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1. WO2021043550 - SENSORANORDNUNG ZUM DETEKTIEREN EINES ELEKTRISCHEN FELDS

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Beschreibung

Sensoranordnung zum Detektieren eines elektrischen Felds

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zum Detektieren eines elektrischen Felds.

Sensoren zum Bestimmen eines elektrischen Felds sind weitläu fig bekannt. Sie dienen etwa dazu, durch das elektrische Feld auf eine Spannung in einem elektrischen Leiter zu schließen und so etwa einzuschätzen, ob der Leiter spannungsfrei ist.

Es ist ferner bekannt, derartige Sensoren in mikromechani scher Bauweise, etwa als sogenannte MEMS-Sensoren, auszubil den.

Diesbezüglich beschreibt beispielsweise US 2011/241702 Al ei ne Sensoranordnung zur Erfassung eines elektrischen Felds. Diese Sensoranordnung kann eine Anordnung von MEMS-basierten resonanten Tunnelbauelementen enthalten. Eine Resonanz tunnelvorrichtung kann konfiguriert sein, um ein Resonanztun nelsignal in Reaktion auf das elektrische Feld zu erzeugen. Die Resonanztunnelvorrichtung kann mindestens einen Elektro-nenzustandsdefinierer enthalten, der auf Änderungen in min destens einer jeweiligen steuerbaren Eigenschaft des Elektro-nenzustandsdefinierers anspricht. Die Änderungen in der steu erbaren Charakteristik sind konfiguriert, um das Tunnelsignal zu beeinflussen. Eine Anregungsvorrichtung kann mit der Reso nanztunnelvorrichtung gekoppelt sein, um mindestens eine der Änderungen in der steuerbaren Charakteristik zu bewirken, die das Tunnelsignal beeinflussen. Eine Steuerung kann mit der Resonanztunnel-vorrichtung und der Erregungsvorrichtung ge koppelt sein, um die Änderungen der steuerbaren Charakteris tik gemäß einer automatisierten Steuerungsstrategie zu steu ern, die konfiguriert ist, um eine Auswirkung von Rauschen auf eine Messung des elektrischen Feldes zu reduzieren.

CN 106597065 betrifft ferner ein berührungsloses MEMS-Gleichstrom-Hochspannungselektroskop, das dadurch gekenn zeichnet ist, dass es eine MEMS-Wechselstrom-Gleichstrom-Erfassungssonde zum Erfassen des elektrischen Feldsignals in der Umgebung enthält; eine Signalerfassungs-einheit zum Emp fangen des elektrischen Feldsignals und Durchführen einer Rauschunterdrückung; einen Mikrocontroller, der das elektri sche Feldsignal nach dem Entrauschen empfängt und basierend auf dem elektrischen Feldsignal ein positives Signal oder ein negatives Signal erzeugt; und ein akustooptisches Alarmmodul zum Anzeigen des positiven oder negativen Signals. Das elekt rische MEMS-Feld realisiert die elektrische Felddetektion ba sierend auf dem Prinzip der Ladungserfassung und umfasst eine Erregerelektrode, eine Abschirmelektrode und eine Induktions elektrode.

Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen können jedoch noch weiteres Verbesserungspotential bieten, insbeson dere hinsichtlich einer verlässlichen Detektion des elektri schen Felds und hinsichtlich einer guten Langzeitstabilität des Sensors.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, durch welche zumin dest zum Teil eine verlässliche Detektion des elektrischen Felds und/oder eine gute Langzeitstabilität des Sensors er reicht werden kann.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß zumindest zum Teil durch eine Sensoranordnung mit den Merkmalen des An spruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß ferner zumindest zum Teil durch eine Verwendung mit den Merk malen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.

Beschrieben wird eine Sensoranordnung zum Detektieren eines durch einen insbesondere spannungsführenden elektrischen Lei ter hervorgerufenen elektrischen Felds, wobei die Sensoran ordnung ein Gehäuse aufweist, in dem eine mit dem elektri schen Leiter elektrisch leitend verbindbare Messelektrode an geordnet ist, wobei die Sensoranordnung ferner einen Sensor umfasst, mit dem ein von der Messelektrode ausgehendes bezie hungsweise hervorgerufenen elektrisches Feld detektierbar ist, wobei der Sensor mit einer auf einem Bezugspotential liegenden Elektrode, die auch als Bezugselektrode beziehungs weise Referenzelektrode bezeichnet werden kann, elektrisch verbindbar ist, wobei der Sensor in dem Gehäuse angeordnet ist, und wobei der Sensor ferner von außerhalb des Gehäuses für eine Datenkommunikation kontaktierbar ist.

Eine derartige Sensoranordnung erlaubt zumindest zum Teil ei ne verlässliche Detektion des elektrischen Felds und/oder ei ne gute Langzeitstabilität.

Die hier beschriebene Sensoranordnung dient insbesondere dem Detektieren eines durch einen elektrischen Leiter hervorgeru fenen elektrischen Felds. Ein elektrisches Feld wird dabei insbesondere dann hervorgerufen, wenn der Leiter Spannung führt. Durch die Detektion des elektrischen Felds kann wei terhin auf die am elektrischen Leiter anliegende Spannung ge schlossen werden. Dies kann oftmals wichtig sein, um etwa bei einem vorliegenden Leiter ermitteln zu können, ob der Leiter spannungslos ist oder ob etwa noch eine Spannung anliegt. Beispielsweise aber in keiner Weise beschränkend kann dies etwa wichtig sein bei Montagearbeiten oder bei Service-Arbeiten.

Die hier beschriebene Sensoranordnung umfasst ein Gehäuse, in dem eine mit dem elektrischen Leiter elektrisch leitend ver- bindbare Messelektrode angeordnet ist. Die Messelektrode ist somit bevorzugt mit dem elektrischen Leiter verbindbar bezie hungsweise verbunden. In letzterem Fall kann es beispielswei se vorgesehen sein, dass der Leiter durch das Gehäuse geführt wird beziehungsweise dass der Leiter zumindest zum Teil in nerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

Die Elektrode liegt somit auf dem gleichen elektrischen Po tential, wie der elektrische Leiter. Dadurch kann ein zu dem elektrischen Leiter entsprechendes elektrisches Feld von der Messelektrode ausgehen. Entsprechend kann das von der Mes selektrode ausgehende Feld detektiert und dadurch auf die in dem elektrischen Leiter vorliegende elektrische Spannung ge schlossen werden.

Hierzu umfasst die Sensoranordnung einen Sensor, mit dem das von der Messelektrode ausgehende elektrische Feld detektier-bar ist. Grundsätzlich ist die Ausgestaltung des Sensors nicht beschränkt, insoweit durch den Sensor das elektrische Feld detektierbar ist. Beispiele für derartige Sensoren sind auf dem technischen Gebiet für den Fachmann grundsätzlich be kannt und beispielsweise in dem vorbeschriebenen Stand der Technik beschrieben. Beispiele arbeiten etwa mit einer kon taktlosen Messung, beispielsweise auf dem grundsätzlich be kannten Prinzip der Feldmühle.

Für eine Auswertung ist es ferner vorgesehen, dass der Sensor mit einer auf einem Bezugspotential liegenden Elektrode elektrisch verbindbar ziehungsweise verbunden ist. Dies kann von Wichtigkeit sein, da eine Auswertung der Messung des elektrischen Felds insbesondere durch einen Vergleich der de-tektierten Größe mit einem bekannten Potential möglich sein kann. Hierzu kann der Sensor oder auch eine Auswerteeinheit mit einem Bezugspotential verbunden sein.

Der Sensor ist dabei in dem Gehäuse angeordnet und wird dadurch durch das Gehäuse gegen äußere Einflüsse geschützt. Insbesondere ist der Sensor vollständig in dem Gehäuse ange- ordnet beziehungsweise von dem Gehäuse umgeben, etwa in die sem eingehaust.

Um eine Detektion auszuwerten und/oder und die von dem Sensor erhobenen Daten zu verwenden ist es ferner vorgesehen, dass der Sensor von außerhalb des Gehäuses für eine Datenkommuni kation kontaktierbar ist. Dies kann beispielsweise ermöglicht sein, indem der Sensor mit einer Datenverbindung, etwa einem Datenkabel, verbunden ist, welche durch das Gehäuse verläuft und etwa mit einem mit einem entsprechenden Anschluss verse hen sein kann. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass an dem Gehäuse ein Anschluss vorgesehen ist, der etwa über ein Datenkabel oder eine andere Datenverbindung mit dem Sensor für eine Datenverbindung verbunden ist, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Beispielsweise sind auch sogenannte ka bellose Datenverbindungen möglich.

Durch eine hier beschriebene Sensoranordnung wird es möglich, dass der Sensor durch das Gehäuse sicher vor äußeren Einflüs sen geschützt ist. Es wird somit verlässlich verhindert, dass der Sensor verschmutzt und hierdurch verfälschte Messergeb nisse liefert.

Darüber hinaus wird es so möglich, dass der Sensor einen ein fachen Aufbau aufweist und so etwa auf Schutz-Bauteile des Sensors selbst, wie etwa auf Abdeckungen, etwa aus Glas, in Ausgestaltungen der Sensoranordnung verzichtet werden kann. Dies kann weiterhin ermöglichen, dass das Sensorsignal beson ders verlässlich ist, da keine Beeinflussungen des elektri schen Felds durch die Schutz-Bauteile des Sensors selbst auf-treten.

Bei der beschriebenen Sensoranordnung ist es ferner möglich, dass der Sensor und die E-Feld erzeugende Mess-Elektrode kon struktiv in geeigneten, insbesondere festen Positionen und damit einem definierten Abstand zueinander in das gemeinsame Gehäuse eingebracht werden. So wird es möglich, über die La ge, den Anstand und die Form der Messelektrode beziehungswei- se der Spannungselektroden das elektrische Feld anwendungs spezifisch für die Erfassung im Sensor zu optimieren. Insbe sondere kann eine Anpassung der Sensoranordnung für verschie dene Spannungsbereiche durch eine Einstellung des Abstands zwischen Sensor und Messelektrode eingestellt beziehungsweise kalibriert werden. Dies ermöglicht ein hoch anpassbares und dadurch exaktes Messverhalten des Sensors.

Bevorzugt kann es vorgesehen sein, der Sensor als MEMS-Sensor ausgestaltet ist. Unter einem MEMS-Sensor (MEMS - Micro-Electro-Mechanical System) kann insbesondere ein derartiger Sensor verstanden werden, der als Bauelement ausgestaltet ist, der Logikelemente und mikromechanische Strukturen in ei nem Chip vereinen und/oder beispielsweise basierend auf Sili zium hergestellt sein kann. Die Strukturen können kleiner als ein Mikrometer sein.

Derartige Sensoren ermöglichen somit kleinformatige Ausge staltungen bei niedrigen Kosten. Somit kann eine hohe Anwen dungsbreite auch bei kleinstem Raumbedarf kostengünstig umge setzt werden.

Insbesondere bei der Verwendung derartiger Sensoren kann die vorliegende Erfindung ihre Vorteile besonders effektiv aus bilden. Denn bei MEMS-Sensoren ist es bekannt, dass diese aufgrund ihrer kleinen Strukturen wirksam gegen äußere Ein flüsse, wie etwa mechanische Einflüsse oder Verschmutzungen, geschützt werden sollten, um eine verlässliche Messung und einen langzeitstabilen Betrieb zu gewährleisten.

Hierzu ist es im Stand der Technik oftmals vorgesehen, dass die Sensoren beziehungsweise deren zu schützende Strukturen, insbesondere Messstrukturen, mit einer Abdeckung, wie etwa einer Glasplatte, abgedeckt sind. Dabei kann es jedoch zu dem Nachteil insbesondere bei einer Messung eines E-Felds von Gleichspannung dazu kommen, dass durch die Glasplatte ein Ge genfeld erzeugt wird, welches das Messergebnis verfälschen oder sogar unbrauchbar machen kann. Dies kann durch die vor- liegende Erfindung überwunden werden. Denn die Funktion der Abdeckung, wie etwa der Glasplatte, kann durch das Gehäuse übernommen werden, so dass ein verlässliches und exaktes Mes sergebnis kombiniert werden kann mit einer guten Langzeitsta bilität. Denn, wie vorstehend beschrieben, der Sensor kann durch das Vorsehen des Gehäuses, in dem der Sensor angeordnet ist, wirksam und verlässlich gegen äußere Einflüsse geschützt werden auch dann, wenn der Sensor selbst keinen direkten Schutz gegen äußere Einflüsse aufweist.

Entsprechend kann es beispielsweise für MEMS-Sensoren aber in keiner Weise beschränkt hierauf vorgesehen sein, dass der Sensor eine Messanordnung aufweist, die zu der bezüglich des Sensors äußeren Atmosphäre freiliegt. In anderen Worten liegt die Messanordnung zu dem Inneren des Gehäuses und damit zu der Messelektrode frei. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem auf eine entsprechende Abdeckung, wie etwa eine Glasplatte, die an dem Sensor vorgesehen ist, verzichtet wird.

Dadurch kann wie vorstehend bereits angedeutet es verhindert werden, dass insbesondere bei der Messung eines durch eine Gleichspannung erzeugten elektrischen Felds die Abdeckung, wie etwa die Glasplatte, ein Gegenfeld erzeugt beziehungswei se eine Beeinflussung des elektrischen Messfelds auftritt. Somit kann bei einem besonderen einfachen Aufbau und damit einer einfachen Herstellbarkeit des Sensors eine hohe Lang-zeitstabilität mit einer exakten Messung kombiniert werden.

Es kann weiterhin bevorzugt sein, die Messelektrode einen Elektrodenteil zum Homogenisieren oder zum Verstärken des elektrischen Felds aufweist. Diese Ausgestaltung erlaubt ei ne anwendungsspezifische Anpassung des Felds an den Sensor beziehungsweise ermöglicht optimale Messbedingungen des E-Felds für den Sensor. Eine spezifische Ausgestaltung eines derartigen Elektrodenteils kann beispielsweise eine flächige Ausdehnung für eine Homogenisierung und/oder eine gekrümmte Ausdehnung für eine Verstärkung aufweisen. Grundsätzlich kann das Elektrodenteil jedoch in geeigneter Weise ausgestaltet sein, um das elektrische Feld zu verstärken oder zu homogeni sieren.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass die Elektrode sen sorseitig eine elektrisch isolierende Schicht aufweist. Die elektrisch isolierende Schicht kann es ermöglichen, dass die Gefahr für Spannungsüberschläge zwischen der Messelektrode und dem Sensor deutlich reduziert oder sogar ganz verhindert wird. Dies gewährleistet einen besonders sicheren Betrieb und kann ferner die Messgenauigkeit wie auch die Langzeitstabili-tät positiv beeinflussen.

Beispiele für eine elektrisch isolierende Schicht können etwa eine Beschichtung oder eine aufgebrachte vorgefertigte Schicht umfassen. Als nicht beschränkendes Beispiel kann eine vorgefertigte Folie aus einem elektrisch isolierenden Materi al aufgebracht werden, wie etwa eine Folie, die hergestellt ist aus Polyimid, wie etwa die unter der Bezeichnung Kapton vertriebene Folie. Jedoch ist die elektrisch isolierende Schicht auch auf andere Arten an der Elektrode vorsehbar, wie etwa durch einen Verguss der Elektrode in einem entsprechen den Material, beispielsweise einem Vergussmaterial aus einem Epoxidharz.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass das Gehäuse zumin dest teilweise mit elektrisch leitfähigen Schirmbereichen versehen ist. Diese Ausgestaltung kann das Messergebnis unter Umständen signifikant verbessern, da von außen auf den Sensor wirkende Fremdfelder effektiv abgeschirmt werden können. So mit kann die Messung besonders exakte und verlässliche Ergeb nisse liefern.

Beispiele für derartige Abschirmungen können beispielsweise metallische oder metallisierte Bereiche sein, die an oder in dem Gehäuse vorgesehen sind.

Es ist ersichtlich, dass derartige Abschirmungen an herkömm lichen Sensoren, wie insbesondere MEMS-Sensoren nur schwer oder gar nicht umsetzbar waren, so dass insbesondere in die ser Ausgestaltung die Sensoranordnung wie hier beschrieben gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik auch hin sichtlich des Messergebnisses verbessert sein können.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, in dem Gehäuse ferner ei ne Verarbeitungselektronik angeordnet ist, die mit dem Sensor für eine Datenkommunikation verbunden ist.

Diese Ausgestaltung erlaubt eine besonders einfache Anbindung an bestehende Systeme, da der Sensor mit einer Verarbeitungs elektronik an elektronische Systeme auf einfache Weise an schließbar sein kann.

Darüber hinaus kann auch die Verarbeitungselektronik beson ders effektiv vor äußeren Beeinflussungen geschützt werden, so dass die Vorteile hinsichtlich einer verbesserten Lang-zeitstabilität auch hinsichtlich der Verarbeitungselektronik gelten. Dies, ohne dass es besonderer Schutzmechanismen für die Verarbeitungselektronik bedarf.

Die Verarbeitungselektronik kann dabei als ein Prozessor aus gebildet sein, der Daten von dem Sensor erhält und anhand ei ner Auswertung des ermittelten elektrischen Felds vor dem Hintergrund der Referenzelektrode eine Auswertung hinsicht lich der Spannung der Messelektrode und damit des elektri schen Leiters erlauben kann. Grundsätzlich kann die Verarbei tungselektronik einer Verarbeitung von Sensordaten des Sen sors dienen.

Weiter bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die auf einem Bezugspotential liegende Elektrode, also die Referenzelektro de beziehungsweise Bezugselektrode, eine geerdete Elektrode ist. Diese Ausgestaltung kann einen besonders einfachen Auf bau erlauben, da die Referenzelektrode lediglich geerdet wer- den braucht. Trotz des einfachen Aufbaus kann diese Ausge staltung exakte Messungen erlauben.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Gehäuse luftdicht, bevorzugt druckstabil, ausgebildet ist. Dies kann insbesonde re bedeuten, dass bei einem in dem Gehäuse vorliegenden Atmo sphärendruck kein Luftaustausch mit der das Gehäuse umgeben den Atmosphäre stattfindet oder sogar, dass ein gewünschtes innerhalb des Gehäuses vorliegendes Vakuum oder ein innerhalb des Gehäuses vorliegender Schutzgasüberdruck stabil in dem Gehäuse bestehen bleibt. Dies kann es anwendungsspezifisch erlauben, dass eine für einen Sensor, wie etwa einen MEMS-Sensor, optimal geeignete Messumgebung beziehungsweise opti mal geeignete Messbedingungen vorliegen können.

Hinsichtlich weiterer Vorteile und technischer Merkmale der Sensoranordnung wird hiermit auf die Beschreibung der Verwen dung, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.

Dem Vorstehenden folgend wird die Verwendung einer Sensoran ordnung wie vorstehend beschrieben zur Detektion einer Mes sung eines elektrischen Felds, insbesondere einer DC-E-Feld Messung und/oder einer AC-E-Feld-Messung beschrieben, also zur Detektion einer reinen DC-E-Feld Messung, einer reinen AC-E-Feld-Messung oder einer AC-E-Feld-Messung mit überlager tem DC-E-Feld.

Unter einer DC-E-Feld Messung wird dabei die Messung eines durch eine Gleichspannung erzeugten elektrischen Felds ver standen, wohingegen unter einer AC-E-Feld-Messung die Messung eines durch eine Wechselspannung erzeugten elektrischen Felds verstanden werden soll.

Der Vorteil der vorbeschriebenen Sensoranordnung kann dabei insbesondere darin gesehen werden, dass eine effektive Ab schirmung des Sensors gegen äußere Einflüsse, wie etwa gegen mechanische Einflüsse oder gegen das Einwirken von Verschmut zungen, gegeben ist. Dadurch kann ein langzeitstabiler Be- trieb in Kombination mit einem exakten Messergebnis erlaubt werden.

Darüber hinaus können die Vorteile insbesondere bei einer DC-E-Feld-Messung besonders ausgeprägt sein, da insbesondere bei einer derartigen Messung oftmals eine direkte Abdeckung des Sensors ein Gegenfeld erzeugt, das die Messung verfälschen oder sogar ganz verhindern beziehungsweise unbrauchbar machen kann. Dadurch, dass es möglich ist, auf eine derartige Abde ckung zu verzichten, die unmittelbar am Sensor angeordnet ist, kann die Verwendung einer vorbeschriebenen Sensoranord nung insbesondere für eine DC-E-Feld-Messung besonders vor teilhaft sein, da kein durch die Abdeckung bedingtes Gegen feld erzeugt wird. Ferner kann der Sensor einfach im Aufbau und dadurch kostengünstig sein.

Hinsichtlich weiterer Vorteile und technischer Merkmale der Verwendung wird hiermit auf die Beschreibung der Sensoranord nung, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren und den zugehöri gen Beispielen. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Schnittansicht einer Ausgestaltung einer Sensoranordnung von der Seite;

Fig. 2 schematisch ein Diagramm darstellend der Vorteil ei ner Erfindungsgemäßen Sensoranordnung gegenüber ei ner unmittelbar abgedeckten Sensoranordnung.

In der Figur 1 ist schematisch eine Schnittansicht einer Aus gestaltung einer Sensoranordnung 10 von der Seite gezeigt.

Die Sensoranordnung 10 dient dem Detektieren eines durch ei nen elektrischen Leiter 12 hervorgerufenen elektrischen Felds 14.

Die Sensoranordnung 10 umfasst hierzu ein Gehäuse 16, in dem eine mit dem elektrischen Leiter 12 elektrisch leitend ver bundene Messelektrode 18 angeordnet ist. Insbesondere kann das Gehäuse 16 luftdicht ausgestaltet sein, um vorzugsweise auch bei einem in dem Volumen 32 im Gehäuse 16 herrschenden Überdruck oder Unterdrück einen Gasaustausch mit der das Ge häuse 16 umgebenden Atmosphäre zu verhindern. Ferner kann das Gehäuse 16 zumindest teilweise mit elektrisch leitfähigen, etwa metallischen, Schirmbereichen versehen sein, die nicht im Detail gezeigt sind.

Figur 1 zeigt, dass die Messelektrode 18 mittels einer Schraube 20 als Befestigungsmittel an dem Leiter 12 befestigt ist, so dass die Messelektrode 18 auf einem dem Leiter 12 entsprechenden Potential liegt. Es ist ferner gezeigt, dass die Messelektrode 18 einen Elektrodenteil 22 aufweist, der eine flächige Ausdehnung aufweist. Dadurch kann das hervorge rufene elektrische Feld 14 homogenisiert werden, was beson ders vorteilhafte Messbedingungen erlauben kann.

Weiterhin ist gezeigt, dass an der Messelektrode 18 bezie hungsweise an dem Elektrodenteil 22 eine elektrisch isolie rende Schicht 24 vorgesehen ist, die in Richtung eines Sen sors 26 an der Messelektrode 18 angeordnet ist. Die elektrisch isolierende Schicht 24 ist beispielsweise als Fo lie aus Polyimid ausgestaltet.

Die gezeigte elektrisch isolierende Schicht 24 ermöglicht insbesondere einen sicheren, potentialgetrennten Aufbau, wodurch wiederum etwa Spannungsüberschläge zwischen Mes selektrode 18 und Sensor 26 verhindert werden können.

Der Sensor 26 ist ebenfalls in dem Gehäuse 16 angeordnet. Durch den Sensor 26 ist das von der Messelektrode ausgehende elektrische Feld 14 detektierbar. Als solches kann der Sensor 26 beispielsweise auf dem Prinzip der Feldmühle basieren, oh- ne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Insbesondere ist der Sensor 26 jedoch als MEMS-Sensor ausgebildet.

Dadurch, dass der Sensor 26 in dem Gehäuse 26 angeordnet ist, kann es möglich sein, auf eine unmittelbar an dem Sensor 26 vorgesehene Abdeckung zu verzichten. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass der Sensor 26 eine Messanordnung aufweist, die zu der bezüglich des Sensors 26 äußeren Atmo sphäre, also insbesondere dem Volumen 32 innerhalb des Gehäu ses 16, freiliegt.

Es ist ferner vorgesehen, dass der Sensor 26 mit einer auf einem Bezugspotential liegenden Elektrode 28, die als Refe renzelektrode dient elektrisch verbunden ist. In der in Figur 1 gezeigten Ausgestaltung ist die auf einem Bezugspotential liegende Elektrode 28 eine geerdete Elektrode 28.

Es ist ferner gezeigt, dass der Sensor 26 von außerhalb des Gehäuses 16 für eine Datenkommunikation kontaktierbar. Hierzu ist eine Datenverbindung 30 vorgesehen, die als Datenschnitt stelle dienen kann.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass in dem Gehäuse 16 ferner eine nicht im Detail gezeigte Verarbeitungselektronik ange ordnet ist, die mit dem Sensor 26 für eine Daten kommunikation verbunden ist.

Durch die mögliche Integration einer Verarbeitungselektronik beziehungsweise Messelektronik in das Gehäuse 16 kann auch die Verarbeitungselektronik sicher und verlässlich gegen äu ßere Einflüsse geschützt werden. Beispiele für eine derartige Verarbeitungselektronik umfassen beispielsweise eine etwa analoge MEMS-Sensor-Signalaufbereitung, eine Abtastung, eine Digitalisierung, und/oder eine gegebenenfalls Microcontrol-ler-gestützte Auswertung spezieller AC/DC-Messgrößen.

In Figur 2 ist der positive Effekt der vorliegenden Erfindung gezeigt.

In der Figur 2 ist hierzu ein Diagramm gezeigt, bei dem auf der X-Achse die Zeit in Sekunden aufgetragen ist und bei dem auf der Y-Achse sie Spannung in Millivolt aufgeführt ist.

Dabei zeigen die Kurven Ai und A2 jeweils Kurven für einen MEMS-Sensor 28, der mit einer Glasabdeckung versehen ist und zeigen die Kurven Bi und B2 Kurven für einen MEMS-Sensor 28 ohne eine derartige Abdeckung, jeweils bei einer Messung ei nes E-Felds hervorgerufen durch eine Gleichspannung.

Die Kurven Ai und Bi entsprechen dabei jeweils einem Gegen feld, das insbesondere durch die Abdeckung hervorgerufen wird und die Kurven A2 und B2 entsprechen dabei jeweils dem detek-tierten Feld.

Es ist deutlich zu erkennen, dass bei einem MEMS-Sensor mit Abdeckung der Messstrukturen durch die Abdeckung ein signifi kantes Gegenfeld erzeugt wird, das auch nach Ausschalten der an dem Leiter 14 anliegenden Spannung zwar abklingt aber noch vorhanden ist. Dieses Gegenfeld fehlt bei einem MEMS-Sensor 26 ohne Abdeckung völlig. Die Zeitachse hinsichtlich der Kur ven Ai und Bi bezieht sich somit auf einen Zeitverlauf nach einem Ausschalten der Spannung.

Hinsichtlich der Kurven A2 und B2 ist zu erkennen, dass nach einem Einschalten der Spannung in dem Leiter 14 und bei kon stanten Bedingungen das Messsignal bei einem MEMS-Sensor mit Abdeckung abklingt, eine Messung somit verfälscht beziehungs weise unmöglich wird. Demgegenüber bleibt das Messsignal bei einem MEMS-Sensor ohne Abdeckung konstant, was verlässliche Messbedingungen erlaubt. Die Zeitachse hinsichtlich der Kur ven A2 und B2 bezieht sich somit auf einen Zeitverlauf nach einem Ausschalten der Spannung.

Eine hier beschriebene Sensoranordnung 10 ermöglicht somit deutliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.

Durch das Vorsehen des Sensors 26 und der Messelektrode 18 innerhalb des Gehäuses 16 kann ein vor Umwelteinflüssen, wie etwa vor Verschmutzungen, geschützter Betrieb des Sensors 26 möglich sein. Dies gilt auch für offene beziehungsweise nicht selbst geschützte Sensoren 26, insbesondere MEMS-Sensoren. Dies kann dabei möglich sein unter optimierten Kostenbedin gungen.

Denn der Einsatz von einfachen und kostengünstigen MEMS-Sensoren mit eigenen Abdeckungen, wie etwa Glasabdeckungen, ist nicht notwendig. Dadurch entfällt auch bei der Herstel lung der Sensoren 26 ein aufwendiger und teilweise herstel lungskritischer Abdeck-Prozess bei der Fertigung der MEMS-Chips, wodurch somit die Herstellung der Sensoren 26 verein facht werden kann.

Durch die Integration der Messelektrode 18, die ein elektri sches Feld 14 erzeugt, und des Sensors 26 in einem Gehäuse 16 kann ferner eine definierte Form des elektrischen Felds 14 direkt proportional zur Spannung ermöglicht werden. Dies er laubt wiederum eine Sensorkalibrierung in der Fertigung. Eine Einbau-Justage des Sensors 26 etwa an der Endanwendung kann so entfallen, was die Anwendbarkeit des Sensors 26 weiter verbessern kann.

Ferner kann durch einfache konstruktive Variationen, wie bei spielweise durch eine anwendungsspezifische Anpassung bezie hungsweise Änderung des Abstands zwischen Messelektrode 18 und Sensor 26 eine einfache Anpassung an verschiedene Anwen dungsbereiche beziehungsweise Spannungsbereiche ermöglicht werden.

Durch die Vermeidung der durch die Sensor-Abdeckung bedingten Mess-/E-Feld Beeinflussung können so besonders vorteilhafte oder auch insbesondere grundsätzliche Voraussetzungen für ei ne hinreichend genaue DC-E-Feld-/Spanungsmessung ermöglicht werden, wie dies vorstehend mit Bezug auf Figur 2 ausführlich und im Detail gezeigt ist.