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DE102006049717B3 - Inaccessible place e.g. building wall, temperature determining method, involves determining magnetic scattering field due to magnetization of element and determining temperature of element from size of field based on field-reference data - Google Patents

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DE102006049717B3
DE102006049717B3 DE200610049717 DE102006049717A DE102006049717B3 DE 102006049717 B3 DE102006049717 B3 DE 102006049717B3 DE 200610049717 DE200610049717 DE 200610049717 DE 102006049717 A DE102006049717 A DE 102006049717A DE 102006049717 B3 DE102006049717 B3 DE 102006049717B3
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temperature
field
magnetic
magnetization
magnetic field
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DE200610049717
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German (de)
Inventor
Wilfried Prof. Dr. Andrä
Rudolf Dr. Hergt
Ingrid Dr. Hilger
Daniel Dr. Spitzer
Robert Dr. Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Institut fuer Physikalische Hochtechnologie eV
Original Assignee
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Institut fuer Physikalische Hochtechnologie eV
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Publication date
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Abstract

The method involves placing an element at a measuring point and changing characteristics of the element based on influencing temperature. The element consists of a ferro magnetic substance magnetized by a magnetic field using electromagnetic coils (3), for each temperature determination. Magnetic scattering field caused by the magnetization of the element is determined using superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer, after determining the field. Temperature of the element is determined from size of the scattering field based on magnetic scattering field-reference data. An independent claim is also included for a device for the contactless determination of the temperature at preferably inaccessible locations.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit welchen die Temperatur an vorzugsweise unzugänglichen Orten, beispielsweise im Innern von flüssigen oder festen Objekten, wie in menschlichen oder tierischen Körpern, in Kühl- und Gefriergut sowie in technischen Materialien, Gegenständen und Bauwerken, die insbesondere nicht transparent für elektromagnetische Strahlung sind, auf relativ einfache Weise kontaktlos und online, d. h. zeitnah, ermittelt bzw. überwacht werden kann, ohne eine permanente oder zeitweise nennenswert belastende, störende bzw. schädigende Wirkung durch die Temperaturmessung in Kauf nehmen zu müssen. Die Temperaturen können dabei in einem Bereich von 10 K bis 1000 K mit einer Genauigkeit von bis zu 0,1 K erfasst werden.The The invention relates to a method and a device with which the temperature in preferably inaccessible places, for example inside of liquid or solid objects, such as in human or animal bodies, in Refrigerated and frozen goods as well as in engineering materials, objects and structures, in particular not transparent for Electromagnetic radiation are contactless in a relatively simple manner and online, d. H. timely, can be determined or monitored, without a permanent or temporary incriminating, disruptive or damaging To take effect by the temperature measurement in purchasing. The temperatures can in a range of 10 K to 1000 K with an accuracy of up to 0.1K.

Temperaturmessungen werden vorwiegend mit Methoden durchgeführt, die einen thermischen Kontakt zwischen dem Messobjekt und dem Sensor erforderlich machen (beispielsweise M. Paarmann und A. Pfannenstein: Temperaturmessung in biologischen Geweben, Wiss. Zeitschr. Technische Universität Chemnitz. 33, 1991, 333-348).temperature measurements are predominantly carried out by methods involving thermal contact between the measuring object and the sensor required (for example M. Paarmann and A. Pfannenstein: Temperature measurement in biological Tissues, Wiss. Zeitschrift. Chemnitz University of Technology. 33, 1991, 333-348).

Eine allgemein bekannte Methode benutzt Flüssigkeitsthermometer, die in das Messobjekt eingetaucht oder an dasselbe gedrückt werden müssen.A well-known method uses liquid thermometers, which in the object to be measured must be immersed or pressed to the same.

Eine andere sehr häufig angewendete Methode verwendet an sich hinreichend bekannte Thermoelemente, deren aktives Element, die Lötstelle, ebenfalls engen thermischen Kontakt mit dem Messobjekt haben muss.A others very often applied method uses per se well-known thermocouples, their active element, the solder joint, also must have close thermal contact with the object to be measured.

Für die kontaktlose Temperaturmessung sind zahlreiche Methoden bekannt. Zur Darstellung Ihrer wesentlichen Besonderheiten sollen im Folgenden drei spezielle Anwendungen beschrieben werden:

  • a) die Messung der Temperatur von begrenzten Regionen im Inneren des menschlichen Körpers,
  • b) die Temperaturmessung im Innern von Betonteilen während und nach ihrer Herstellung und
  • c) die Messung der Temperatur in Kühl- und Gefriergut.
Numerous methods are known for contactless temperature measurement. To illustrate your essential features, we will describe three specific applications below:
  • a) the measurement of the temperature of limited regions in the interior of the human body,
  • b) the temperature measurement in the interior of concrete parts during and after their manufacture and
  • c) the measurement of the temperature in refrigerated and frozen goods.

Eine allgemein bekannte kontaktlos funktionierende Methode besteht in der Messung der elektromagnetischen Strahlung, die vom Messobjekt ausgeht, durch einen Empfänger (Strahlungsthermometer). In den oben genannten Anwendungen versagen Strahlungsthermometer, da die zwischen dem Messobjekt und dem Empfänger vorhandene Materie die Strahlung stark absorbiert.A well-known contactless functioning method consists in the measurement of the electromagnetic radiation emitted by the measurement object emanating from a receiver (Radiation thermometer). In the above applications, radiation thermometers fail to since the matter between the object to be measured and the receiver is the radiation strongly absorbed.

Bekannt ist prinzipiell der Einsatz der Kernspintomographie für die Anwendung a), da die mit dieser Methode gemessenen Relaxationszeiten von der Temperatur des Messobjekts abhängen (z. B. A. Oppelt, in: W. Andrä & H. Nowak (Eds.) Magnetism in Medicine, Physical principles and technology, Wiley-VCH, Berlin/New York etc.1997, 305-347 oder W. Wlodarcyk et al.: Comparison of four magnetic resonance methods for mapping small temperature changes. Phys. Med. Biol. 44, 1999, 607-624). Wegen des sehr hohen apparativen Aufwands und der relativ geringen Genauigkeit wurde diese Methode allerdings bisher nicht in die Praxis eingeführt.Known is in principle the use of magnetic resonance tomography for the application a), since the relaxation times measured with this method are independent of the Suspend the temperature of the DUT (eg A. Oppelt, in: W. Andrä & H. Nowak (Eds.) Magnetism in Medicine, Physical Principles and Technology, Wiley-VCH, Berlin / New York etc.1997, 305-347 or W. Wlodarcyk et al .: Comparison of four magnetic resonance methods for mapping small temperature changes. Phys. Med. Biol. 44, 1999, 607-624). Because of the very high Apparition and the relatively low accuracy was However, this method has not yet been put into practice.

Als weitere Methode für die Anwendung a) ist die Verwendung von Schallwellen (Ultraschall) bekannt (beispielsweise R. M. Arthur et al.: Application of acoustical thermometry to non-invasive monitoring of internal temperature during laser hyperthermia, Med. Phys. 30, 2003, 1021-1029). Ein gravierender Nachteil ist aber dadurch gegeben, dass alle Grenzflächen zwischen Gebieten mit unterschiedlicher Dichte zu Reflexionen führen.When another method for the application a) is the use of sound waves (ultrasound) known (for example, R. M. Arthur et al .: Application of acoustical thermometry to non-invasive monitoring of internal temperature during laser hyperthermia, Med. Phys. 30, 2003, 1021-1029). A serious disadvantage but is given by the fact that all interfaces between areas with different density lead to reflections.

Für Anwendung a) sind im menschlichen Körper solche Grenzflächen vorhanden und können, z. B. bei Gasblasen im Darm, den Zugang zum Messobjekt vollständig verhindern. Bei Anwendung b) macht die unterschiedliche Porosität von Beton den Einsatz ungeeignet. Bei Anwendung c) führen die Grenzflächen zwischen dem Kühl- oder Gefriergut und Verpackungsmaterial zu störenden Schallreflexionen.For application a) are in the human body such interfaces present and can, for. B. in gas bubbles in the intestine, completely prevent access to the measurement object. In application b) the different porosity makes concrete the use unsuitable. In application c) the interfaces between the cooling or frozen food and packaging material for disturbing sound reflections.

Des Weiteren ist eine elektrische Methode, die Impedanztomographie, ebenfalls beschrieben worden (siehe E. Gersing et al.: Problems involved in temperature measurements using BIT, Physiolog. Measurement 16 Suppl., 1995, A153-A160).Of Another is an electrical method, impedance tomography, also described (see E. Gersing et al .: Problems involved in temperature measurements using BIT, Physiolog. Measurement 16 suppl., 1995, A153-A160).

Da die elektrische Impedanz in sehr komplexer Weise von der elektrischen Leitfähigkeit des Messobjektes und von Kapazitäten des Messaufbaus abhängt, konnte auch diese Methode bisher noch nicht in die Praxis eingeführt werden.There the electrical impedance in a very complex way from the electrical conductivity of the object to be measured and of capacities depends on the measurement setup, This method has not yet been put into practice.

Auch der Einsatz von Röntgenstrahlung für Temperaturmessungen wurde untersucht (B. G. Fallone et al.: Noninvasive thermometry with a clinical X-ray CT scanner, Med. Phys. 9, 1982, 715-721). Diese Methode hat für die Anwendung a) den Nachteil der Strahlenbelastung, besonders bei Messungen, die mehrfach durchgeführt oder über einen längeren Zeitraum kontinuierlich erfolgen müssen. Für die Anwendungen b) und c) ist der Aufwand zu groß.Also the use of X-rays for temperature measurements was investigated (B.G. Fallone et al .: Noninvasive thermometry with a clinical X-ray CT scanner, Med. Phys. 9, 1982, 715-721). These Method has for the application a) the disadvantage of radiation exposure, especially at Measurements made several times or over a longer one Period must be continuous. For applications b) and c) the effort is too big.

Bekannt ist auch, magnetische Eigenschaften des Messobjekts oder eines Sensors im Messobjekt zum kontaktlosen Messen der Temperatur einzusetzen. Ein Beispiel ist in DE 32 41 009 A1 beschrieben. Hierbei wird die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Resonanzfrequenz eines Ferritkörpers ausgenutzt, der im Messobjekt angebracht ist. Der Ferritkörper befindet sich dabei im Innern eines Dauermagneten, der für die Einstellung eines Magnetfeldes am Ort des Ferritkörpers erforderlich ist. Dieser komplizierte Aufbau und die hohe Frequenz des überlagerten Wechselfeldes (im GHz-Bereich) sind die Gründe dafür, dass diese Methode ebenfalls praktisch nicht eingeführt werden konnte.It is also known to use magnetic properties of the measurement object or of a sensor in the measurement object for contactless measurement of the temperature. An example is in DE 32 41 009 A1 described. Here, the temperature dependence of the magnetic resonance frequency of a Ferritkör exploited, which is mounted in the test object. The ferrite body is in the interior of a permanent magnet, which is required for the setting of a magnetic field at the location of the ferrite. This complicated structure and the high frequency of the superimposed alternating field (in the GHz range) are the reasons why this method could also practically not be introduced.

Ein anderes magnetisches Temperaturmessverfahren nutzt die Veränderung der magnetischen Hystereseschleife oder der Koerzitivfeldstärke als Funktion der Temperatur ( FR 2 532 751 A1 ). Dazu wird ein magnetischer Körper als Sensor an den Ort gebracht, dessen Temperatur gemessen werden soll. Von außen wird ein Hochfrequenz-Magnetfeld angelegt, welches auf den Sensor wirkt. Die in diesem Primärfeld sich ebenfalls periodisch ändernde Magnetisierung des Sensors wird von Induktionsspulen erfasst. Aus der an sich bekannten Temperaturabhängigkeit der Permeabilität des Sensormaterials kann dann auf die Sensortemperatur geschlossen werden.Another magnetic temperature measurement method uses the change of the magnetic hysteresis loop or the coercive field strength as a function of the temperature ( FR 2 532 751 A1 ). For this purpose, a magnetic body is brought as a sensor to the place whose temperature is to be measured. From the outside, a high-frequency magnetic field is applied, which acts on the sensor. The magnetization of the sensor, which also changes periodically in this primary field, is detected by induction coils. From the known per se temperature dependence of the permeability of the sensor material can then be concluded that the sensor temperature.

Ein Nachteil dieser Methode, besonders für Anwendung a), besteht darin, dass die für ein brauchbares Signal erforderlichen Magnetfeldstärken im Bereich hoher Frequenzen auch zur Anregung von Wirbelströmen in elektrisch leitenden Objekten führen. Dadurch wird nicht nur das Signal verfälscht sondern auch das Objekt aufgeheizt, und zwar im Anwendungsfall a) unzulässig stark, sobald das Produkt aus Amplitude und Frequenz des Primärfeldes den Wert 4.85 × 108 A/(s·m) übersteigt (I. A. Brezovich: Low frequency hyperthermia: capacitive and ferromagnetic thermoseed methods, in: P. R. Palivan & F. W. Hetzel (Eds.), Medical Physics Monograph 16, American Institute of Physics, New York 1988, 82-111). Bei den Anwendungsfällen b) und c) kann die elektrische Leitfähigkeit des Objektes sogar noch höher sein als im menschlichen Körpergewebe und daher zu stärkeren Aufheizungen führen.A disadvantage of this method, especially for application a), is that the magnetic field strengths required for a useful signal in the range of high frequencies also lead to the excitation of eddy currents in electrically conductive objects. This not only falsifies the signal but also heats up the object, in the case of application a) unacceptably high as soon as the product of amplitude and frequency of the primary field exceeds 4.85 × 10 8 A / (s · m) (IA Brezovich: Low frequency hyperthermia: capacitive and ferromagnetic thermoseed methods, in: PR Palivan & FW Hetzel (Eds.), Medical Physics Monograph 16, American Institute of Physics, New York 1988, 82-111). In the applications b) and c), the electrical conductivity of the object may be even higher than in human body tissue and therefore lead to stronger heating.

Darüber hinaus ist die Empfindlichkeit der Temperaturmessungen mit Hilfe der Temperaturabhängigkeit der ferromagnetischen Permeabilität sehr gering, wie beispielsweise aus der in der US 4,136,683 angegebenen Tabelle entnommen werden kann. Diese Werte entsprechen einem mittleren Temperaturkoeffizienten (1/χ)·(dχ/dT) = 0.0015 K–1. Beispielsweise ist dies für eine Temperaturmessung im menschlichen Körper wesentlich zu gering. In Anbetracht der in der US 4,136,683 angegebenen zulässigen Maximalmasse an kleinen Partikeln, welche für eine solche Messung in den Körper eingebracht werden dürfen, würde die Messung für diese Empfindlichkeit einen immens hohen und praktisch nicht realisierbaren Aufwand der Messapparatur erforderlich machen, noch dazu die Suszeptibiltäten von paramagnetischen und diamagnetischen Stoffen um Zehnerpotenzen kleiner sind als die von ferromagnetischen Stoffen.In addition, the sensitivity of the temperature measurements using the temperature dependence of the ferromagnetic permeability is very low, such as in the US 4,136,683 can be taken from the given table. These values correspond to a mean temperature coefficient (1 / χ) · (dχ / dT) = 0.0015 K -1 . For example, this is far too low for a temperature measurement in the human body. Considering in the US 4,136,683 given maximum permissible mass of small particles that may be introduced into the body for such a measurement, the measurement for this sensitivity would require an immense and practically unachievable effort of the measuring apparatus, in addition the Suszeptibiltäten of paramagnetic and diamagnetic substances by orders of magnitude smaller are as those of ferromagnetic substances.

In der DE 32 05 460 A1 wird eine Temperaturmessung auf Grundlage der an sich bekannten Temperatur-Abhängigkeit der magnetischen Remanenz vorgestellt, wobei jedoch ausdrücklich davon ausgegangen wird, dass ein reversibler Zusammenhang zwischen der Remanenzinduktion und der Temperatur besteht. Diese notwendige Voraussetzung zur Anwendung der Methode und ist allerdings nur in wenigen speziellen Fällen erfüllt, wie beispielsweise bei Verwendung von Dauermagneten im Temperaturbereich weit unterhalb ihrer Curie-Temperatur. So wird in der DE 32 05 460 A1 auch ausschließlich ein permanentmagnetischer Messwertaufnehmer offenbart.In the DE 32 05 460 A1 a temperature measurement based on the known per se temperature dependence of the magnetic remanence is presented, although it is expressly assumed that there is a reversible relationship between the remanence induction and the temperature. This necessary condition for the application of the method and is fulfilled only in a few special cases, such as when using permanent magnets in the temperature range far below their Curie temperature. So will in the DE 32 05 460 A1 also discloses only a permanent magnetic transducer.

Ebenfalls auf Messung der magnetischen Remanenz beruht ein seit langem bekanntes Messverfahren ( DE-OS 1 573 185 ) zur Messung der Maximaltemperatur, wobei eine als Indikator bezeichnete ferromagnetische Substanz zunächst bei einer vorgegebenen Temperatur aufmagnetisiert wird, welche unterhalb der zu messenden Temperatur liegt, und erst dann der zu messenden Temperatur ausgesetzt. Die Messung der Remanenz erfolgt zu einem späteren Zeitpunkt, wenn der Indikator wieder die besagte Ausgangstemperatur erreicht hat. Auf diese Weise kann die maximal erreichte Temperatur ermittelt werden, die der Indikator während des gesamten Vorgangs mit der abgeschlossenen Temperaturänderung erlebt hat. Die Ermittlung der aktuellen Absoluttemperatur des Indikators ist nicht möglich.Also based on measuring the magnetic remanence is a long-known measuring method ( DE-OS 1 573 185 ) for measuring the maximum temperature, wherein a designated as an indicator ferromagnetic substance is first magnetized at a predetermined temperature, which is below the temperature to be measured, and only then exposed to the temperature to be measured. The measurement of the remanence takes place at a later time, when the indicator has again reached the said starting temperature. In this way, the maximum reached temperature can be determined, which has experienced the indicator during the entire process with the completed temperature change. The determination of the actual absolute temperature of the indicator is not possible.

Ferner ist ein spezielles Messfdhlerelement sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt ( DE 38 21 620 C2 ). Das Messmhlerelement besteht aus ferroelektrischen Substanzen, wobei die Temperaturabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante ausgenutzt wird. Diese Methode ist für exakte Temperaturmessungen an vorzugsweise unzugänglichen Orten, beispielsweise in menschlichen oder tierischen Körpern sowie in technischen Objekten, die nicht transparent für elektromagnetische Strahlung sind, wenig geeignet.Furthermore, a special measuring element as well as a method for its production is known (US Pat. DE 38 21 620 C2 ). The Meßmhlerelement consists of ferroelectric substances, wherein the temperature dependence of the dielectric constant is utilized. This method is not suitable for exact temperature measurements in preferably inaccessible places, for example in human or animal bodies as well as in technical objects that are not transparent to electromagnetic radiation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Temperatur an bevorzugt entfernten bzw. schwierig oder nicht zugänglichen Orten, beispielsweise im Innern von festen oder flüssigen Objekten sowie in Körpern, die nicht transparent für elektromagnetische Strahlung sind, mit einem geringen ökonomischen, verfahrenstechnischen und Handhabungsaufwand zur Messung bzw. Überwachung möglichst exakt und objektverträglich kontaktlos zu ermitteln, ohne dass in die Objekte eingebrachte Sensoren oder andere großvolumigen Elemente oder die Messmethode an sich eine nennenswert belastende bzw. störende, schädigende oder sonstige nachteilige Wirkung verursachen.Of the Invention is based on the object, the temperature of preferred remote or difficult or inaccessible locations, for example inside of solid or liquid Objects as well as in bodies, which is not transparent for electromagnetic radiation are, with a low economic, procedural and handling costs for the measurement or monitoring as possible exact and object compatible contactless to determine, without that in the objects introduced sensors or other large volume Elements or the measuring method itself is a significant burden or disturbing, damaging or cause any other adverse effect.

Für medizinische Anwendungen steht dabei insbesondere die Forderung minimalinvasiver Eingriffe in menschliche und tierische Körper, die patientenfreundliche Einbringung von Messsonden sowie deren höchste biologische und sonstige Verträglichkeit im Vordergrund.For medical Applications are in particular the requirement minimally invasive Interventions in human and animal bodies that are patient friendly Introduction of measuring probes as well as their highest biological and other compatibility in the foreground.

Bei technischer Verwendung soll das Verfahren keine merklichen Nachteile für die zu messenden bzw. zu überwachenden Objekte hinsichtlich ihres bestimmungsgemäßen Einsatzes, wie Funktion, Stabilität und Beständigkeit, bringen.at technical use, the process should not be noticeable disadvantages for the to be measured or monitored Objects with regard to their intended use, such as function, stability and permanence, bring.

Darüber hinaus soll der Sensor keine eigene Energiequelle (z. B. Batterie) enthalten und daher im Objekt für beliebig lange Zeit benutzbar sein.Furthermore The sensor should not contain its own energy source (eg battery) and therefore in the object for be usable for any length of time.

Erfindungsgemäß wird im oder am Messobjekt ein Element aus einer ferromagnetischen Substanz, beispielsweise in Form einer kleinen Kugel, positioniert, welches zu jeder Temperaturerfassung durch ein äußeres Magnetfeld aufmagnetisiert wird. Jeweils nach Abschalten dieses Magnetfeldes wird die Größe des von der Remanenz-Magnetisierung der ferromagnetischen Substanz des Elementes ausgehenden magnetischen Streufeldes ermittelt. Aus dieser Größe wird anhand vorgegebener bzw. zum verwendeten Element ermittelter magnetischer Streufeld-Referenzdaten die Temperatur des Elementes bestimmt.According to the invention is in or on the measuring object an element made of a ferromagnetic substance, For example, in the form of a small ball, positioned, which magnetized to any temperature detection by an external magnetic field becomes. Each time after switching off this magnetic field, the size of the the remanence magnetization of the ferromagnetic substance of the element outgoing magnetic stray field determined. From this size will on the basis of given or to the element used magnetic stray field reference data the temperature of the element is determined.

Das Element aus ferromagnetischer Substanz, je nach verwendungsbestimmtem Einsatz z. B. aus Eisenoxid, wie Fe3O4 und γ-Fe2O3 bzw. Mischungen daraus, oder aus Misch-Oxiden von Eisenoxid und Titanoxid, kann insbesondere auf Grund seiner gut realisierbaren Kontur und geringen Abmessung sowie beispielsweise für medizinische und lebensmitteltechnische Anwendungen durch seine Bioverträglichkeit und sonstige Unbedenklichkeit relativ aufwandgering und problemlos im oder am Messobjekt platziert werden. Vor jeder Temperaturerfassung des Messobjektes wird das ferromagnetische Element durch ein (externes) Magnetfeld definiert aufmagnetisiert. Vorteilhaft ist dabei, dass das besagte Element hierzu keine aktiven Energieträger, wie Batterien, Akkus, etc., enthalten oder elektrisch mit solchen in Verbindung stehen muss, welche nicht nur die Lebensdauer, sondern auch die Handhabung und Verwendung des im oder am Messobjekt zu positionierenden Elementes und damit den Einsatz der Methode an sich einschränken oder gar in Frage stellen würden.The element of ferromagnetic substance, depending on the intended use z. Example of iron oxide, such as Fe 3 O 4 and γ-Fe 2 O 3 or mixtures thereof, or mixed oxides of iron oxide and titanium oxide, in particular due to its good realizable contour and small size and, for example, for medical and food applications due to its biocompatibility and other harmless relatively aufwandgering and easily be placed in or on the measurement object. Before each temperature measurement of the measurement object, the ferromagnetic element is magnetized defined by an (external) magnetic field. It is advantageous that said element for this purpose no active energy sources, such as batteries, rechargeable batteries, etc., or must be electrically related to those which not only the life, but also the handling and use of the in or on the measurement object to be positioned Element, and thus restrict the use of the method itself or even question it.

Mit diesen besagten Vorzügen des Verfahrens kann das Element relativ problemlos, speziell in bautechnische Einrichtungen und Anlagen (bei deren Herstellung und/oder Nutzung) ein- bzw. angebracht werden, ohne deren Funktion, Einsatzmöglichkeit, Stabilität Beständigkeit etc. zu beeinträchtigen. Auf diese Weise werden ohne großen Zusatzaufwand und insbesondere ohne speziell dafür erforderliche Zusatzwartung der Objekte in weitgehend beliebigen bautechnischen Anlagen, beispielsweise Beton- und Mauerwerkbauten, einmalige, kontinuierliche sowie permanente Temperaturerfassungen und -überwachungen für Einsatz- und Kontrollzwecke ermöglicht. Mit der Erfindung ist eine zur Praxis vergleichsweise aufwandgeringe online-Temperaturkontrolle gegeben, zumal nicht selten aus Sicherheitsgründen kostenintensive Kühlzusätze für entstehende Bauwerke beigefügt werden oder (zumindest ohne Temperaturkontrolle für erforderlich gehalten werden).With these benefits of the method, the element relatively easily, especially in civil engineering Facilities and installations (during their manufacture and / or use) be fitted or attached, without their function, use, stability resistance etc. to affect. In this way, you will be without big Additional effort and in particular without specially required additional maintenance the objects in largely arbitrary civil engineering facilities, for example Concrete and masonry buildings, unique, continuous and permanent Temperature measurements and monitoring for use and control purposes. With The invention is a comparatively low on the practice given online temperature control, especially not rarely for safety reasons costly Cooling additives for emerging Structures attached be or (at least without temperature control for required being held).

Die ferromagnetischen Elemente, deren Verbleib in den bautechnischen Einrichtungen und Anlagen aus vorgenannten Gründen vom Grundsatz für selbige unbedenklich ist, müssen somit zur Temperaturerfassung selbst bei erforderlichen Langzeit- oder Daueranwendungen nicht unbedingt entfernt oder ausgetauscht werden. Die beschriebenen Vorteile gelten gleichermaßen, auch für höhere Temperaturbereiche bis zur jeweiligen Siedetemperatur für Anwendungen in fluiden Medien und Flüssigkeitsreservoirs.The ferromagnetic elements, their whereabouts in the structural engineering Equipment and installations for the above reasons of the principle for selbige is safe, must thus for temperature detection even with the required long-term or permanent applications may not necessarily be removed or replaced become. The advantages described apply equally, too for higher temperature ranges up to the respective boiling temperature for applications in fluid media and liquid reservoirs.

Auch zur Temperaturmessung und -überwachung von Kühl- und Gefriergut, beispielsweise zur Nachweiskontrolle der für dieses jeweils vorgeschriebenen Kühlkette, können die vorgeschlagenen Elemente, d. h. kleine ferromagnetische Kügelchen, beispielsweise aus einer Nickel-Kupfer-Legierung mit ca. 35 % Kupfer, in der Regel Problem- und vor allem schadlos eingesetzt werden. Auf einfachste Weise und Handhabung können auch für diese geringen Einsatztemperaturen einmalige, wiederholte und permanente Temperaturmessungen zeitnah durchgeführt werden, ohne die Messobjekte kurzzeitig oder länger aus der Kühlumgebung entfernen zu müssen. Die ferromagnetischen Substanzen für die im oder am Kühlgut zu deponierenden Elemente können so gewählt werden, dass diese Materialien, beispielsweise Titanomagnetite, unschädlich und somit bedenkenlos für den Umgang mit Lebens- und Genussmitteln sind.Also for temperature measurement and monitoring of cooling and frozen food, for example, for the detection control of this respectively prescribed cold chain, can the proposed elements, d. H. small ferromagnetic beads, for example, a nickel-copper alloy with about 35% copper, usually problematic and above all harmless be used. In the simplest way and handling can also for these low operating temperatures One-time, repeated and permanent temperature measurements in a timely manner carried out be removed from the cooling environment for a short time or longer without the measurement objects to have to remove. The ferromagnetic substances for in or on the refrigerated goods to dumping elements can so chosen that these materials, such as titanomagnetites, harmless and thus without hesitation for dealing with food and beverages are.

Für medizinische Anwendungen können die kleinen ferromagnetischen Kügelchen beispielsweise aus Titanomagnetit bestehen und sind somit selbst bei längerem Verbleib im menschlichen oder tierischen Körper bioverträglich und im Wesentlichen ohne organismusschädigende Nebenwirkung für den Patienten. Ohne dass das besagte Element zu jeder Messung bzw. Kontrolle zwingend erneut im oder am Körper positioniert werden muss, werden auf 'patientenfreundliche' Weise (auch bei Kügelchen kleinster Abmessungen) wiederholte hinreichend exakte Messungen und Kontrollen auch für Langzeitüberwachungen ermöglicht. Selbst erneute (oder weitere/veränderte Positionierungen, beispielsweise an anderen Körperstellen) wären auf Grund der angesprochenen Kontur und Kleinheit der ferromagnetischen Elemente (noch dazu ohne erforderliche eigene Energiequellen, wie Batterien und Akkus) minimalinvasiv und mit keiner größeren oder gar unvertretbaren Belastung für den Patienten verbunden. Damit wären mit der vorgeschlagenen Temperaturmessung bzw. -kontrolle für den Arzt sehr gute diagnostische und/oder therapeutische Möglichkeiten, vorteilhaft anwendbar auch in der klinischen Routine, gegeben, ohne den Patienten gesondert zu belasten oder gesundheitlich durch die Untersuchungsmethode zusätzlich in Gefahr zu bringen.For medical applications, the small ferromagnetic beads may, for example, consist of titanomagnetite and are thus biocompatible even with prolonged retention in the human or animal body and essentially without any organism-damaging side-effects for the patient. Without the said element necessarily having to be repositioned in or on the body for each measurement or control, repeated sufficiently exact measurements and controls are also made possible in a 'patient-friendly' manner (even for beads of the smallest dimensions), even for long-term monitoring. Self-renewed (or further / changed positioning, for example other parts of the body) would be due to the mentioned contour and small size of the ferromagnetic elements (in addition, without required own energy sources, such as batteries and rechargeable batteries) minimally invasive and associated with no major or even unreasonable burden on the patient. This would be the proposed temperature measurement or control for the doctor very good diagnostic and / or therapeutic options, advantageously applicable even in clinical routine, given without burdening the patient separately or health by the investigation method additionally put at risk.

Die Unteransprüche beinhalten weitere vorteilhafte Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale sowie Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung. So können beispielsweise zur Eliminierung von Störeinflüssen an sich bekannte Differenzauswertungen bei Aufmagnetisierung mit unterschiedlicher Polarität durchgeführt werden, was besonders Anwendungen kleinster ferromagnetischer Elemente (Kügelchen) und somit sehr empfindliche Messungen, unter anderem für medizinische Anwendungen sowie für den Einsatz mit hohem Sensorabstand, (z. B. in großen bautechnischen Anlagen) ermöglicht.The under claims include further advantageous method and device features as well as possible applications the invention. So can For example, for the elimination of interference in itself known difference evaluations be carried out with magnetization of different polarity, especially applications of the smallest ferromagnetic elements (beads) and thus very sensitive measurements, among others for medical Applications as well as for the use with high sensor distance, (eg in large structural engineering Facilities).

Auch können durch richtungsabhängige Streufeldmessungen dieser ferromagnetischen Elemente, beispielsweise durch Verwendung von an sich bekannten Drei-Komponenten-Magnetometern, mit der Temperaturerfassung und -auswertung zusätzliche Informationen, z. B. über die Position des Sensors, gewonnen werden. Bei den erwähnten medizinischen Anwendungen ist für die Temperaturerfassung/-kontrolle die exakte Position des ein- oder angebrachten Elementes entscheidend, zumal dasselbe durch unterschiedlichste Einflüsse seine Lage im Körper auf Dauer auch verändern kann. In solchen Fällen wäre durch die besagte richtungsabhängige Streufeldmessung zusätzlich die Position des Elementes im oder am Objekt bestimm- bzw. kontrollierbar.Also can by directional stray field measurements these ferromagnetic elements, for example by use of known three-component magnetometers, with the temperature detection and evaluation additional Information, eg. B. over the position of the sensor to be won. At the mentioned medical Applications is for temperature detection / control determines the exact position of the or attached element crucial, especially since the same by most different influences its location in the body change in the long run can. In such cases would be through the said direction-dependent stray field measurement additionally the position of the element in or on the object can be determined or controlled.

Die Erfindung ist nicht auf die erwähnten Einsatzmöglichkeiten und deren bestimmungsgemäßen Verwendungsmerkmale beschränkt.The Invention is not on the mentioned applications and their intended use limited.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The Invention will be described below with reference to the drawing embodiments be explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1: Temperaturmessung im Innern des menschlichen Körpers 1 : Temperature measurement inside the human body

1a: Temperaturmessung in der weiblichen Brust 1a : Temperature measurement in the female breast

1b: Vergleichstemperaturmessung entfernt vom Messobjekt der 1a 1b : Comparison temperature measurement away from the object to be measured 1a

2: Temperaturmessung im Innern eines Bauwerkes 2 : Temperature measurement inside a building

Ausführungsbeispiel 1:embodiment 1:

In 1 ist die Messung bzw. Kontrolle der Temperatur bei der Behandlung von Mammakarzinomen durch lokale magnetische Hyperthermie oder Thermoablation dargestellt. Dazu wird (vgl. 1a) mit einer minimalinvasiven Methode eine Temperatursonde 1 in oder unmittelbar neben dem Karzinom in der weiblichen Brust 2 deponiert. Die Temperatursonde 1 ist eine kleine Kugel (Durchmesser ca. 1 mm oder noch kleiner) aus bioverträglichem Titanomagnetit der Zusammensetzung Fe2,3Ti0,7O4.In 1 is the measurement or control of temperature in the treatment of breast cancer by local magnetic hyperthermia or thermal ablation shown. For this purpose (cf. 1a ) using a minimally invasive method, a temperature probe 1 in or immediately adjacent to the carcinoma in the female breast 2 landfilled. The temperature probe 1 is a small sphere (diameter about 1 mm or even smaller) of biocompatible Titanomagnetit the composition Fe 2.3 Ti 0.7 O 4 .

Eine elektromagnetische Spule 3 (Radius ca. 5 cm) wird mit der Hand oder mittels einer geeigneten Halterung (aus Übersichtsgründen nicht in der Zeichnung dargestellt) von außen dicht an die zu untersuchende Brust 2 mit der internen Temperatursonde 1 gehalten und für die Dauer von ca. 0,5 s von einem Gleichstrom durchflossen, der am Ort der Temperatursonde 1 ein Primär-Magnetfeld der Stärke HP ≈ 8 kA/m erzeugt und die Temperatursonde 1 aufmagnetisiert. Nachdem dieses Primär-Magnetfeld auf null zurückgegangen ist (Abschalten des Gleichstroms), wird das Streufeld HSt der Temperatursonde 1 durch einen im Zentrum der elektromagnetischen Spule 3 angebrachten Magnetfeld-Sensor 4 gemessen. Die Stärke dieses Streufeldes beträgt HSt = (2MR/3)·(R/A)3, (1)wobei MR die Remanenz-Magnetisierung, R der Radius der Temperatursonde 1 und A der Abstand des Zentrums der elektromagnetischen Spule 3 von der Temperatursonde 1 sind. Bei bekannter Abhängigkeit der Remanenz MR von der Temperatur und konstantem Verhältnis (R/A) kann aus HSt die Temperatur am Ort der Temperatursonde 1 bestimmt werden.An electromagnetic coil 3 5 cm) by hand or by means of a suitable holder (not shown in the drawing for reasons of clarity) from the outside tightly against the breast to be examined 2 with the internal temperature probe 1 held for a period of about 0.5 s by a direct current, at the location of the temperature probe 1 generates a primary magnetic field of strength H P ≈ 8 kA / m and the temperature probe 1 magnetized. After this primary magnetic field has decreased to zero (switching off the direct current), the stray field H St becomes the temperature probe 1 through one in the center of the electromagnetic coil 3 attached magnetic field sensor 4 measured. The strength of this stray field is H St = (2M R / 3) · (R / A) 3 , (1) where MR is the remanence magnetization, R is the radius of the temperature probe 1 and A is the distance of the center of the electromagnetic coil 3 from the temperature probe 1 are. With a known dependence of the remanence MR on the temperature and constant ratio (R / A), the temperature at the location of the temperature probe can be determined from H St 1 be determined.

Um den Einfluss von Störfeldern, wie z. B. des Erdmagnetfeldes, am Ort des Magnetfeld-Sensors 4 zu eliminieren, wird nach einer kurzen Wartezeit von ca. 1 s die Aufmagnetisierung der Temperatursonde 1 durch die elektromagnetische Spule 3 mit umgepoltem Primärfeld HP wiederholt und die Differenz der beiden gemessenen Werte von HSt gebildet.To the influence of interference fields, such. As the earth's magnetic field, at the location of the magnetic field sensor 4 After a short waiting time of approx. 1 s, the magnetization of the temperature probe is eliminated 1 through the electromagnetic coil 3 with reversed primary field H P and the difference of the two measured values of H St formed.

Aus Gleichung (1) ergibt sich die zu erwartende Stärke des Streufeldes HSt. Bei bekanntem MR-Wert ist die Empfindlichkeit des Magnetfeld-Sensors 4 so zu wählen, dass die Temperaturänderung von MR zuverlässig detektiert werden kann. Bei einem Abstand des Zentrums der elektrischen Spule 3 zur Temperatursonde 1 von A = 3 cm, einem Radius der Temperatursonde 1 von R = 0,5 mm und der oben angegebenen Zusammensetzung des Titanomagnetit kann als Magnetfeld-Sensor 4 ein magnetoresistiver Sensor (Nachweisgrenze δH < 10–4 A/m) oder ein Flux-Gate-Sensor (δH < 10–5 A/m) benutzt werden, um eine Temperatur-Änderung von 1 K nachzuweisen. Durch wiederholte Messung und Mittelung der Messwerte kann die Empfindlichkeit der Temperaturmessung weiter gesteigert werden.From equation (1), the expected strength of the stray field H St. If the M R value is known, the sensitivity of the magnetic field sensor is known 4 to be chosen so that the temperature change of MR can be reliably detected. At a distance of the center of the electric coil 3 to the temperature probe 1 of A = 3 cm, a radius the temperature probe 1 of R = 0.5 mm and the above composition of titanomagnetite can be used as a magnetic field sensor 4 a magnetoresistive sensor (detection limit δH <10 -4 A / m) or a flux-gate sensor (δH <10 -5 A / m) can be used to detect a temperature change of 1K. Repeated measurement and averaging of the measured values can further increase the sensitivity of the temperature measurement.

Die Empfindlichkeit kann ferner durch Vergleichs-Messungen erhöht werden. Dabei wird eine zweite externe Temperatursonde 5 mit bekannter Temperatur (z. B. 37 °C) verwendet, welche durch eine weitere elektromagnetische Spule 6 (so wie die in die Brust 2 eingebrachte Temperatursonde 1 durch die elektromagnetische Spule 3) aufmagnetisiert wird (vgl. 1b). Nachdem das Primär-Magnetfeld der Spule 6 zur Aufmagnetisierung der Temperatursonde 5 auf null zurückgegangen ist, wird gleichermaßen das Streufeld HSt der Temperatursonde 5 durch einen ebenfalls im Zentrum der elektromagnetischen Spule 6 angebrachten Magnetfeld-Sensor 7 gemessen.The sensitivity can be further increased by comparison measurements. This will be a second external temperature probe 5 used at a known temperature (eg 37 ° C), which passes through another electromagnetic coil 6 (like those in the chest 2 introduced temperature probe 1 through the electromagnetic coil 3 ) is magnetized (see. 1b ). After the primary magnetic field of the coil 6 for magnetizing the temperature probe 5 has fallen to zero, equally the stray field H St of the temperature probe 5 through one also in the center of the electromagnetic coil 6 attached magnetic field sensor 7 measured.

Sowohl die Temperatursonden 1 und 5, als auch die zugehörigen Messanordnungen (elektromagnetische Spule 3 bzw. 6 mit Magnetfeld-Sensor 4 bzw. 7) sowie die Aufmagnetisierungsbedingungen der Temperatursonden 1 und 5 (Dauer und Größe des Gleichstroms zum Aufbau des Primär-Magnetfeldes) sind jeweils identisch. Allerdings ist der Abstand B zwischen dem Magnetfeld-Sensor 7 und der Temperatursonde 5 variierbar und wird vor Beginn der besagten Wärmebehandlung der weiblichen Brust 2 so kalibriert, dass das Signal des Magnetfeld-Sensors 7 auf den gleichen Wert wie das Signal des Magnetfeld-Sensors 4 eingestellt wird. Bei der Wärmebehandlung der weiblichen Brust 2 wird die Differenz dieser Signale gebildet.Both the temperature probes 1 and 5 , as well as the associated measuring arrangements (electromagnetic coil 3 respectively. 6 with magnetic field sensor 4 respectively. 7 ) as well as the magnetization conditions of the temperature probes 1 and 5 (Duration and size of the direct current to build the primary magnetic field) are identical. However, the distance B between the magnetic field sensor 7 and the temperature probe 5 variable and will be before the start of the said heat treatment of the female breast 2 calibrated so that the signal of the magnetic field sensor 7 to the same value as the signal from the magnetic field sensor 4 is set. In the heat treatment of the female breast 2 the difference of these signals is formed.

Ausführungsbeispiel 2:embodiment 2:

In 2 ist die Temperaturmessung im Innern eines auf einem Boden 8 errichteten Bauwerkes 9, beispielsweise eines Mauerwerks, einer Gebäudewand oder eines Betonbauwerks, dargestellt.In 2 is the temperature measurement inside a on a floor 8th built building 9 , For example, a masonry, a building wall or a concrete structure shown.

Bei der Herstellung oder nach Fertigstellung von Bauwerken mit größeren Wandstärken, insbesondere bei Betonbauwerken, entsteht durch chemische Prozesse während des Abbindens des Baumaterials Wärme, die zu schädlicher Rissbildung im Bauwerk führen kann. Um dieser Erwärmung entgegenzuwirken, wird speziell bei größeren Betonier-Volumina gekühlt. Für die optimale Kühlung ist es wichtig, die Temperatur im Bauwerk zu kennen, um die erforderliche aufwendige Kühlleistung geeignet einzustellen. Die Temperaturmessung kann entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1 erfolgen. In das Innere des Bauwerkes 9 wird (entweder unmittelbar mit dessen Herstellung oder nach dessen Fertigstellung) eine Temperatursonde 10 eingebracht, die im Gegensatz zu medizinischen Anwendungen, insbesondere im oder am menschlichen Organismus, hier nicht bioverträglich sein muss, so dass die Auswahl an verwendbaren ferromagnetischen Materialien mit geeigneter Temperaturabhängigkeit der Remanenz größer ist. Für Temperaturen um 10 °C können beispielsweise Nickel-Chrom-Legierungen mit ca. 7 % Chrom oder Nickel-Kupfer-Legierungen mit ca. 31 % Kupfer verwendet werden.In the manufacture or after completion of buildings with greater wall thicknesses, especially in concrete structures, created by chemical processes during the setting of the building material heat, which can lead to harmful cracking in the building. To counteract this heating, it is cooled, especially with larger concreting volumes. For optimum cooling, it is important to know the temperature in the building in order to adjust the required complex cooling capacity. The temperature measurement can according to the embodiment 1 respectively. Into the interior of the building 9 is (either immediately with its production or after its completion) a temperature probe 10 introduced, which in contrast to medical applications, in particular in or on the human organism, here must not be biocompatible, so that the selection of usable ferromagnetic materials with a suitable temperature dependence of the remanence is greater. For temperatures around 10 ° C, for example, nickel-chromium alloys with about 7% chromium or nickel-copper alloys with about 31% copper can be used.

In Gebäuden kann die Messung der örtlichen Temperaturverteilung über längere Zeit wichtig sein, um schädliche mechanische Spannungen zu berechnen, die z. B. bei extremer Sonneneinstrahlung oder bei lokaler Abkühlung durch kalte Winde entstehen können. Für diesen Zweck könnten auch Temperatursonden an verschiedenen Orten im Bauwerk 9 eingebracht werden (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt), die für entsprechende Temperaturbereiche jeweils vom ferromagnetischen Material geeignet ausgewählt sind bzw. eine spezifische Zusammensetzung aufweisen. Für Temperaturen um den Gefrierpunkt sind z. B. Nickel-Kupfer-Legierungen mit ca. 32 % Kupfer, für Temperaturen um 100 °C solche Legierungen mit ca. 22 % Kupfer geeignet.In buildings, the measurement of the local temperature distribution over a long period of time may be important in order to calculate harmful mechanical stresses which may occur, for example. B. in extreme sunlight or local cooling caused by cold winds. For this purpose could also be temperature probes at different locations in the building 9 are introduced (not shown for reasons of clarity), which are suitably selected for respective temperature ranges of the ferromagnetic material or have a specific composition. For temperatures around the freezing point z. B. nickel-copper alloys with about 32% copper, suitable for temperatures around 100 ° C, such alloys with about 22% copper.

Die Größe der in das Bauwerk 9 eingebrachten Temperatursonde 10 richtet sich jeweils im Wesentlichen nach dem Abstand zwischen der Temperatursonde 10 und einem für diesen vorgesehene Magnetfeld-Sensor 11, der im Zentrum einer korrespondierenden elektromagnetischen Spule 12 angeordnet ist. Wenn sich die Temperatursonde 10 beispielsweise in der Mitte des Bauwerkes 9 mit einer Wandstärke von 2 Meter befindet (Abstand A zwischen dem Zentrum der an das Bauwerk 9 angelegten elektromagnetischen Spule 12 und der internen Temperatursonde 10 liegt in der Größenordnung von 1 m) und es ist eine Temperatursonde 10 aus magnetoresistiven Material vorgesehen, dann sollte für eine zuverlässige temperaturabhängige Detektion der Remanenz-Magnetisierung MR bei Kugelform der Temperatursonde 10 deren Radius R etwa 10 mm betragen.The size of the building 9 introduced temperature probe 10 depends in each case essentially on the distance between the temperature probe 10 and a magnetic field sensor provided for this purpose 11 which is at the center of a corresponding electromagnetic coil 12 is arranged. When the temperature probe 10 for example, in the middle of the building 9 with a wall thickness of 2 meters (distance A between the center of the building 9 applied electromagnetic coil 12 and the internal temperature probe 10 is on the order of 1 m) and it is a temperature probe 10 made of magnetoresistive material, then should for a reliable temperature-dependent detection of the remanence magnetization MR at spherical shape of the temperature probe 10 whose radius R is about 10 mm.

Zu beachten ist, dass für die Erzeugung des Primärfeldes durch die elektromagnetische Spule 12 deren Radius entsprechend groß sein muss, damit das Primär-Magnetfeld am Ort der Temperatursonde 10 hinreichend stark ist. Als Faustregel gilt, dass der Radius der elektromagnetischen Spule 12 etwa gleich dem Abstand A sein soll.It should be noted that for the generation of the primary field by the electromagnetic coil 12 whose radius must be correspondingly large, so that the primary magnetic field at the location of the temperature probe 10 is sufficiently strong. As a rule of thumb, the radius of the electromagnetic coil 12 should be approximately equal to the distance A.

Ausführungsbeispiel 3:embodiment 3:

Nicht in der Zeichnung dargestellt ist die Temperaturkontrolle im Innern von Kühl- oder Gefriergut, bei welchem vorgegebene Temperaturgrenzwerte beim Lager und während des Transportes nicht überschritten werden dürfen. Kontrollmessungen sollten im Innern des Gutes erfolgen, obwohl diese Stellen nicht unmittelbar zugänglich sind. Die Temperaturmessung entspricht wiederum der in den vorgenannten Ausführungsbeispielen beschriebenen Methode. In das Innere des Kühl- oder Gefrierguts wird an der zu messenden Stelle eine Temperatursonde der beschriebenen Art eingebracht, deren ferromagnetisches Material durch eine externe (außerhalb des Kühl- oder Gefrierguts befindliche) elektromagnetische Spule kurzzeitig aufmagnetisiert wird. Ein im Zentrum der elektromagnetischen Spule angeordneter Magnetfeld-Sensor misst nach Veränderung, insbesondere Abschalten, des Primär-Magnetfeldes das magnetische Streufeld der durch die elektromagnetische Spule aufmagnetisierten Temperatursonde. Aus dem Vergleich dieser Streufeldmessdaten mit vorgegebenen oder eigens ermittelten Referenzdaten wird wiederum die Temperatur des hier im Kühl- oder Gefriergut befindlichen Temperatursensors bestimmt bzw. kontrolliert. Diese Messung bzw. Kontrolle ist, wie bei den anderen Ausführungsbeispielen auch, online bzw. zeitnah möglich, so dass hier eine Überschreitung der maximalen Kühl- bzw. Gefriertemperatur nicht nur im Nachhinein anhand von Aufzeichnungen, sondern unmittelbar erfasst und ausgewiesen werden kann.Not shown in the drawing, the temperature control inside of refrigerated or frozen, at which predetermined temperature limit values during storage and during transport must not be exceeded. Control measurements should be made inside the premises, although these locations are not immediately accessible. The temperature measurement again corresponds to the method described in the aforementioned embodiments. In the interior of the refrigerated or frozen goods a temperature probe of the type described is introduced at the point to be measured, the ferromagnetic material is briefly magnetized by an external (located outside of the refrigerator or freezer) electromagnetic coil. A magnetic field sensor arranged in the center of the electromagnetic coil measures the stray magnetic field of the temperature probe magnetized by the electromagnetic coil after changing, in particular switching off, the primary magnetic field. From the comparison of these stray field measured data with predetermined or specially determined reference data, the temperature of the temperature sensor located here in the item to be cooled or frozen is again determined or checked. This measurement or control is, as in the other embodiments, online or promptly possible, so that here an excess of the maximum cooling or freezing temperature not only in retrospect on the basis of records, but can be detected and reported immediately.

Die Anwendungs- und Messbedingungen sind dem zweiten Ausführungsbeispiel ähnlich. Abstände zwischen dem Innern des Kühl- oder Gefriergutes (Temperatursonde) und dem Magnetfeld-Sensor liegen im Bereich von einem oder mehreren Meter. Daher sind (bei kugelförmigen Temperatursonden) Sondenradien von einem oder mehreren Zentimetern erforderlich. Da die Sonden im Allgemeinen mit einem dichten Überzug, z. B. aus einem bioverträglichem Stoff, versehen werden können, ist auch für Lebensmittel die Stoff-Auswahl, so wie im zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, möglich. Für Temperaturen um – 30 °C sind dann beispielsweise Nickel-Chrom-Legierungen mit ca. 8 % Chrom oder Nickel-Kupfer-Legierungen mit ca. 35 % Kupfer geeignet.The Application and measurement conditions are similar to the second embodiment. distances between the interior of the refrigerator or frozen food (temperature probe) and the magnetic field sensor in the range of one or more meters. Therefore (for spherical temperature probes) Probe radii of one or more centimeters required. There the probes are generally coated with a dense coating, e.g. B. from a biocompatible Fabric, can be provided is also for Food the fabric selection, as in the second embodiment described, possible. For temperatures around - 30 ° C are then For example, nickel-chromium alloys with about 8% chromium or nickel-copper alloys suitable with approx. 35% copper.

Auch hier sind wiederum mehrere Messstellen, d. h. die Einbringung mehrerer Temperatursonden an unterschiedlichen Orten des Kühl- oder Gefriergutes, denkbar.Also Here are again several measuring points, d. H. the introduction of several Temperature probes at different locations of the cooling or Frozen goods, conceivable.

1, 5, 101, 5, 10
Temperatursondetemperature probe
22
Brustchest
3, 6, 123, 6, 12
elektrische Spuleelectrical Kitchen sink
4, 7, 114, 7, 11
Magnetfeld-SensorMagnetic field sensor
88th
Bodenground
99
Bauwerkbuilding
A, BA, B
Abstanddistance

Claims (26)

Verfahren zur kontaktlosen Ermittlung der Temperatur an vorzugsweise unzugänglichen Orten, bei dem an den Messort ein Element platziert wird, dessen Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der auf dieses einwirkenden Temperatur ändern, dadurch gekennzeichnet, dass das Element aus einer ferromagnetischen Substanz besteht, welche zu jeder Temperaturerfassung durch ein Magnetfeld aufmagnetisiert wird, dass jeweils nach Beenden dieses Magnetfeldes das von der Remanenz-Magnetisierung der aufmagnetisierten ferromagnetischen Substanz des Elements ausgehende magnetische Streufeld ermittelt wird und dass jeweils aus der Größe dieses Streufeldes anhand vorgegebener oder zum verwendeten Element ermittelter magnetischer Streufeld-Referenzdaten die Temperatur des Elementes bestimmt wird.A method for the contactless determination of the temperature in preferably inaccessible places, in which an element is placed at the measuring location, the properties of which change as a function of the temperature acting thereon, characterized in that the element consists of a ferromagnetic substance, which at each temperature detection is magnetized by a magnetic field, that in each case after termination of this magnetic field from the remanence magnetization of the magnetized ferromagnetic substance of the element outgoing magnetic stray field is determined and that in each case from the size of this stray field based on predetermined or the element used magnetic stray field reference data, the temperature of the element is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierung des am Messort platzierten Elements durch Schaltung eines mittels einer oder mehrerer elektromagnetischer Spulen erzeugten Magnetfeldes erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that the magnetization of the element placed at the site by Circuit of one by means of one or more electromagnetic Coils generated magnetic field occurs. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierung des am Messort platzierten Elements durch ein oder mehrere jeweils in den Magnetisierungsbereich des Elementes zu bringende Magnete erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that the magnetization of the element placed at the site by one or more each in the magnetization region of the element to be brought magnets takes place. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Magnetisierung des am Messort platzierten Elements durch eine im Bereich zwischen dem Element und Mitteln zur Erzeugung des Magnetfeldes bewegte magnetische Abschirmung erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that the control of the magnetization of the placed at the site Elements by one in the area between the element and means for generating the magnetic field moving magnetic shield takes place. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Streufeld des magnetisierten Elementes durch ein Magnetometer gemessen wird.Method according to claim 1, characterized in that that the stray field of the magnetized element by a magnetometer is measured. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Magnetometer ein SQUID-Magnetometer verwendet wird.Method according to claim 5, characterized in that that a SQUID magnetometer is used as the magnetometer. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Magnetometer ein magnetoresistiver Sensor eingesetzt wird.Method according to claim 5, characterized in that in that a magnetoresistive sensor is used as the magnetometer. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Magnetometer ein Hall-Sensor Verwendung findet.Method according to claim 5, characterized in that that use as a magnetometer, a Hall sensor place. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Streufeld des aufmagnetisierten Elementes unmittelbar nach Abschaltung des Magnetfeldes für die Aufmagnetisierung des Elementes gemessen wird.Method according to claim 1, characterized in that that the stray field of the magnetized element immediately after Shutdown of the magnetic field for the magnetization of the element is measured. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Eliminierung von Störfeldern die Aufmagnetisierung nacheinander jeweils mit umgekehrtem Vorzeichen erfolgt und aus der Differenz der Streufeld-Messergebnisse die Temperatur des Elementes bestimmt wird.Method according to claim 5, characterized in that that for the elimination of interference fields the magnetization successively each with the opposite sign takes place and from the difference of the stray field measurement results the temperature of the element is determined. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Gewinnung der Position des Elementes in oder an dem Messobjekt zur Ermittlung des magnetischen Streufeldes der ferromagnetischen Substanz des Elementes ein Drei-Komponenten-Magnetometer Verwendung findet.Method according to claim 5, characterized in that that for obtaining the position of the element in or on the measurement object for determining the stray magnetic field of the ferromagnetic Substance of the element is a three-component magnetometer use. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzdaten zur Bestimmung der Temperatur aus dem ermittelten magnetischen Streufeld der ferromagnetischen Substanz des Elementes als Tabellen, Listen, Diagrammen vorliegen und dass die Temperaturbestimmung aus dem Vergleich mit den Referenzdaten manuell erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that the reference data for determining the temperature of the determined magnetic stray field of the ferromagnetic substance of the element as tables, lists, diagrams are present and that the temperature determination made manually from the comparison with the reference data. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzdaten zur Bestimmung der Temperatur aus dem ermittelten magnetischen Streufeld der ferromagnetischen Substanz des Elementes in elektronisch auswertbarer Form, beispielsweise als Datenbank, vorliegen und dass die Temperaturbestimmung aus dem Vergleich mit den Referenzdaten rechentechnisch erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that the reference data for determining the temperature of the determined magnetic stray field of the ferromagnetic substance of the element in electronically evaluable form, for example as a database, and that the temperature determination from the comparison with the reference data is computationally. Vorrichtung zur kontaktlosen Ermittlung der Temperatur an vorzugsweise unzugänglichen Orten, enthaltend – ein zu platzierendes Element (1, 10) aus einer ferromagnetischen Substanz, – Mittel (3, 12) zur Erzeugung eines veränderbaren Magnetfeldes – zumindest einen Sensor (4, 11) zur Ermittlung der Größe des magnetischen Streufeldes der ferromagnetischen Substanz und – eine Auswerteeinheit zur Bestimmung der Temperatur des Elementes aus dem Vergleich der Größe des von der Remanenz-Magnetisierung der aufmagnetisierten ferromagnetischen Substanz des Elements ausgehenden magnetischen Streufeldes der ferromagnetischen Substanz des Elementes (1, 10) mit vorgegebenen oder zum verwendeten Element (1, 10) ermittelten magnetischen Streufeld-Referenzdaten.Device for contactless determination of the temperature in preferably inaccessible locations, comprising - an element to be placed ( 1 . 10 ) of a ferromagnetic substance, - means ( 3 . 12 ) for generating a variable magnetic field - at least one sensor ( 4 . 11 for determining the size of the magnetic stray field of the ferromagnetic substance and an evaluation unit for determining the temperature of the element from the comparison of the size of the magnetic stray field of the ferromagnetic substance of the element resulting from the remanence magnetization of the magnetized ferromagnetic substance of the element 1 . 10 ) with predetermined or used element ( 1 . 10 ) determined magnetic stray field reference data. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Element (1, 10) eine kleine Kugel aus ferromagnetischem Material Verwendung findet.Device according to claim 14, characterized in that as an element ( 1 . 10 ) a small ball of ferromagnetic material is used. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als ferromagnetische Substanz Eisenoxid, wie Fe3O4 und γ-Fe2O3 bzw. Mischungen daraus, eingesetzt werden.Apparatus according to claim 14, characterized in that are used as the ferromagnetic substance iron oxide, such as Fe 3 O 4 and γ-Fe 2 O 3 or mixtures thereof. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als ferromagnetische Substanz Titano-Magnetite, d. h. Misch-Oxide aus Eisenoxid und Titanoxid, Verwendung finden.Device according to claim 14, characterized in that as ferromagnetic substance titano-magnetite, d. H. Mixed oxides of iron oxide and titanium oxide, find use. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel (3, 12) zur Erzeugung eines veränderbaren Magnetfeldes eine (oder mehrere schaltbare elektromagnetische Spulen (3, 6, 12) Verwendung finden.Device according to claim 14, characterized in that as means ( 3 . 12 ) for generating a variable magnetic field one (or more switchable electromagnetic coils ( 3 . 6 . 12 ) Find use. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel (3, 12) zur Erzeugung eines veränderbaren Magnetfeldes eint oder mehrere jeweils in den Magnetisierungsbereich des Elementes zu bringende Magnete eingesetzt werden.Device according to claim 14, characterized in that as means ( 3 . 12 ) for generating a variable magnetic field eint or more each to be brought into the magnetization region of the element to be used magnets. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel (3, 12) zur Erzeugung eines veränderbaren Magnetfeldes eine magnetfelderzeugende Anordnung sowie eine im Bereich zwischen dieser und dem am Messort platzierten Element bewegte magnetische Abschirmung dienen.Device according to claim 14, characterized in that as means ( 3 . 12 ) are used to generate a variable magnetic field, a magnetic field generating arrangement and in the area between this and the element placed on the location moving magnetic shield. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit eine Datenbank zum Vergleich der Größe des ermittelten magnetischen Streufeldes mit den Streufeld-Referenzdaten enthält.Device according to claim 14, characterized in that the evaluation unit is a database to compare the size of the determined contains magnetic stray field with the stray field reference data. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit für den Vergleich der Größe des ermittelten magnetischen Streufeldes mit den Streufeld-Referenzdaten eine oder mehrere Schnittstellen zur Dateneingabe und/oder zur Verbindung mit externen Datenquellen aufweist.Device according to claim 14, characterized in that the evaluation unit for the comparison the size of the determined stray magnetic field with the stray field reference data one or more interfaces for data input and / or for connection to external data sources. Vorrichtung gemäß Anspruch 21 und/oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit rechentechnische Mittel für den Vergleich der Größe des ermittelten magnetischen Streufeldes mit den Streufeld-Referenzdaten sowie für die Auswertung und Ausgabe der aus diesem Vergleich ermittelten Temperatur des Elementes enthält.Device according to claim 21 and / or 22, characterized in that the evaluation unit computational Funds for comparing the size of the determined magnetic stray field with the stray field reference data and for the evaluation and Output of the temperature of the element determined from this comparison contains. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 sowie der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 23 zur Temperaturerfassung und -kontrolle bei Gewebeuntersuchungen.Use of the method according to one or more the claims 1 to 13 and the device according to one or more of claims 14 to 23 for temperature detection and control in tissue examinations. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 sowie der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 23 zur Temperaturerfassung und -kontrolle in oder an Gebäuden und insbesondere Betonbauten.Use of the method according to one or more the claims 1 to 13 and the device according to one or more of claims 14 to 23 for temperature detection and control in or on buildings and especially concrete structures. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 sowie der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 23 zur Überwachung der Kühlkette von Kühl- und Gefriergut.Use of the method according to one or more of claims 1 to 13 and the Vor Direction according to one or more of claims 14 to 23 for monitoring the cold chain of refrigerated and frozen goods.
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