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WO2019115764A1 - Detection device and method for the detection of magnetic particles in lubricants - Google Patents

Detection device and method for the detection of magnetic particles in lubricants Download PDF

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Publication number
WO2019115764A1
WO2019115764A1 PCT/EP2018/084949 EP2018084949W WO2019115764A1 WO 2019115764 A1 WO2019115764 A1 WO 2019115764A1 EP 2018084949 W EP2018084949 W EP 2018084949W WO 2019115764 A1 WO2019115764 A1 WO 2019115764A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sample
detection device
magnetic
lubricant
receiving space
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2018/084949
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Rempel
Fabian SCHMID-MICHELS
Robertus MARMODÉE
Andreas HÜTTEN
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.)
Universitaet Bielefeld
Original Assignee
Universitaet Bielefeld
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Bielefeld filed Critical Universitaet Bielefeld
Publication of WO2019115764A1 publication Critical patent/WO2019115764A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/007Environmental aspects, e.g. temperature variations, radiation, stray fields
    • G01R33/0082Compensation, e.g. compensating for temperature changes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/74Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables of fluids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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    • G01R33/1223Measuring permeability, i.e. permeameters
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • GPHYSICS
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    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09Magnetoresistive devices
    • G01R33/093Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors

Definitions

  • the invention relates to a detection device for detecting at least one characteristic of magnetic particles incorporated in a lubricant, in particular a particle density of these magnetic particles.
  • the invention further relates to a corresponding use of the detection device and a method for detecting at least one characteristic of embedded in a lubricant magnetic particles.
  • the use of magnetic particles in lubricants is known for a variety of applications, such as in heavy cranes, elevators, ski lifts.
  • the lubricant is used for equipment that is usually operated "on the field" or stationary.
  • Characteristics of the magnetic particles incorporated in the respective lubricant can be used to make a statement about the safety-relevant properties of the lubricant.
  • GMR Giant Magneto Resistance magnetoresistive biosensor for detecting small magnetic particles adhering to biological molecules.
  • the magnetic particles can act as a kind of magnetic marker
  • the detection device for detecting at least one parameter of magnetic particles incorporated in a lubricant, it is provided that the detection device has the following components:
  • the XMR sensor can be based on any magneto-resistive effect summarized under the term XMR (X-Magneto-Resistive). These are the following sensor types: Giant Magneto-Resistive (GMR), Anisotropic Magneto-Resistive (AMR), Colossal Magneto-Resistive (CMR), Tunneling Magneto-Resistive (TMR) and Extraordinary Magneto-Resistive (EMR) Sensors.
  • GMR Giant Magneto-Resistive
  • AMR Anisotropic Magneto-Resistive
  • CMR Colossal Magneto-Resistive
  • TMR Tunneling Magneto-Resistive
  • EMR Extraordinary Magneto-Resistive
  • the use of a GMR sensor for the detection of at least one characteristic of magnetic particles per se is - as mentioned - known.
  • the detection device according to the invention now makes it possible to determine the characteristics of magnetic particles that are incorporated in a lubricant in a
  • the detection device has two XMR sensors, one of which measures the magnetic flux density m of the sample in the receiving space and the other is "uncoupled from the influence of the sample" as a reference sensor.
  • the receiving unit is detachably and / or replaceably attached to the remainder of the detection device.
  • the detection device allows a convenient implementation of a measurement of the magnetic flux density m with sample and a reference measurement of the magnetic flux density m without a sample.
  • This detection device allows a later described use for determining a current actual state of a lubricant in use.
  • Magnet unit is a magnet unit for a targeted passage through a magnetic field strength loop for receiving a hysteresis curve by means of the XMR sensor. It is preferably provided that the receiving unit is set up such that a well-defined sample can be introduced into the receiving space by means of doctor blade technology.
  • the detection device preferably has a housing which houses at least one of the components (i) XMR sensor, (ii) evaluation unit and (iii) magnet unit.
  • the housing houses at least the XMR sensor and the evaluation unit.
  • the magnetic particles are ferromagnetic particles and / or superparamagnetic particles. Such particles are generally used in lubricants.
  • the evaluation unit is set up, the characteristics of simultaneously present in the sample ferromagnetic particles and
  • the magnetic particles have a particle size in the sub-micrometer range, in particular in the nanometer range.
  • the term sub-micrometer range is to be understood as meaning, in particular, dimensions of the particles which are smaller than 1 micron (1 pm).
  • the detection device for detecting at least one characteristic of magnetic particles, in particular a particle density of these particles, in a lubricant is provided that the detection device is designed as the above-mentioned detection device.
  • a predetermined number or concentration and type of magnetic particles is integrated independent of use, via the means of Detection device determined characteristic is closed to the actual state of the lubricant.
  • the magnetic particles that are used in the lubricant regardless of use are a type of sensor for certain external influences on the lubricant, which critically affect its condition. These influences are for example (a) a chemical influence, which causes an oxidation process with the magnetic particles, (b) a temperature influence, in particular an overheating of the
  • Lubricant which affects magnetization of the magnetic particles, (c) the influence of strong magnetic fields, which makes the magnetic particles clusters, etc.
  • the invention further relates to a corresponding system for determining a current actual state of a lubricant in use, with lubricant in which a predetermined number or concentration and type of magnetic particles is integrated independent of use and with an aforementioned detection device for detecting at least one characteristic of the magnetic particles incorporated in the lubricant.
  • This kit (kit-of-parts) allows the above-mentioned use to determine a current actual state of the lubricant in use.
  • (B) targeted magnetic influencing of the magnetic particles of the introduced into the receiving space sample by means of a variable magnetic field H, which the
  • Flux density m with sample and a reference measurement of the magnetic flux density m without a sample is performed.
  • the measurement with sample is then set in relation to the measurement without sample.
  • a difference measurement is made. In this way possible magnetic interference can be eliminated.
  • Flux density m is a picking up of a corresponding hysteresis curve by means of the XMR sensor.
  • the invention also relates to a computer program product comprising
  • Program parts which are set up in a processor of a computer-based control and evaluation unit for carrying out the aforementioned method.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a detection device for detecting at least one characteristic of embedded in a lubricant magnetic particles according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a plan view of an active sensor region of an XMR sensor of the detection device designed as a GMR sensor.
  • 1 shows a schematic representation of a detection device 10 for detecting at least one characteristic of magnetic particles incorporated in a lubricant.
  • the detection device 10 shown can be roughly divided into five main components. These are: (a) a receiving unit 12 in which a receiving space 14 for a sample 16 of the lubricant is formed, (b) a magnet unit 18 for targeted magnetic influencing of the magnetic particles 20, 22 of the introduced into the receiving space sample 16 by means of one of Magnetic unit 18 generated variable magnetic field, which penetrates the receiving space 14, (c) designed as a GMR sensor XMR sensor 24 for measuring the magnetic flux density m in
  • the mentioned units 28, 30 of the computer-based control and evaluation device 26 are essentially software modules.
  • the receiving unit 12 may also be disposed within the housing 32 or be formed by the housing 32. In the example shown, however, the receiving unit 12 is detachably or exchangeably attached to the housing 32.
  • the receiving unit 12 forms a trough-shaped boundary of the receiving space 12 with a flat edge region 34, over which one can stroke with a corresponding doctor blade 36 to the
  • the magnet unit 18 has an electromagnet 38, which is actuated by the control unit 28 of the control and evaluation device 26 during the measurement. Thanks to this Control, the magnet unit 18 for a targeted driving through a
  • Magnetic field strength loop for receiving a hysteresis curve by means of the XMR sensor 24 are used. In the simplest case, only two well-defined points are approached on the hysteresis curve and from the measurements of the magnetic flux density m at these points the characteristic of the magnetic particles 20, 22 incorporated in the lubricant is determined.
  • the magnet unit 18 is fixedly mounted on or in the housing 32. In an alternative embodiment of the detection device 10, the magnet unit 18 is also detachably or exchangeably attached to / in the housing 32 (not shown). The so-designed magnetic unit 18 is also referred to as a magnetic attachment.
  • the electromagnet 38 has a coil pair 40.
  • the coils of the coil pair 40 may be formed as air coils or as coils with ferromagnetic Kem.
  • the device 10 comprises a power supply 42 for the coils of the coil pair 40.
  • the power supply 42 as well as the evaluation unit 30 are of the
  • Control unit 28 activated (arrows).
  • the evaluation unit 30 communicates with the sensor 24 (double arrow) and an output interface 44 (double arrow), for example an HMI interface such as a display, etc.
  • an output interface 44 double arrow
  • the magnetic field generated by the magnet unit 18 is a perpendicular to the sensor 24 field.
  • Such a magnetic field can be easily generated with a permanent magnet, which is pushed under the sensor 24.
  • the different magnetic field settings can be in this structure, for example, by removing and / or replacing the
  • the XMR sensor 24 may be based on any magneto-resistive effects summarized by the term XMR (X-Magneto-Resistive). Besides the GMR sensor, these are Sensors based on the following effects: Anisotropy Magneto-Resistive (AMR), Colossal Magneto-Resistive (CMR), Tunneling Magneto-Resistive (TMR) and the
  • EMR Extraordinary Magneto-Resistive
  • the XMR sensor 24 constructed as a GMR sensor from the example consists in particular of a cobalt (Co) copper (Cu) GMR layer system in which the Cu layer thickness is selected such that it couples at the first antiferromagnetic RKKY maximum.
  • the stacking sequence is as follows: substrate / (Co 3nm / Cu -1 nm) 39 / Co 3nm / Ru 3nm.
  • FIG. 2 shows the active sensor region 46 of the GMR sensor 24.
  • Sensor region 46 has a meander structure with a conductor width of 1 mhi and is contacted via four interconnects 48, 50, 52, 54. About two of the tracks 48, 50, a constant current is fed, while two further tracks 52, 54 of the
  • the corresponding resistance measurement is thus, as usual, realized as a four-point measurement, at the power source and
  • the power source is preferably one
  • the contact pads passivated with a Ta 2 0 2 layer whose layer thickness should be smaller than the average particle diameter,
  • the Ta 2 0 5 layer 10 nm for magnetic particles 20, which as Co nanoparticles with a diameter of about 20 nm are formed.
  • the size of the active sensor region 44 (ie the meander surface) and the structure width must be adapted to the concentration ranges and magnetic particles 20, 22 used. For a given measuring surface, the measuring signal must be different
  • Particle concentrations in the lubricant are calibrated for quality determination.
  • a well-defined sample 16 of the lubricant is introduced into the receiving space 14, then the magnetic particles 20, 22 of the introduced into the receiving space 14 sample 16 by means of a variable magnetic field H, which penetrates the receiving space 14, targeted magnetically influenced, while the magnetic Melted flux density m in the receiving space 14 by means of the XMR sensor 24 at least two different magnetic field settings and finally determined from the sensor signal of the XMR sensor 24, the characteristic of the magnetic particles incorporated in the lubricant 20, 22.
  • the difference signal between the XMR sensor 24 without lubricant sample 16 and the XMR sensor 24 with lubricant sample 16 is measured once without the magnetic attachment 18 and once with the magnetic attachment 18.
  • the difference signal can be measured in different ways:
  • the sensors 24 can be measured without particles once and once with magnetic attachment 18 and the values are stored. Thereafter, these measurements are performed for the same sensors 24 with applied lubricant sample 16.
  • a sensor 24 is covered while a reference sensor 24 is covered by a protective layer so that no stray fields reach the reference sensor 24. Again, once without and once measured with magnetic attachment 18.
  • the particle concentration is proportional to the magnitude of the difference signal between uncoated and coated XMR sensor 24.

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Abstract

The invention relates to a detection device (10) for the detection of at least one characteristic value of magnetic particles (20, 22) incorporated in a lubricant, particularly a particle density, wherein the detection device (10) comprises the following components (12, 18, 24, 30): a receiving unit (12) in which a receiving space (14) for a specimen (16) of the lubricant is formed, a magnet unit (18) for a focused magnetic effect on the magnetic particles (20, 22) of the specimen (16) introduced into the receiving space by means of a variable magnetic field generated by the magnet unit (18), which magnetic field penetrates the receiving space (14), an xMR sensor (24) for measuring the magnetic flux density μ in the receiving space (14) and an evaluating unit (30) for determining the characteristic value from the sensor signal issued by the xMR sensor (24). According to the invention, the detection device (10) is configured to measure the differential signal between the xMR sensor (24) with the specimen (16) and an xMR sensor (24) without the specimen (16), wherein the detection device (10) comprises two xMR sensors (24), one of which measures the magnetic flux density μ of the specimen (16) in the receiving space (14) and the other of which is decoupled from the influence of the specimen (16) as a reference sensor, and/or the receiving unit (12) is mounted removably and/or replaceably on the remainder of the detection device (10) to carry out a measurement of the magnetic flux density μ with the specimen (16) and a reference measurement of the magnetic flux density μ without the specimen (16). The invention further relates to a corresponding use of the detection device (10), a system for determining an instantaneous actual condition of a lubricant in use and a method for the detection of at least one characteristic value of magnetic particles (20, 22) incorporated in a lubricant.

Description

Detektionsvorrichtung und Verfahren zur Detektion von magnetischen Partikeln in  Detection device and method for the detection of magnetic particles in

Schmierstoffen B e s c h r e i b u n g  Lubricants B e c o rp e c ts

Die Erfindung betrifft eine Detektionsvorrichtung zur Detektion mindestens einer Kenngröße von in einen Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikeln, insbesondere einer Partikeldichte dieser magnetischen Partikel. The invention relates to a detection device for detecting at least one characteristic of magnetic particles incorporated in a lubricant, in particular a particle density of these magnetic particles.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Verwendung der Detektionsvorrichtung und ein Verfahren zur Detektion mindestens einer Kenngröße von in einen Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikeln. Die Verwendung von magnetischen Partikeln in Schmierstoffen ist für diverse Anwendungen, beispielsweise bei Lastkränen, Fahrstühlen, Skiliften, bekannt. Bei den hier explizit genannten Anwendungsbeispielen wird der Schmierstoff für Gerätschaften genutzt, die in der Regel„auf freiem Feld“ oder stationär montiert betrieben werden. Durch Ermitteln bestimmter The invention further relates to a corresponding use of the detection device and a method for detecting at least one characteristic of embedded in a lubricant magnetic particles. The use of magnetic particles in lubricants is known for a variety of applications, such as in heavy cranes, elevators, ski lifts. In the application examples explicitly mentioned here, the lubricant is used for equipment that is usually operated "on the field" or stationary. By determining certain

Kenngrößen der im jeweiligen Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikel kann eine Aussage über die sicherheitsrelevanten Eigenschaften des Schmierstoffs getroffen werden.Characteristics of the magnetic particles incorporated in the respective lubricant can be used to make a statement about the safety-relevant properties of the lubricant.

Die Möglichkeit zur Ermittlung derartiger Kenngrößen vor Ort ist daher erstrebenswert. The ability to determine such characteristics on site is therefore desirable.

Die Detektion von magnetischen Partikeln selbst ist aus anderen Anwendungen durchaus bekannt. So beschreibt zum Beispiel die US 8 728 825 B2 einen auf dem GMR-Effekt (GMR: Giant Magneto Resistance - Riesenmagnetowiderstand) beruhenden magnetoresistiven Biosensor zum Detektieren von kleinen magnetischen Partikeln, die biologischen Molekülen anhaften. Die magnetischen Partikel können als eine Art magnetische Marker der The detection of magnetic particles themselves is well known from other applications. For example, US 8,728,825 B2 describes one on the GMR effect (GMR: Giant Magneto Resistance magnetoresistive biosensor for detecting small magnetic particles adhering to biological molecules. The magnetic particles can act as a kind of magnetic marker

biologischen Moleküle aufgefasst werden. Sie sind zum Beispiel superparamagnetische Partikel mit wohldefinierten Eigenschaften und werden auch als„Beads“ bezeichnet. biological molecules. They are, for example, superparamagnetic particles with well-defined properties and are also referred to as "beads".

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen zur Detektion mindestens einer Kenngröße von in einen Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikeln bereitzustellen, die eine simpel durchführbare Messung ermöglichen. It is the object of the invention to provide measures for the detection of at least one characteristic of magnetic particles incorporated in a lubricant, which permit a measurement which is simple to carry out.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung zur Detektion mindestens einer Kenngröße von in einen Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikeln ist vorgesehen, dass die Detektionsvorrichtung die folgenden Komponenten aufweist: In the detection device according to the invention for detecting at least one parameter of magnetic particles incorporated in a lubricant, it is provided that the detection device has the following components:

(a) eine Aufhahmeeinheit, in der ein Aufnahmeraum für eine Probe des Schmierstoffs ausgebildet ist,  (A) a receiving unit in which a receiving space for a sample of the lubricant is formed,

(b) eine Magneteinheit zur gezielten magnetischen Beeinflussung der magnetischen Partikel einer in den Aufhahmeraum eingebrachten Probe mittels eines von der Magneteinheit generierten veränderbaren Magnetfeldes, welches den Aufhahmeraum durchdringt,  (B) a magnet unit for the targeted magnetic influence of the magnetic particles of a sample introduced into the receiving space by means of a variable magnetic field generated by the magnet unit, which penetrates the receiving space,

(c) einen XMR-Sensor zum Messen der magnetischen Flussdichte m im Aufhahmeraum und (c) an XMR sensor for measuring the magnetic flux density m in the receiving space and

(d) eine Auswerteeinheit zur Ermittlung der Kenngröße aus dem Sensorsignal des XMR- Sensors. Die Kenngröße der Partikel ist insbesondere eine Partikeldichte der magnetischen Partikel. Der XMR-Sensor kann auf jedem unter dem Begriff XMR (X-Magneto-Resistive) zusammengefassten magneto-resistiven Effekt beruhen. Dies sind die folgenden Sensortypen: Giant Magneto-Resistive (GMR: Riesenmagnetowiderstand), Anisotropie Magneto-Resistive (AMR), Colossal Magneto-Resistive (CMR), Tunneling Magneto-Resistive (TMR) und Extraordinary Magneto-Resistive (EMR) Sensoren. Die Verwendung eines GMR-Sensors zur Detektion mindestens einer Kenngröße von magnetischen Partikeln an sich ist - wie eingangs erwähnt - bekannt. Die erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung ermöglicht es nun die Kenngrößen von magnetischen Partikeln, die in einen Schmierstoff eingebunden sind, auf einfache Weise vor Ort relativ genau zu ermitteln. Die Detektionsvorrichtung ist dazu eine mobile Detektionsvorrichtung, insbesondere eine tragbare Detektionsvorrichtung. (D) an evaluation unit for determining the characteristic from the sensor signal of the XMR sensor. The parameter of the particles is in particular a particle density of the magnetic particles. The XMR sensor can be based on any magneto-resistive effect summarized under the term XMR (X-Magneto-Resistive). These are the following sensor types: Giant Magneto-Resistive (GMR), Anisotropic Magneto-Resistive (AMR), Colossal Magneto-Resistive (CMR), Tunneling Magneto-Resistive (TMR) and Extraordinary Magneto-Resistive (EMR) Sensors. The use of a GMR sensor for the detection of at least one characteristic of magnetic particles per se is - as mentioned - known. The detection device according to the invention now makes it possible to determine the characteristics of magnetic particles that are incorporated in a lubricant in a simple manner on site relatively accurately. The detection device is for this purpose a mobile detection device, in particular a portable detection device.

Gemäß einer Alternative der Erfindung weist die Detektionsvorrichtung zwei XMR-Sensoren auf, wovon einer die magnetische Flussdichte m der Probe im Aufnahmeraum misst und der andere als Referenzsensor„vom Einfluss der Probe abgekoppelt ist“. According to an alternative of the invention, the detection device has two XMR sensors, one of which measures the magnetic flux density m of the sample in the receiving space and the other is "uncoupled from the influence of the sample" as a reference sensor.

Gemäß einer weiteren Alternative der Erfindung ist die Aufhahmeeinheit abnehmbar und/oder austauschbar am Rest der Detektionsvorrichtung befestigt. Eine derartige Ausgestaltung der Detektionsvorrichtung erlaubt eine bequeme Durchführung einer Messung der magnetischen Flussdichte m mit Probe und einer Referenzmessung der magnetischen Flussdichte m ohne Probe. According to a further alternative of the invention, the receiving unit is detachably and / or replaceably attached to the remainder of the detection device. Such an embodiment of the detection device allows a convenient implementation of a measurement of the magnetic flux density m with sample and a reference measurement of the magnetic flux density m without a sample.

Diese Detektionsvorrichtung erlaubt eine später beschriebene Verwendung zur Ermittlung eines momentanen Ist-Zustandes eines Schmierstoffs im Gebrauch. This detection device allows a later described use for determining a current actual state of a lubricant in use.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the

Magneteinheit eine Magneteinheit für ein gezieltes Durchfahren einer Magnetfeldstärke- Schleife zur Aufnahme einer Hysteresekurve mittels des XMR-Sensors ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Aufnahmeeinheit derart eingerichtet ist, dass mittels Rakeltechnik eine wohldefinierte Probe in den Aufhahmeraum einbringbar ist. Die Magnet unit is a magnet unit for a targeted passage through a magnetic field strength loop for receiving a hysteresis curve by means of the XMR sensor. It is preferably provided that the receiving unit is set up such that a well-defined sample can be introduced into the receiving space by means of doctor blade technology. The

Aufhahmeeinheit bildet dazu beispielsweise eine trogformige Begrenzung des Aufhahmeeinheit forms, for example, a trogformige limitation of

Aufhahmeraums mit ebenem Randbereich, über dem man mit einer entsprechenden Rakel streichen kann, um den Aufhahmeraum bis zum Rand mit Schmierstoff zu füllen. Die resultierende Probe nimmt den Aufhahmeraum dann vollständig ein. Storage room with a flat edge area, over which one with a suitable squeegee can stroke to fill the receiving space to the edge with lubricant. The resulting sample then completely occupies the holding space.

Die Detektionsvorrichtung weist bevorzugt ein Gehäuse auf, welches mindestens eine der Komponenten (i) XMR-Sensor, (ii) Auswerteeinheit und (iii) Magneteinheit einhaust. Bevorzugt haust das Gehäuse zumindest den XMR-Sensor und die Auswerteeinheit ein. The detection device preferably has a housing which houses at least one of the components (i) XMR sensor, (ii) evaluation unit and (iii) magnet unit. Preferably, the housing houses at least the XMR sensor and the evaluation unit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die magnetischen Partikel ferromagnetische Partikel und/oder superparamagnetische Partikel sind. Derartige Partikel finden in der Regel Anwendung in Schmierstoffen. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the magnetic particles are ferromagnetic particles and / or superparamagnetic particles. Such particles are generally used in lubricants.

Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Auswerteeinheit eingerichtet ist, die Kenngrößen von gleichzeitig in der Probe vorhandener ferromagnetischer Partikel und It is advantageously provided that the evaluation unit is set up, the characteristics of simultaneously present in the sample ferromagnetic particles and

superparamagnetische Partikel getrennt zu ermitteln. Separate superparamagnetic particles.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die magnetischen Partikel eine Partikelgröße im sub-Mikrometerbereich, insbesondere im Nanometerbereich, aufweisen. Unter dem Begriff sub-Mikrometerbereich sind insbesondere Abmessungen der Partikel zu verstehen, die kleiner als 1 Mikrometer (1 pm) sind. According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the magnetic particles have a particle size in the sub-micrometer range, in particular in the nanometer range. The term sub-micrometer range is to be understood as meaning, in particular, dimensions of the particles which are smaller than 1 micron (1 pm).

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer Detektionsvorrichtung zur Detektion mindestens einer Kenngröße von magnetischen Partikeln, insbesondere einer Partikeldichte dieser Partikel, in einem Schmierstoff ist vorgesehen, dass die Detektionsvorrichtung als vorstehend genannte Detektionsvorrichtung ausgebildet ist. In the inventive use of a detection device for detecting at least one characteristic of magnetic particles, in particular a particle density of these particles, in a lubricant is provided that the detection device is designed as the above-mentioned detection device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung ist vorgesehen, dass zur Ermittlung eines momentanen Ist-Zustandes des Schmierstoffs im Gebrauch in diesem Schmierstoff eine vorgegebene Zahl bzw. Konzentration und Art von magnetischen Partikeln gebrauchsunabhängig eingebunden ist, wobei über die mittels der Detektionsvorrichtung ermittelte Kenngröße auf den Ist-Zustand des Schmierstoffs geschlossen wird. Die im Schmierstoff gebrauchsunabhängig (also auch schon vor Gebrauch) eingebundenen magnetischen Partikel sind eine Art Sensor für bestimmte äußere Einflüsse auf den Schmierstoff, die sich kritisch auf dessen Zustand auswirken. Diese Einflüsse sind beispielsweise (a) ein chemischer Einfluss, der einen Oxidationsprozess bei den magnetischen Partikeln bewirkt, (b) ein Temperatureinfluss, insbesondere ein Überhitzen des According to a preferred embodiment of the use according to the invention it is provided that for determining a current actual state of the lubricant in use in this lubricant, a predetermined number or concentration and type of magnetic particles is integrated independent of use, via the means of Detection device determined characteristic is closed to the actual state of the lubricant. The magnetic particles that are used in the lubricant regardless of use (ie even before use) are a type of sensor for certain external influences on the lubricant, which critically affect its condition. These influences are for example (a) a chemical influence, which causes an oxidation process with the magnetic particles, (b) a temperature influence, in particular an overheating of the

Schmierstoffes, der sich auf eine Magnetisierung der magnetischen Partikel auswirkt, (c) der Einfluss starker Magnetfelder, der die magnetischen Partikel Clustern lässt, etc. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes System zur Ermittlung eines momentanen Ist-Zustandes eines Schmierstoffs im Gebrauch, mit Schmierstoff, in den eine vorgegebene Zahl bzw. Konzentration und Art von magnetischen Partikeln gebrauchsunabhängig eingebunden ist und mit einer vorstehend genannten Detektionsvorrichtung zur Detektion mindestens einer Kenngröße der in den Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikel. Dieser Bausatz (Kit-of-Parts) erlaubt die vorstehend genannte Verwendung zur Ermittlung eines momentanen Ist-Zustandes des Schmierstoffs im Gebrauch. Lubricant, which affects magnetization of the magnetic particles, (c) the influence of strong magnetic fields, which makes the magnetic particles clusters, etc. The invention further relates to a corresponding system for determining a current actual state of a lubricant in use, with lubricant in which a predetermined number or concentration and type of magnetic particles is integrated independent of use and with an aforementioned detection device for detecting at least one characteristic of the magnetic particles incorporated in the lubricant. This kit (kit-of-parts) allows the above-mentioned use to determine a current actual state of the lubricant in use.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Detektion mindestens einer Kenngröße von in einen Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikeln, insbesondere einer Partikeldichte, sind die folgenden Schritte vorgesehen: In the method according to the invention for the detection of at least one parameter of magnetic particles incorporated in a lubricant, in particular a particle density, the following steps are provided:

(a) Einbringen einer Probe des Schmierstoffs in einen Aufhahmeraum,  (a) introducing a sample of the lubricant into a receiving space,

(b) gezieltes magnetisches Beeinflussen der magnetischen Partikel der in den Aufhahmeraum eingebrachten Probe mittels eines veränderbaren Magnetfeldes H, welches den  (B) targeted magnetic influencing of the magnetic particles of the introduced into the receiving space sample by means of a variable magnetic field H, which the

Aufnahmeraum durchdringt, Penetration space penetrates,

(c) Messen der magnetischen Flussdichte m im Aufnahmeraum mittels eines XMR-Sensors bei zumindest zwei unterschiedlichen Magnetfeldeinstellungen und (c) measuring the magnetic flux density m in the receiving space by means of an XMR sensor in at least two different magnetic field settings and

(d) Ermitteln der Kenngröße aus dem Sensorsignal des XMR-Sensors. Bei dem Detektionsverfahren ist vorgesehen, dass eine Messung der magnetischen (d) determining the characteristic from the sensor signal of the XMR sensor. In the detection method it is provided that a measurement of the magnetic

Flussdichte m mit Probe und eine Referenzmessung der magnetischen Flussdichte m ohne Probe durchgeführt wird. Die Messung mit Probe wird anschließend ins Verhältnis zur Messung ohne Probe gesetzt. Im einfachsten Fall wird eine Differenzmessung vorgenommen. Auf diese Weise können mögliche magnetische Störeinflüsse eliminiert werden. Flux density m with sample and a reference measurement of the magnetic flux density m without a sample is performed. The measurement with sample is then set in relation to the measurement without sample. In the simplest case, a difference measurement is made. In this way possible magnetic interference can be eliminated.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die gezielte magnetische Beeinflussung der magnetischen Partikel ein gezieltes Durchfahren einer Magnetfeld- Schleife und das Messen der magnetischen According to a preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that the targeted magnetic influence of the magnetic particles targeted passing through a magnetic field loop and measuring the magnetic

Flussdichte m ein Aufnehmen einer entsprechenden Hysteresekurve mittels des XMR-Sensors ist. Flux density m is a picking up of a corresponding hysteresis curve by means of the XMR sensor.

Die Erfindung betrifft schließlich noch ein Computerprogrammprodukt umfassend Finally, the invention also relates to a computer program product comprising

Programmteile, die in einem Prozessor einer computerbasierten Steuer- und Auswerteeinheit geladen zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens eingerichtet sind. Program parts which are set up in a processor of a computer-based control and evaluation unit for carrying out the aforementioned method.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to a preferred embodiment, wherein the features shown below, both individually and in combination may represent an aspect of the invention. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Detektionsvorrichtung zur Detektion mindestens einer Kenngröße von in einem Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikeln gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und Fig. 1 is a schematic representation of a detection device for detecting at least one characteristic of embedded in a lubricant magnetic particles according to a preferred embodiment of the invention and

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen aktiven Sensorbereich eines als GMR-Sensor ausgebildeten XMR-Sensors der Detektionsvorrichtung. Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Detektionsvorrichtung 10 zur Detektion mindestens einer Kenngröße von in einen Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikeln. Die gezeigte Detektionsvorrichtung 10 kann dabei grob in fünf Hauptkomponenten unterteilt werden. Dieses sind: (a) eine Aufhahmeeinheit 12 in der ein Aufnahmeraum 14 für eine Probe 16 des Schmierstoffs ausgebildet ist, (b) eine Magneteinheit 18 zur gezielten magnetischen Beeinflussung der magnetischen Partikel 20, 22 der in den Aufnahmeraum eingebrachten Probe 16 mittels eines von der Magneteinheit 18 generierten veränderbaren Magnetfeldes, welches den Aufnahmeraum 14 durchdringt, (c) ein als GMR- Sensor ausgebildeten XMR-Sensor 24 zum Messen der magnetischen Flussdichte m im 2 shows a plan view of an active sensor region of an XMR sensor of the detection device designed as a GMR sensor. 1 shows a schematic representation of a detection device 10 for detecting at least one characteristic of magnetic particles incorporated in a lubricant. The detection device 10 shown can be roughly divided into five main components. These are: (a) a receiving unit 12 in which a receiving space 14 for a sample 16 of the lubricant is formed, (b) a magnet unit 18 for targeted magnetic influencing of the magnetic particles 20, 22 of the introduced into the receiving space sample 16 by means of one of Magnetic unit 18 generated variable magnetic field, which penetrates the receiving space 14, (c) designed as a GMR sensor XMR sensor 24 for measuring the magnetic flux density m in

Aufhahmeraum 14, (d) eine computerbasierte Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 mit einer Steuereinheit 28 (auch Steuergerät oder Control Unit genannt) zur Steuerung des Aufhahmeraum 14, (d) a computer-based control and evaluation 26 with a control unit 28 (also called control unit or control unit) for controlling the

Detektionsprozesses der Detektionsvorrichtung 10 sowie eine Auswerteeinheit 30 zur Ermittlung der Kenngröße aus dem Sensorsignal des XMR-Sensors 24 und (e) ein - vorzugsweise öffenbares - Gehäuse 32, welches den XMR-Sensor 24, und die Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 einhaust. Die genannten Einheiten 28, 30 der computerbasierten Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 sind im wesentlichen Softwaremodule. Detection process of the detection device 10 and an evaluation unit 30 for determining the characteristic from the sensor signal of the XMR sensor 24 and (e) a - preferably openable - housing 32, which einhaust the XMR sensor 24, and the control and evaluation 26. The mentioned units 28, 30 of the computer-based control and evaluation device 26 are essentially software modules.

Prinzipiell kann die Aufhahmeeinheit 12 ebenfalls innerhalb des Gehäuses 32 angeordnet sein oder auch vom Gehäuse 32 gebildet werden. Im gezeigten Beispiel ist die Aufnahmeeinheit 12 jedoch abnehmbar beziehungsweise austauschbar am Gehäuse 32 befestigt. Die In principle, the receiving unit 12 may also be disposed within the housing 32 or be formed by the housing 32. In the example shown, however, the receiving unit 12 is detachably or exchangeably attached to the housing 32. The

Aufhahmeeinheit 12 ist dabei derart aus gestaltet, dass mittels Rakeltechnik eine  Aufhahmeeinheit 12 is designed in such a way that by means Rakeltechnik a

wohldefinierte Probe 16 in den Aufhahmeraum 14 einbringbar ist. Die Aufnahmeeinheit 12 bildet dazu eine trogformige Begrenzung des Aufhahmeraums 12 mit ebenem Randbereich 34, über dem man mit einem entsprechenden Rakel 36 streichen kann, um den well-defined sample 16 in the receiving space 14 can be introduced. The receiving unit 12 forms a trough-shaped boundary of the receiving space 12 with a flat edge region 34, over which one can stroke with a corresponding doctor blade 36 to the

Aufhahmeraum 14 bis zum Rand mit Schmierstoff zu füllen. Die resultierende Probe 16 nimmt den Aufnahmeraum 14 dann vollständig ein. To fill the receiving space 14 to the edge with lubricant. The resulting sample 16 then completely occupies the receiving space 14.

Die Magneteinheit 18 weist einen Elektromagneten 38 auf, der bei der Messung von der Steuereinheit 28 der Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 angesteuert wird. Dank dieser Ansteuerung kann die Magneteinheit 18 für ein gezieltes Durchfahren einer The magnet unit 18 has an electromagnet 38, which is actuated by the control unit 28 of the control and evaluation device 26 during the measurement. thanks to this Control, the magnet unit 18 for a targeted driving through a

Magnetfeldstärke-Schleife zur Aufnahme einer Hysteresekurve mittels des XMR-Sensors 24 genutzt werden. Im allereinfachsten Fall werden nur zwei wohldefinierte Punkte auf der Hysteresekurve angefahren und aus den Messungen der magnetischen Flussdichte m bei diesen Punkten die Kenngröße der in dem Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikel 20, 22 bestimmt. Die Magneteinheit 18 ist im Beispiel fest am beziehungsweise im Gehäuse 32 montiert sein. In einer alternativen Ausgestaltung der Detektionsvorrichtung 10 ist auch die Magneteinheit 18 abnehmbar beziehungsweise austauschbar am/im Gehäuse 32 befestigt (nicht gezeigt). Die so aus gestaltete Magneteinheit 18 wird auch als Magnetaufsatz bezeichnet. Magnetic field strength loop for receiving a hysteresis curve by means of the XMR sensor 24 are used. In the simplest case, only two well-defined points are approached on the hysteresis curve and from the measurements of the magnetic flux density m at these points the characteristic of the magnetic particles 20, 22 incorporated in the lubricant is determined. In the example, the magnet unit 18 is fixedly mounted on or in the housing 32. In an alternative embodiment of the detection device 10, the magnet unit 18 is also detachably or exchangeably attached to / in the housing 32 (not shown). The so-designed magnetic unit 18 is also referred to as a magnetic attachment.

Im gezeigten Beispiel weist der Elektromagnet 38 ein Spulenpaar 40 auf. Die Spulen des Spulenpaars 40 können dabei als Luftspulen oder als Spulen mit ferromagnetischem Kem ausgebildet sein. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 ein Netzteil 42 für die Spulen des Spulenpaares 40. Das Netzteil 42 wie auch die Auswerteeinheit 30 werden von der In the example shown, the electromagnet 38 has a coil pair 40. The coils of the coil pair 40 may be formed as air coils or as coils with ferromagnetic Kem. Furthermore, the device 10 comprises a power supply 42 for the coils of the coil pair 40. The power supply 42 as well as the evaluation unit 30 are of the

Steuereinheit 28 angesteuert (Pfeile). Die Auswerteeinheit 30 kommuniziert mit dem Sensor 24 (Doppelpfeil) und einer Ausgabe-Schnittstelle 44 (Doppelpfeil), zum Beispiel einem HMI- Interface wie einem Display, etc. Neben dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau, bei dem das Magnetfeld bezüglich des XMR-Sensors 24 ein in-plane Feld ist, ist auch ein Aufbau möglich und durchaus auch erstrebenswert, bei dem das von der Magneteinheit 18 generierte Magnetfeld ein zum Sensor 24 senkrechtes Feld ist. Ein derartiges Magnetfeld lässt sich einfach mit einem Permanentmagneten generieren, den man unter den Sensor 24 schiebt. Die unterschiedlichen Magnetfeldeinstellungen lassen sich bei diesem Aufbau zum Beispiel durch Entfernen und/oder Austauschen des  Control unit 28 activated (arrows). The evaluation unit 30 communicates with the sensor 24 (double arrow) and an output interface 44 (double arrow), for example an HMI interface such as a display, etc. In addition to the structure shown in FIG. 1, in which the magnetic field with respect to the XMR Sensor 24 is an in-plane field, a structure is also possible and quite desirable, in which the magnetic field generated by the magnet unit 18 is a perpendicular to the sensor 24 field. Such a magnetic field can be easily generated with a permanent magnet, which is pushed under the sensor 24. The different magnetic field settings can be in this structure, for example, by removing and / or replacing the

Permanentmagneten erzielen. Achieve permanent magnets.

Der XMR-Sensor 24 kann auf jedem unter dem Begriff XMR (X-Magneto-Resistive) zusammengefassten magneto-resistiven Effekten beruhen. Neben dem GMR-Sensor sind dies Sensoren, die auf folgenden Effekten beruhen: Anisotropie Magneto-Resistive (AMR), Colossal Magneto-Resistive (CMR), Tunneling Magneto-Resistive (TMR) und das The XMR sensor 24 may be based on any magneto-resistive effects summarized by the term XMR (X-Magneto-Resistive). Besides the GMR sensor, these are Sensors based on the following effects: Anisotropy Magneto-Resistive (AMR), Colossal Magneto-Resistive (CMR), Tunneling Magneto-Resistive (TMR) and the

Extraordinary Magneto-Resistive (EMR). Besonders bevorzugt werden GMR- und TMR- Sensoren. Extraordinary Magneto-Resistive (EMR). Especially preferred are GMR and TMR sensors.

Der als GMR-Sensor ausgebildete XMR-Sensor 24 aus dem Beispiel besteht insbesondere aus einem Kobalt (Co)-Kupfer (Cu) GMR Schichtsystem, bei der die Cu-Schichtdicke so gewählt ist, dass sie beim ersten antiferromagnetischen RKKY-Maximum koppelt. Die Stapelfolge ergibt sich wie folgt: Substrat/(Co 3nm/Cu ~l nm)39/Co 3nm/Ru 3nm. The XMR sensor 24 constructed as a GMR sensor from the example consists in particular of a cobalt (Co) copper (Cu) GMR layer system in which the Cu layer thickness is selected such that it couples at the first antiferromagnetic RKKY maximum. The stacking sequence is as follows: substrate / (Co 3nm / Cu -1 nm) 39 / Co 3nm / Ru 3nm.

Die Fig. 2 zeigte den aktiven Sensorbereich 46 des GMR-Sensors 24. Der aktive FIG. 2 shows the active sensor region 46 of the GMR sensor 24. The active

Sensorbereich 46 besitzt eine Mäanderstruktur mit einer Leiterbahnbreite von 1 mhi und wird über vier Leiterbahnen 48, 50, 52, 54 kontaktiert. Über zwei der Leiterbahnen 48, 50 wird ein konstanter Strom eingespeist, während über zwei weitere Leiterbahnen 52, 54 der Sensor region 46 has a meander structure with a conductor width of 1 mhi and is contacted via four interconnects 48, 50, 52, 54. About two of the tracks 48, 50, a constant current is fed, while two further tracks 52, 54 of the

Spannungsabfall über den Sensor 24 gemessen wird. Die entsprechende Widerstandsmessung ist also, wie üblich, als Vierpunktmessung realisiert, bei der Stromquelle und Voltage drop across the sensor 24 is measured. The corresponding resistance measurement is thus, as usual, realized as a four-point measurement, at the power source and

Spannungsabgriff separate Kontaktpunkte haben. Die Stromquelle ist bevorzugt eine Voltage tap have separate contact points. The power source is preferably one

Konstantstromquelle. Um Leckströme zu verhindern, wird der GMR-Sensor 24, Constant current source. To prevent leakage currents, the GMR sensor 24,

ausgenommen der Kontaktpads, mit einer Ta202 Schicht passiviert, dessen Schichtdicke kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser sein sollte, Beim in Fig. 2 gezeigten Sensor 24 beträgt die Ta205 Schicht 10 nm für magnetische Partikel 20, die als Co Nanopartikel mit einem Durchmesser von etwa 20 nm ausgebildet sind. except the contact pads, passivated with a Ta 2 0 2 layer whose layer thickness should be smaller than the average particle diameter, In the sensor 24 shown in Fig. 2, the Ta 2 0 5 layer 10 nm for magnetic particles 20, which as Co nanoparticles with a diameter of about 20 nm are formed.

Die Größe des aktiven Sensorbereichs 44 (also der Mäanderfläche) und die Strukturbreite muss den Konzentrationsbereichen und verwendeten magnetischen Partikeln 20, 22 angepasst werden. Bei gegebener Messfläche muss das Messsignal für verschiedene The size of the active sensor region 44 (ie the meander surface) and the structure width must be adapted to the concentration ranges and magnetic particles 20, 22 used. For a given measuring surface, the measuring signal must be different

Partikelkonzentrationen im Schmierstoff zur Qualitätsbestimmung geeicht werden. Zur Ermittlung der Qualität der Partikeldispersion im Schmierstoff, die zur Eichung notwendig ist, erfolgt dann über ein Dual Beam FIB System (FIB: Focused Ion Beam). Es ergibt sich das folgende Grundprinzip des Detektionsverfahrens: Particle concentrations in the lubricant are calibrated for quality determination. To determine the quality of the particle dispersion in the lubricant, which is necessary for calibration, then takes place via a dual beam FIB system (FIB: Focused Ion Beam). This results in the following basic principle of the detection method:

Zunächst wird eine wohldefinierte Probe 16 des Schmierstoffs in den Aufhahmeraum 14 eingebracht, anschließend werden die magnetischen Partikel 20, 22 der in den Aufhahmeraum 14 eingebrachten Probe 16 mittels eines veränderbaren Magnetfeldes H, welches den Aufhahmeraum 14 durchdringt, gezieltes magnetisch beeinflusst, dabei wird die magnetische Flussdichte m im Aufnahmeraum 14 mittels des XMR-Sensors 24 bei zumindest zwei unterschiedlichen Magnetfeldeinstellungen gemessen und aus dem Sensorsignal des XMR- Sensors 24 schließlich die Kenngröße der im Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikeln 20, 22 ermittelt. First, a well-defined sample 16 of the lubricant is introduced into the receiving space 14, then the magnetic particles 20, 22 of the introduced into the receiving space 14 sample 16 by means of a variable magnetic field H, which penetrates the receiving space 14, targeted magnetically influenced, while the magnetic Melted flux density m in the receiving space 14 by means of the XMR sensor 24 at least two different magnetic field settings and finally determined from the sensor signal of the XMR sensor 24, the characteristic of the magnetic particles incorporated in the lubricant 20, 22.

Um möglich Störgrößen herausrechnen zu können, wird dieses Grundprinzip wie folgt ergänzt: In order to be able to calculate possible disturbance variables, this basic principle is supplemented as follows:

Es wird das Differenzsignal zwischen dem XMR-Sensor 24 ohne Schmierstoff-Probe 16 und dem XMR-Sensor 24 mit Schmierstoff-Probe 16 einmal ohne den Magnetaufsatz 18 und einmal mit dem Magnetaufsatz 18 gemessen. Das Differenzsignal kann auf verschiedene Weisen gemessen werden: The difference signal between the XMR sensor 24 without lubricant sample 16 and the XMR sensor 24 with lubricant sample 16 is measured once without the magnetic attachment 18 and once with the magnetic attachment 18. The difference signal can be measured in different ways:

- Die Sensoren 24 können ohne Partikel einmal ohne und einmal mit Magnetaufsatz 18 gemessen und die Werte gespeichert werden. Danach werden diese Messungen für dieselben Sensoren 24 mit aufgetragener Schmierstoff-Probe 16 durchgeführt. The sensors 24 can be measured without particles once and once with magnetic attachment 18 and the values are stored. Thereafter, these measurements are performed for the same sensors 24 with applied lubricant sample 16.

Anschließend werden die Messergebnisse für den Sensor 24 mit Schmierstoff-Probe 16 von den gespeicherten Messergebnissen ohne Schmierstoff-Probe 16 abgezogen.  Subsequently, the measurement results for the sensor 24 with lubricant sample 16 are subtracted from the stored measurement results without lubricant sample 16.

- Ein Sensor 24 wird bedeckt, während ein Referenzsensor 24 von einer Schutzschicht bedeckt ist, sodass keine Streufelder den Referenzsensor 24 erreichen. Auch hier wird einmal ohne und einmal mit Magnetaufsatz 18 gemessen. Die Partikelkonzentration ist proportional zur Größe des Differenzsignals zwischen unbeschichtetem und beschichtetem XMR-Sensor 24. A sensor 24 is covered while a reference sensor 24 is covered by a protective layer so that no stray fields reach the reference sensor 24. Again, once without and once measured with magnetic attachment 18. The particle concentration is proportional to the magnitude of the difference signal between uncoated and coated XMR sensor 24.

Bezugszeichen reference numeral

10 Detektionsvorrichtung 10 detection device

12 Aufhahmeeinheit  12 receiving unit

14 Aufhahmeraum 14 storage room

16 Probe  16 sample

18 Magneteinheit  18 magnet unit

20 ferromagnetische Partikel 20 ferromagnetic particles

22 superparamagnetische Partikel 24 XMR-Sensor 22 superparamagnetic particles 24 XMR sensor

26 Steuer- und Auswerteeinrichtung 26 control and evaluation device

28 Steuereinheit 28 control unit

30 Auswerteeinheit  30 evaluation unit

32 Gehäuse  32 housing

34 Randbereich (Aufnahmeeinheit)34 edge area (recording unit)

36 Rakel 36 squeegee

38 Elektromagnet  38 electromagnet

40 Spulenpaar  40 coil pairs

42 Netzteil  42 power supply

44 Ausgabe-Interface 44 output interface

46 aktiver Sensorbereich  46 active sensor area

48 Leiterbahn  48 trace

50 Leiterbahn  50 trace

52 Leiterbahn  52 trace

54 Leiterbahn 54 trace

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims 1. Detektionsvorrichtung (10) zur Detektion mindestens einer Kenngröße von in einen Schmierstoff eingebundenen magnetischen Partikeln (20, 22), insbesondere einer Partikeldichte, wobei 1. A detection device (10) for detecting at least one characteristic of embedded in a lubricant magnetic particles (20, 22), in particular a particle density, wherein die Detektionsvorrichtung (10) die folgenden Komponenten (12, 18, 24, 30) umfasst: eine Aufhahmeeinheit (12) in der ein Aufhahmeraum (14) für eine Probe (16) des Schmierstoffs ausgebildet ist,  the detection device (10) comprises the following components (12, 18, 24, 30): a receiving unit (12) in which a receiving space (14) for a sample (16) of the lubricant is formed, eine Magneteinheit (18) zur gezielten magnetischen Beeinflussung der magnetischen Partikel (20, 22) der in den Aufnahmeraum eingebrachten Probe (16) mittels eines von der Magneteinheit (18) generierten veränderbaren Magnetfeldes, welches den  a magnet unit (18) for selectively influencing magnetically the magnetic particles (20, 22) of the sample (16) introduced into the receiving space by means of a variable magnetic field generated by the magnet unit (18), which magnet Aufhahmeraum (14) durchdringt,  Receiving space (14) penetrates, einen XMR-Sensor (24) zum Messen der magnetischen Flussdichte im  an XMR sensor (24) for measuring the magnetic flux density in Aufhahmeraum (14) und  Aufhahmeraum (14) and - eine Auswerteeinheit (30) zur Ermittlung der Kenngröße aus dem Sensorsignal desan evaluation unit (30) for determining the characteristic from the sensor signal of XMR-Sensors (24), XMR sensor (24), dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that die Detektionsvorrichtung (10) für eine Messung des Differenzsignals zwischen dem XMR-Sensor (24) mit Probe (16) und einem XMR-Sensor (24) ohne Probe (16) eingerichtet ist, wobei  the detection device (10) is arranged for measuring the difference signal between the XMR sensor (24) with sample (16) and an XMR sensor (24) without sample (16), wherein - die Detektionsvorrichtung (10) zwei XMR-Sensoren (24) aufweist, wovon der eine die magnetische Flussdichte m der Probe (16) im Aufnahmeraum (14) misst und der andere als Referenzsensor vom Einfluss der Probe (16) abgekoppelt ist und/oder die Aufnahmeeinheit (12) zur Durchführung einer Messung der magnetischen  - The detection device (10) comprises two XMR sensors (24), one of which measures the magnetic flux density m of the sample (16) in the receiving space (14) and the other is decoupled as a reference sensor from the influence of the sample (16) and / or the receiving unit (12) for performing a measurement of the magnetic Flussdichte m mit Probe (16) und einer Referenzmessung der magnetischen  Flux density m with sample (16) and a reference measurement of the magnetic Flussdichte m ohne Probe (16) abnehmbar und/oder austauschbar am Rest der  Flux density m without sample (16) removable and / or replaceable at the rest of the Detektionsvorrichtung (10) befestigt ist. Detection device (10) is attached. 2. Detektionsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Detection device according to claim 1, characterized in that the Magneteinheit (18) eine Magneteinheit (18) für ein gezieltes Durchfahren einer Magnetfeldstärke-Schleife zur Aufnahme einer Hysteresekurve mittels des XMR- Sensors (24) ist.  Magnet unit (18) is a magnet unit (18) for a targeted passage through a magnetic field strength loop for receiving a hysteresis curve by means of the XMR sensor (24). 3. Detektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhahmeeinheit (12) derart eingerichtet ist, dass mittels Rakeltechnik eine wohldefinierte Probe (16) in den Aufnahmeraum (14) einbringbar ist. 3. Detection device according to claim 1 or 2, characterized in that the receiving unit (12) is arranged such that by means of doctor blade technique a well-defined sample (16) in the receiving space (14) can be introduced. 4. Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Partikel (20, 22) ferromagnetische Partikel (20) und/oder superparamagnetische Partikel (22) sind. 4. Detection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the magnetic particles (20, 22) are ferromagnetic particles (20) and / or superparamagnetic particles (22). 5. Detektionsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die 5. Detection device according to claim 4, characterized in that the Auswerteeinheit (30) eingerichtet ist, die Kenngrößen von gleichzeitig in der Probe (16) vorhandener ferromagnetischer Partikel (20) und superparamagnetische Partikel (22) getrennt zu ermitteln.  Evaluation unit (30) is arranged to separately determine the characteristics of simultaneously present in the sample (16) of ferromagnetic particles (20) and superparamagnetic particles (22). 6. Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Partikel (20, 22) eine Partikelgröße im sub-Mikrometerbereich, insbesondere im Nanometerbereich, aufweisen. 6. Detection device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic particles (20, 22) have a particle size in the sub-micrometer range, in particular in the nanometer range. 7. Verwendung einer Detektionsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Detektion mindestens einer Kenngröße von magnetischen Partikeln (20, 22), insbesondere einer Partikeldichte, in einem Schmierstoff. 7. Use of a detection device (10) according to any one of claims 1 to 6 for the detection of at least one characteristic of magnetic particles (20, 22), in particular a particle density, in a lubricant. 8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung eines momentanen Ist-Zustandes des Schmierstoffs im Gebrauch in diesem Schmierstoff magnetische Partikeln (20, 22) vorgegebener Art und Konzentration gebrauchsunabhängig eingebunden sind, wobei über die mittels der 8. Use according to claim 7, characterized in that for determining a current actual state of the lubricant in use in this lubricant magnetic particles (20, 22) of predetermined type and concentration are independent of use involved, using the means of Detektionsvorrichtung (10) ermittelte Kenngröße auf den Ist-Zustand des  Detection device (10) determined characteristic to the actual state of Schmierstoffs geschlossen wird.  Lubricant is closed. 9. System zur Ermittlung eines momentanen Ist-Zustandes eines Schmierstoffs im 9. System for determining a current actual state of a lubricant in the Gebrauch, mit  Use, with Schmierstoff, in den magnetische Partikel (20, 22) vorgegebener Art und  Lubricant, in the magnetic particles (20, 22) of predetermined type and Konzentration gebrauchsunabhängig eingebunden sind und  Concentration are independent of use involved and einer Detektionsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Detektion mindestens einer Kenngröße der in den Schmierstoff eingebundenen magnetischen A detection device (10) according to any one of claims 1 to 6 for detecting at least one characteristic of the magnetic incorporated in the lubricant Partikel (20, 22). Particles (20, 22). 10. Verfahren zur Detektion mindestens einer Kenngröße von in einen Schmierstoff 10. A method for detecting at least one characteristic of in a lubricant eingebundenen magnetischen Partikeln (20 ,22), insbesondere einer Partikeldichte, mit den Schritten:  integrated magnetic particles (20, 22), in particular a particle density, with the steps: Einbringen einer Probe (16) des Schmierstoffs in einen Aufhahmeraum (14), gezieltes magnetisches Beeinflussen der magnetischen Partikel (20, 22) der in den Aufhahmeraum (14) eingebrachten Probe (16) mittels eines veränderbaren  Introducing a sample (16) of the lubricant into a receiving space (14), targeted magnetic influencing of the magnetic particles (20, 22) of the sample (16) introduced into the receiving space (14) by means of a variable Magnetfeldes, welches den Aufnahmeraum (14) durchdringt,  Magnetic field, which penetrates the receiving space (14), - Messen der magnetischen Flussdichte im Aufhahmeraum (14) mittels mindestens eines XMR-Sensors (24) bei zumindest zwei unterschiedlichen - Measuring the magnetic flux density in the receiving space (14) by means of at least one XMR sensor (24) at least two different Magnetfeldeinstellungen und  Magnetic field settings and Ermitteln der Kenngröße aus dem Sensorsignal des mindestens einen XMR-Sensors (24),  Determining the parameter from the sensor signal of the at least one XMR sensor (24), gekennzeichnet durch  marked by eine Messung der magnetischen Flussdichte m mit Probe (16) und eine  a measurement of the magnetic flux density m with sample (16) and a Referenzmessung der magnetischen Flussdichte m ohne Probe, wobei die Messung mit Probe (16) anschließend ins Verhältnis zur Messung ohne Probe gesetzt wird und - die Detektionsvorrichtung (10) zwei XMR-Sensoren (24) aufweist, wovon der eine die magnetische Flussdichte m der Probe (16) im Aufnahmeraum (14) misst und der andere als Referenzsensor vom Einfluss der Probe (16) abgekoppelt ist und/oder die Aufnahmeeinheit (12) zur Durchführung einer Messung der magnetischen Reference measurement of the magnetic flux density m without sample, wherein the measurement with sample (16) is then set in relation to the measurement without sample and - The detection device (10) comprises two XMR sensors (24), one of which measures the magnetic flux density m of the sample (16) in the receiving space (14) and the other is decoupled as a reference sensor from the influence of the sample (16) and / or the receiving unit (12) for performing a measurement of the magnetic Flussdichte m mit Probe (16) und einer Referenzmessung der magnetischen  Flux density m with sample (16) and a reference measurement of the magnetic Flussdichte m ohne Probe (16) abnehmbar und/oder austauschbar am Rest der  Flux density m without sample (16) removable and / or replaceable at the rest of the Detektionsvorrichtung (10) befestigt ist.  Detection device (10) is attached. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gezielte magnetische Beeinflussung der magnetischen Partikel (20, 22) ein gezieltes Durchfahren einer Magnetfeld- Schleife und das Messen der magnetischen Flussdichte m ein Aufhehmen einer entsprechenden Hysteresekurve mittels des XMR-Sensors (24) ist. 11. The method according to claim 10, characterized in that the targeted magnetic influencing of the magnetic particles (20, 22) a targeted passage through a magnetic field loop and the measurement of the magnetic flux density m a Aufhehmen a corresponding hysteresis curve by means of the XMR sensor (24) is. 12. Computerprogrammprodukt umfassend Programmteile, die in einem Prozessor einer computerbasierten Steuer- und Auswerteeinrichtung (26) geladen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10 oder 11 eingerichtet sind. 12. Computer program product comprising program parts which are set up in a processor of a computer-based control and evaluation device (26) for carrying out the method according to claim 10 or 11.
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