10 формулы калибровочную кюветку, которая предоставляет опорные условия, выполняет калибровочную функцию или функцию настройки и подготавливает предпочтительным образом непрерывно или после завершения выполнения функции сигналы о статусе.

Калибровочная кюветка имеет в качестве пассивного сенсора соответственно, по крайней мере, один сенсор давления, один температурный сенсор, один сенсор измерения величины рН, один сенсор измерения проводимости и/или один сенсор измерения влажности. Наряду с опорными условиями, например, концентрация кислорода в сенсоре для измерения кислорода могут также регистрироваться, например, полученные с помощью сенсора давления, температурного сенсора, сенсора для измерения величины рН, сенсора для измерения проводимости и/или сенсора для измерения влажности данные об окружающих условиях и передаваться на активный измерительный функциональный блок.

Пассивное устройство вместе с распределительным устройством представляет собой согласно признакам пункта 11 формулы стартующее или завершающее коммутационное устройство в соединении через систему для обработки данных активного измерительного функционального блока с чувствительным элементом. Пассивное устройство может выполнять функции включения, которые могут вызываться у активного измерительного функционального блока. Активизация может выполняться автоматически после технического соединения через радиосвязь (связь) пассивного блока с измерительным функциональным блоком или на пассивном блоке в результате воздействия пользователя.

Пассивное устройство как накопитель данных предоставляет согласно признакам пункта 12 формулы такие данные, как время, идентификационные данные, коды, действительные величины, опорные величины, программное обеспечение, математическая функция, параметры выравнивания, параметры калибровки, и/или алгоритмы для оказания влияния системы для обработки данных на пассивное устройство, содержащее активный измерительный функциональный блок.

Калибровочная кюветка как пассивное устройство соединена с активным измерительным функциональным блоком и, по крайней мере, с одним чувствительным приемником (активный сенсор) таким образом, что, по крайней мере, две опорные величины передаются, предпочтительно, последовательно или после вмешательства пользователя на чувствительный приемник. Тем самым задается, по крайней мере, двухточечная юстировка и/или определение опорных условий через чувствительный приемник.

Системы обработки данных измерительного функционального блока и пассивного устройства соединены, преимущественно, через соответствующие передающие и принимающие блоки для передачи сигналов и/или данных между собой для оказания влияния на функционирование соответствующей системы обработки данных. Тем самым могут заменяться программы и данные и соответственно выполняться. Таковыми являются, в частности, полученные с помощью чувствительного приемника данные измерений, команды или же конфигурации.

Пассивное устройство для сигнализации представляет собой пассивное устройство, передающее, по крайней мере, один оптический и/или, по крайней мере, один акустический сигнал. Тем самым могут указываться, в частности, рабочее состояние, готовность к функционированию или выполнение заявок измерительного устройства или его элементов. Это может также выполняться при использовании пороговых величин, так что могут сигнализироваться благодаря пороговым величинам определенные рабочие состояния.

Элемент обслуживания пассивного устройства согласно признакам пункта 8 формулы представляет собой, по крайней мере, клавишу и/или, по крайней мере, выключатель в соединении с системой обработки данных этого пассивного устройства. Тем самым могут вызываться определенные функции в соединении с активным сенсором.

Пассивное устройство имеет, преимущественно, по крайней мере, один сенсорный элемент, при этом пассивное устройство представляет собой пассивное устройство, имеющее, по крайней мере, один сенсорный элемент или при этом сенсорный элемент соединен с системой обработки данных пассивного устройства. Сенсорный элемент может представлять собой температурный сенсор, сенсор давления, сенсор определения влажности, сенсор определения величины рН, сенсор определения проводимости, газовый сенсор, электрохимический сенсор, биохимический сенсор или оптический сенсор или электрод, оптический элемент или физический элемент сенсора.

Специфические рабочие режимы определяют в системе обработки данных в зависимости от сенсорного элемента замеренные величины и передают их затем активно или по требованию на активный измерительный функциональный блок.

Эти данные могут затем с соответствующими алгоритмами в системе FPGA или согласно программному обеспечению системы обработки данных измерительного функционального блока регистрироваться, накапливаться, затем перерабатываться и/или передаваться.

Пассивное устройство как пассивный сенсор имеет, по крайней мере, один собственный сенсор/чувствительный приемник измерных величин и его измеренные величины принимаются через соответствующие передающие и принимающие блоки от активного измерительного функционального блока или измерительного устройства. Тем самым может изменяться временно или постоянно объем выполняемых функций измерительного устройства. Это может, например, выполняться с целью получения компенсации. Так может, например, расширяться функция сенсора для измерения газов в атмосфере или растворенных газов в жидкости для применения на различных высотах или глубинах вместе с сенсором давления. Это может, например, выполняться с целью получения опорных величин. Так может, например, во время калибровки, например, сенсоров для измерения кислорода или сенсоров для измерения двуокиси углерода барометрический сенсор давления измерять необходимое давление внешней среды и предоставлять данные активному сенсору (измерительный функциональный блок, включая, по крайней мере, один чувствительный приемник) или газовый сенсор может измерять существующую концентрацию газа и предоставлять данные активному измерительному функциональному блоку. Например, может также электрод рН как часть пассивного устройства определять величину рН и передавать активному измерительному функциональному блоку раздельно гальванически без использования электрических контактных элементов. Это может также выполняться с целью определения комплексного суммарного параметра. Так может быть расширена функция сенсора для измерения растворенного кислорода для его применения в соленой воде как сенсора с функцией определения проводимости для определения солености воды. Если используют этот сенсор опять в пресной воде, то пассивное устройство удаляют.

Передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей и активный измерительный функциональный блок соединены между собой, преимущественно, разъемным соединением. Далее передающий и принимающий блок в соединении с активным измерительным функциональным блоком подключены вместе с ним к электрическим источникам энергии. Передающий и принимающий блок может выполняться предпочтительно как колпачок, который может перемещаться благодаря резьбовому соединению или зажимному соединению.

Соединяемый с активным измерительным функциональным блоком передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей соединен, преимущественно, с системой данных среды, накопителем данных, и/или с другой системой обработки данных. При этом могут данные системы обработки данных активного сенсора передаваться циклически или после специально выполненных функций, как например, юстировка в качестве полезной информации. Пользователь может соединять колпачок с другим активным сенсором, так что полезные данные передаются автоматически к системе обработки данных другого активного сенсора.

Пример конструктивного выполнения заявленного изобретения показан на чертежах и подробно поясняется ниже.

На чертежах изображено:

На фиг. 1 изображено измерительное устройство с активным измерительным функциональным блоком и пассивным устройством в виде кюветки,

На фиг. 2 изображено измерительное устройство с активным измерительным функциональным блоком в пассивном устройстве в виде кюветки,

На фиг. 3 изображено измерительное устройство с активным измерительным функциональным блоком и пассивным устройством для управления измерительным устройством,

На фиг. 4 изображено пассивное устройство как информационное средство,

На фиг. 5 изображено пассивное устройство с чувствительным приемником, которое монтируется на активном измерительном функциональном блоке.

Измерительное устройство для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды, по крайней мере, одного чувствительного приемника или, по крайней мере, самого чувствительного приемника как составной части соответствующего измерительного устройства состоит в основном из чувствительного приемника, по крайней мере, из одного активного измерительного функционального блока со своей системой обработки данных, из своего соединения с, по крайней мере, с одним передающим и принимающим блоком для электромагнитных лучей, из своего источника энергии и, по крайней мере, из пассивного устройства, имеющего передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей вместе

- с, по крайней мере, одним элементом обслуживания в соединении с, по крайней мере, одним коммутационным устройством как составной частью электрической цепи,

- с, по крайней мере, одним коммутационным устройством как составной частью электрической цепи, предусмотренный:

- для управления измерительным устройством,

- для сигнализации,

- для индикации рабочего состояния,

- для передачи измеренных и/или опорных величин,

- для калибровки чувствительного приемника,

- в качестве информационной системы и/или,

- в качестве накопителя данных.

Электромагнитные лучи представляют, при этом, собой электромагнитные волны, передающие энергию и или сигналы и/или данные, предпочтительно, в ближнем поле (NFC), так что пассивное устройство в соединении с активным измерительным функциональным блоком и чувствительным приемником образует измерительное устройство.

В первом варианте конструктивного выполнения может пассивное устройство быть калибровочной кюветкой.

При этом на чертежах изображено:

На Фиг. 1 изображено измерительное устройство с активным измерительным функциональным блоком 1, чувствительным приемником 5 и пассивным устройством 2 как кюветка 3, включая светящиеся элементы 4 для сигнализации, при этом пассивное устройство находится в данном случае за пределами используемых электромагнитных лучей (полей) и

на Фиг 2 изображено это пассивное устройство 2 как кюветка 3, которое находится внутри электромагнитных лучей между активным измерительным функциональным блоком 1 и пассивным устройством 2, так что пассивное устройство активизировано.

Соответственно на этих изображениях показано:

Когда активный измерительный функциональный блок 1 с чувствительным приемником 5 находятся в ближнем поле, то есть, в зоне готовности к работе, то есть должен калибрироваться или юстироваться, то должна быть готова опорная система на чувствительной части и тем самым на чувствительном приемнике. Это может, например, происходить в чувствительном приемнике 5 для растворенного кислорода с помощью кюветки 3, которая при соответствующей калибровке или также в случае светящихся сенсоров для рO2/растворенный кислород заполнена калибровочным газом. Калибровочная система как раствор или газ может быть подготовлена с помощью пропитанной губки или при подаче потока (газовая кюветка).

Манипуляции с такой кюветкой 3 должны выполняться в соответствии с определенной инструкцией, что требует выполнения, по крайней мере, непосредственного монтажа на чувствительном приемнике 5 или вокруг него и включения калибровочной/юстировочной функции на измерительном устройстве, по крайней мере, на конце кабеля активного измерительного функционального блока, то есть на удалении от чувствительного приемника 5, который подчинен опорным условиям. В этом примере конструктивного выполнения может чувствительный приемник монтироваться на измерительном функциональном блоке 1, а также вставляться в кюветку 3, чтобы удовлетворять опорным условиям. Включение функции калибровки происходит, предпочтительно, с помощью пассивного устройства 2 кюветки 3. Оно может быть составной частью кюветки 3 или отдельно расположенным на защитной крышке 3 устройством. Пассивное устройство 2 имеет систему обработки данных в соединении с передающим и принимающим блоком для электромагнитных лучей. Передающий и принимающий блок состоит из одного известного передатчика и приемника или из комбинации передатчика и приемника соответственно в соединении с антенной/катушкой. Система обработки данных пассивного устройства соединена, по крайней мере, с одним световым элементом 4. Последний может представлять собой один или несколько люминесцентных диодов, в частности, различного цвета. Кроме того, пассивное устройство 2 может предусматриваться, по крайней мере, с одним другим сенсорным элементом, который соединен с системой обработки данных пассивного устройства. Сенсорный элемент может быть температурным сенсором или сенсором давления.

Чувствительный приемник 5, смонтированный на активном измерительном функциональном блоке 1, контактирует с кюветкой 3 и с информационной системой для калибровки. Пассивное устройство 2 может быть выполнено для этого как колпачок или часть трубки. После монтажа активный измерительный функциональный блок 1 определяет защитную крышку и устанавливается соединение передающих и принимающих блоков активного измерительного функционального блока 1 и пассивного устройства 2. Возникшее благодаря электромагнитным лучам рабочее состояние пассивного устройства 2 указывается с помощью светового элемента 4. Возникшее рабочее состояние приводит в самом простом случае к тому, что стартует функция калибровки чувствительного приемника 5 с помощью активного измерительного функционального блока 1 благодаря его системе обработки данных. После завершения функции направляется соответствующий ему сигнал от активного измерительного функционального блока 1 к пассивному устройству 2, что опять приводит к возбуждению следующего сигнала или светового элемента 4. Кюветка 3 может быть опять удалена или может быть заполнена следующая опорная система, чтобы повторить процесс.

Контроль за этим процессом может, тем самым, легко управляться на месте. Пассивное устройство постоянно готово к работе благодаря своему пассивному положению.

Наряду с режимом работы могут также передаваться естественно и данные, так что могут изменяться данные измерений, основания или определенные условия измерения.

На Фиг. 3 изображено схематически измерительное устройство с активным измерительным функциональным блоком 1, чувствительным приемником и пассивным устройством 2 для управления измерительным устройством.

Активные измерительные функциональные блоки 1, которые не имеют цифровых соединенных проводами коммуникационных систем, но оборудованы аналоговыми интерфейсами работают, например, с токовой петлей от 4 до 20 mА или с постоянным током от 0 до 5 V, не имеют непосредственной возможности изменять условия измерения, например, как интервал измерения, регулирование усиления или степень фильтрования измеренной величины, начать измерение или закончить его или выдавать информацию о статусе через эти аналоговые интерфейсы. Благодаря пассивному устройству 2 могут активироваться такие функции, конфигурироваться и/или считываться. При этом может активный измерительный функциональный блок 1 с помощью пассивного устройства 2, например, приводить в действие чувствительный приемник с новым интервалом измерения. Это происходит тогда, когда пассивное устройство 2 находится в зоне связи передающего и принимающего блока активного измерительного функционального блока 1. Для этого может пассивное устройство 2 снабжаться также клавишей 6 и/или экраном (например, чернильным дисплеем), а также так называемым контактным экраном (контактный экран). Клавиши и экраны соединены с системой обработки данных пассивного устройства, так что может вызываться определенный режим работы системы обработки данных или прерываться. Этот режим работы передается на систему обработки данных активного измерительного функционального блока 1, так что может соответственно меняться режим работы активного измерительного функционального блока 1 и чувствительного приемника 5. Благодаря экрану или световым элементам 4 может контролироваться соответствующий режим работы и/или на него может оказываться влияние. Альтернативно может пассивный функциональный блок передавать интерактивным клавишам также автоматически определенные конфигурации, так что оказывается достаточно, чтобы совместить оба передающих и принимающих блока и диапазон радиоволн.

На Фиг. 4 изображено схематически пассивное устройство 2 как источник информации.

В третьем варианте конструктивного выполнения является пассивное устройство 3 источником информации о статусе измерительного устройства или же комбинацией конфигурации и/или передатчиком команды и соответствующей информации о статусе. Измерительные устройства или же сенсоры как подгруппа измерительных устройств, состоящая из активного измерительного функционального блока 1 и, по крайней мере, из одного чувствительного приемника 5, часто не имеют интегрированных индикаторов. Причинами тому могут быть экономические факторы, требования к плотности сенсоров, проблемы с материалами, меры по защите от опасности взрыва или условия окружающей среды (например, сенсоры для применения в воде водоочистительных сооружений, которые погружаются в воду). Существенным также является то, что в различных случаях применения невозможен доступ к сенсорам, так что такие индикаторы оказываются бесполезными.

Однако, часто возникает необходимость в том, чтобы постоянно указывать статус непосредственно на сенсоре.

Для этого можно применять предпочтительно пассивное устройство 2. Это устройство имеет один индикатор в форме, по крайней мере, светового элемента 4 или дисплея. Пассивное устройство 2 может быть выполнено для этого как ключ, в виде карты, как наручный браслет, как подвеска с ключом или как щиток. Световой элемент может быть при этом, в частности, как многоцветный светящийся диод. Когда пассивный блок оказывается в диапазоне действия передающего и принимающего блока активного измерительного функционального блока 1, то он может передавать энергию, необходимую для работы пассивного устройства 2 и может осуществляться связь. При этом могут обмениваться команды или данные конфигурации и/или передаваться на пассивное устройство 2 информация о статусе системы обработки данных сенсора 1. При этом через систему обработки данных пассивного устройства 2 включаются светящиеся диоды таким образом, что излучается свет в цвете или мерцающий свет, соответствующий для данного статуса.

Такой вариант конструктивного выполнения пассивного устройства 2 предоставляет возможность надежным образом фиксировать благодаря воздействию магнитных сил (в частности, агломерированные магниты NdFeB) постоянное использование или продолжительную необходимую связь с передающим и принимающим блоком для электромагнитных лучей измерительного функционального устройства.

На Фиг. 5 изображено схематически пассивное устройство 2 с чувствительным приемником 5, который смонтирован на активном измерительном функциональном блоке 1.

В этом варианте конструктивного выполнения выполнено пассивное устройство 2, например, с электродом рН, который как сменный элемент без проводного контакта и гальванически разделенный соединен с активным измерительный функциональным блоком 1.

Передача энергии для пассивного устройства, включая чувствительный приемник 5, происходит через передающие и принимающие блоки активного измерительного функционального блока 1 и пассивное устройство 2. Таким же образом происходит связь, то есть обмен данными.

Электроды, то есть чувствительный приемник 5 с соответствующим пассивным устройством 2 разделены гальванически и, таким образом, заменяемы и соединены надежно с активным измерительным функциональным блоком 1.

Другие чувствительные приемники, например, как температурные сенсоры, в пассивном блоке 2 могут функционировать через систему обработки данных в пассивном устройстве 2 и позволяют, таким образом, осуществлять уменьшенную передачу данных (измеренные величины) активному измерительному функциональному блоку 1.

Благодаря параллельному использованию нескольких пассивных функциональных блоков, например, благодаря использованию одного из других пассивных устройств в форме кюветки может выполняться калибровка согласно показанным изображениям на Фиг. 1 и Фиг. 2 и также как и в предыдущем примере выполнения осуществляется и этот пример выполнения.

Перечень ссылочных номеров

1 - активный измерительный функциональный блок/сенсор

2 - пассивное устройство

3 - защитная крышка

4 - световой элемент

5 - чувствительный приемник

6 - клавиша.

Использование: для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды. Сущность изобретения заключается в том, что измерительное устройство для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды, по крайней мере, одного чувствительного приёмника как составной части измерительного устройства, при этом измерительное устройство имеет один активный измерительный функциональный блок, по крайней мере, одно пассивное устройство и один чувствительный приёмник, при этом чувствительный приёмник является составной частью активного измерительного функционального блока или, по крайней мере, пассивного устройства, активный измерительный функциональный блок имеет, по крайней мере, систему обработки данных и передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей, которые подсоединены вместе к источнику энергии, по крайней мере, пассивное устройство не имеет электрического источника энергии, но содержит передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей, и передающий и принимающий блок активного измерительного функционального блока вместе с передающим и принимающим блоком для электромагнитных лучей, по крайней мере, одного пассивного устройства предназначены для управления измерительным устройством, для сигнализации, для индикации рабочего состояния, для передачи измеренных и/или опорных величин, для калибровки чувствительного приёмника, в качестве системы данных и/или в качестве накопителя данных соединён беспроводной связью через электромагнитную связь в ближнем поле, причём электромагнитные лучи являются электромагнитными волнами, передающими энергию и/или передающими сигналы, и/или передающими данные, и пассивное устройство имеет одно устройство, излучающее, по крайней мере, оптический и/или, по крайней мере, акустический сигнал, которое предназначено для того, чтобы указывать, по крайней мере, один признак из группы признаков, охватывающих рабочее состояние, готовность к функционированию и подтверждение о выполненной команде измерительного устройства или его части. 6 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Измерительное устройство для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды, по крайней мере, одного чувствительного приёмника (5) как составной части измерительного устройства, при этом измерительное устройство имеет один активный измерительный функциональный блок (1), по крайней мере, одно пассивное устройство (2) и один чувствительный приёмник (5),

отличающееся тем,

что чувствительный приёмник (5) является составной частью активного измерительного функционального блока (1) или, по крайней мере, пассивного устройства (2),

что активный измерительный функциональный блок (1) имеет, по крайней мере, систему обработки данных и передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей, которые подсоединены вместе к источнику энергии,

что, по крайней мере, пассивное устройство не имеет электрического источника энергии, но содержит передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей,

и что передающий и принимающий блок активного измерительного функционального блока (1) вместе с передающим и принимающим блоком для электромагнитных лучей, по крайней мере, одного пассивного устройства (2) предназначены

- для управления измерительным устройством,

- для сигнализации,

- для индикации рабочего состояния,

- для передачи измеренных и/или опорных величин,

- для калибровки чувствительного приёмника,

- в качестве системы данных и/или

- в качестве накопителя данных

соединён беспроводной связью через электромагнитную связь в ближнем поле,

причём электромагнитные лучи являются электромагнитными волнами, передающими энергию и/или передающими сигналы, и/или передающими данные, и

пассивное устройство (2) имеет одно устройство, излучающее, по крайней мере, оптический и/или, по крайней мере, акустический сигнал, которое предназначено для того, чтобы указывать, по крайней мере, один признак из группы признаков, охватывающих рабочее состояние, готовность к функционированию и подтверждение о выполненной команде измерительного устройства или его части.

2. Измерительное устройство для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды, по крайней мере, одного чувствительного приёмника (5) как составной части измерительного устройства, при этом измерительное устройство имеет активный измерительный функциональный блок (1), по крайней мере, одно пассивное устройство (2) и один чувствительный приёмник (5),

отличающееся тем,

что чувствительный элемент (5) является составной частью активного измерительного функционального блока (1) или, по крайней мере, пассивного устройства (2),

что активный измерительный функциональный блок (1) имеет, по крайней мере, систему обработки данных и передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей, которые подсоединены вместе к источнику энергии,

что, по крайней мере, пассивное устройство не имеет электрического источника энергии, но содержит передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей,

и что передающий и принимающий блок активного измерительного функционального блока (1) вместе с передающим и принимающим блоком для электромагнитных лучей, по крайней мере, одного пассивного устройства (2) предназначены

- для управления измерительным устройством,

- для сигнализации,

- для индикации рабочего состояния,

- для передачи измеренных и/или опорных величин,

- для калибровки чувствительного приёмника,

- в качестве системы данных и/или

- в качестве накопителя данных

соединён беспроводной связью через электромагнитную связь в ближнем поле,

причём электромагнитные лучи являются электромагнитными волнами, передающими энергию и/или передающими сигналы, и/или передающими данные, и

что передающий и принимающий блок активного измерительного функционального блока (1) имеет, по крайней мере, две антенны, которые расположены в различных позициях, или активный измерительный функциональный блок (1) имеет, по крайней мере, два передающих и принимающих блока для электромагнитных лучей, при этом каждый из передающих и принимающих блоков имеет, по крайней мере, одну антенну.

3. Измерительное устройство для определения физических, химических, биологических свойств и/или состава окружающей среды, по крайней мере, одного чувствительного приёмника (5) как составной части измерительного устройства, при этом измерительное устройство имеет активный измерительный функциональный блок (1), по крайней мере, одно пассивное устройство (2) и один чувствительный приёмник (5),

отличающееся тем,

что чувствительный приёмник (5) является составной частью активного измерительного функционального блока (1) или, по крайней мере, пассивного устройства (2),

что активный измерительный функциональный блок (1) имеет, по крайней мере, систему обработки данных и передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей, которые подсоединены вместе к источнику энергии,

что, по крайней мере, пассивное устройство не имеет электрического источника энергии, но содержит передающий и принимающий блок для электромагнитных лучей,

и что передающий и принимающий блок активного измерительного функционального блока (1) вместе с передающим и принимающим блоком для электромагнитных лучей, по крайней мере, одного пассивного устройства (2) предназначены для управления измерительным устройством

- для сигнализации,

- для индикации рабочего состояния,

- для передачи измеренных и/или опорных величин,

- для калибровки чувствительного приёмника,

- в качестве системы данных и/или

- в качестве носителя данных

соединён беспроводной связью через электромагнитную связь в ближнем поле,

причём электромагнитные лучи являются электромагнитными волнами, передающими энергию и/или передающими сигналы, и/или передающими данные, и

пассивное устройство имеет один приёмник, который содержит оптически чувствительный слой.

4. Измерительное устройство по одному из пп. 1-3,

отличающееся тем, что

источником электрической энергии является электросеть, аккумулятор, накопитель энергии, преобразователь энергии или их комбинация.

5. Измерительное устройство по одному из пп. 1-4,

отличающееся тем, что

чувствительный приёмник (5) представляет собой электрохимический сенсор, биохимический сенсор, оптический сенсор, полупроводниковый сенсор, сенсор сухого вещества, микросистему, электрод, оптический элемент, физический сенсорный элемент или их комбинацию.

6. Измерительное устройство по одному из пп. 1-5,

отличающееся тем, что

пассивное устройство (2) имеет, по крайней мере, одно коммутационное устройство как составную часть электрической цепи.

7. Измерительное устройство по п. 6,

отличающееся тем, что

пассивное устройство (2) имеет, по крайней мере, один обслуживающий элемент в соединении с, по крайней мере, одним из коммутационных устройств.

8. Измерительное устройство по п. 7,

отличающееся тем, что

обслуживающий элемент пассивного устройства (2) представляет собой клавишу и/или выключатель в соединении с системой обработки данных этого пассивного устройства (2).

9. Измерительное устройство по одному из пп. 1-8 , отличающееся тем, что

пассивное устройство (2) имеет систему обработки данных, которая соединена с обслуживающим элементом, распределительным устройством, сигнализирующим устройством, индикатором, системой данных, накопителем данных, приёмником измеренных величин и/или преобразователем измерений.

10. Измерительное устройство по одному из пп. 1-9, отличающееся тем, что

пассивное устройство (2) представляет собой калибровочную закрытую крышку для калибровки, по крайней мере, одного чувствительного приёмника (5).

11. Измерительное устройство по одному из пп. 1-6, отличающееся тем, что

пассивное устройство (2) может начинать или заканчивать функцию в активном измерительном функциональном блоке (1).

12. Измерительное устройство по одному из пп. 1-11, отличающееся тем, что

пассивное устройство (2) в качестве накопителя данных содержит такие данные как время, идентификационные данные, коды, опорные величины, действительные величины, программное обеспечение, математическую функцию, линейные параметры, параметры калибровки и/или алгоритмы для влияния на систему обработки данных активного измерительного функционального блока (1).

13. Способ передачи данных с целью конфигурации, управления, компенсации или программирования или для калибровки и/или для идентификации активного измерительного функционального блока и/или одного приёмника в активном измерительном функциональном блоке измерительного устройства по п. 1, характеризующийся следующими этапами:

- сохраняют, по крайней мере, информацию из группы, состоящей из данных идентификации, данных конфигурации, данных компенсации, кодов программного обеспечения, команд управления и данных калибровки в пассивном устройстве и/или определяют данные компенсации, или данные калибровки, или данные конфигурации в пассивном устройстве,

- устанавливают беспроводную связь между активным измерительным функциональным блоком и пассивным устройством в ближнем поле активного измерительного функционального блока и подают энергию от активного измерительного функционального блока к пассивному устройству,

- передают, по крайней мере, информацию из группы, состоящей из данных идентификации, данных конфигурации, данных компенсации, кодов программного обеспечения, команд управления и данных калибровки от пассивного устройства на активный измерительный функциональный блок через беспроводное соединение,

- принимают данные идентификации и/или данные конфигурации, и/или данные компенсации, и/или коды программного обеспечения в активном измерительном функциональном блоке и/или выполняют команды управления, и/или калибровку в активном измерительном функциональном блоке и

- разделяют беспроводное соединение между пассивным устройством и активным измерительным функциональным блоком до или после дальнейшей обработки данных конфигурации или данных компенсации, или данных конфигурации и/или выполнения кодов программного обеспечения или команд управления или калибровки путём удаления пассивного устройства из ближнего поля активного измерительного функционального блока,

отличающийся тем, что,

по крайней мере, оптический и/или, по крайней мере, акустический сигнал, направляемый прибором пассивного устройства, показывает обратный ответ на, по крайней мере, один признак из группы, включающей рабочее состояние активного измерительного функционального блока, готовность к работе пассивного устройства и/или активного измерительного функционального блока и подтверждение об успешно или ошибочно выполненных командах или операциях.

14. Способ запрашивания статуса и/или запрашивания данных активного измерительного функционального блока или приёмника в активном измерительном функциональном блоке измерительного устройства по п. 1, характеризующийся следующими этапами:

- вводят данные идентификации и/или, по крайней мере, команду управления в пассивное устройство,

- устанавливают беспроводное соединение между пассивным устройством и активным измерительным функциональным блоком в ближнем поле активного измерительного функционального блока и подают энергию от активного измерительного функционального блока на пассивное устройство,

- передают данные идентификации и/или, по крайней мере, одной из команд управления от пассивного устройства на активное измерительное функциональное устройство по беспроводной связи,

- передают соответствующие данные статуса и/или накопленные данные активного измерительного функционального блока на пассивное устройство по беспроводной связи согласно идентификации и/или команде управления пассивного устройства и - прерывают беспроводную связь между пассивным устройством и активным измерительным функциональным блоком путём удаления пассивного устройства из ближнего поля активного измерительного функционального блока,

отличающийся тем, что,

по крайней мере, оптический и/или, по крайней мере, акустический сигнал, направляемый прибором пассивного устройства показывает обратный ответ на, по крайней мере, один признак из группы, включающей рабочее состояние активного измерительного функционального блока и готовность к работе пассивного устройства и/или активного измерительного функционального блока или измеренную величину.

15. Способ передачи замеренных величин, конфигурации, управления, генерирования замеренных величин, калибровки или подготовки ссылок, по крайней мере, одного приёмника пассивного устройства с помощью активного измерительного функционального блока измерительного устройства по п. 1 или 2, характеризующийся следующими этапами:

- сохраняют данные идентификации или данные конфигурации или данные компенсации или данные калибровки и/или команды управления в пассивном устройстве и/или в активном измерительном функциональном блоке и/или определяют данные компенсации или данные калибровки или данные конфигурации в пассивном устройстве и/или в активном измерительном функциональном блоке,

- устанавливают беспроводное соединение между пассивным устройством и активным измерительным функциональным блоком в ближнем поле активного измерительного функционального блока и подают энергию от активного измерительного функционального блока на пассивное устройство,

- передают, по крайней мере, информацию из группы, состоящей из данных идентификации, данных конфигурации, данных компенсации, команд управления и данных калибровки между пассивным устройством и активным измерительным функциональным блоком через беспроводное соединение,

- активируют, по крайней мере, один приёмник после установления беспроводной связи выполнения, по крайней мере, одного измерения с помощью приёмника, при этом получают, по крайней мере, один результат измерения,

- передают, по крайней мере, один результат измерения или, по крайней мере, результат обработки, полученный при обработке, по крайней мере, одного результата обработки от пассивного устройства на активный измерительный функциональный блок через беспроводное соединение,

- обрабатывают далее, по крайней мере, один результат измерения или, по крайней мере, один результат обработки согласно данным идентификации или данным конфигурации или данным компенсации или данным калибровки или командам управления в активном измерительном функциональном блоке или пассивном устройстве и

- разъединяют беспроводное соединение между пассивным устройством и активным измерительным функциональным блоком путём удаления пассивного устройства из ближнего поля активного измерительного функционального блока после передачи, по крайней мере, одного результата измерения или, по крайней мере, одного результата обработки,

отличающийся тем, что

прибор пассивного устройства, излучающий, по крайней мере, оптический и/или, по крайней мере, акустический сигнал, показывает обратный сигнал на, по крайней мере, один признак из группы, включающей рабочее состояние активного измерительного функционального блока, готовность к работе пассивного устройства и/или активного измерительного функционального блока, подтверждение о выполненной команде или операциях внутри активного измерительного функционального блока, измеренные величины, величины калибровки, опорные величины и/или величины статуса или

осуществляют передачу данных и информации параллельно между активным измерительным функциональным блоком и, по крайней мере, двумя пассивными устройствами, используя, по крайней мере, две антенны.

16. Способ по одному из пп. 13-15, отличающийся тем, что до разъединения беспроводной связи между пассивным устройством и активным измерительным функциональным блоком передают данные идентификации или данные конфигурации, или данные компенсации, или данные измерений, или данные калибровки, или данные статуса, или другие накопленные данные или команды управления от активного измерительного функционального блока на пассивное устройство и сохраняют в пассивном устройстве.