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1. WO2022008212 - DEVICE FOR DETERMINING FIRSTLY A HEAT CONDUCTIVITY AND/OR THE SPECIFIC HEAT CAPACITY OF A GAS MIXTURE, AND SECONDLY A DENSITY AND/OR A VISCOSITY OF THE GAS MIXTURE

Publication Number WO/2022/008212
Publication Date 13.01.2022
International Application No. PCT/EP2021/066742
International Filing Date 21.06.2021
IPC
G01N 29/02 2006.1
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
29Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
02Analysing fluids
G01N 29/036 2006.1
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
29Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
02Analysing fluids
036by measuring frequency or resonance of acoustic waves
Applicants
  • TRUEDYNE SENSORS AG [CH]/[CH]
Inventors
  • MEHDAOUI, Alexandre
  • HUBER, Christof
  • BADARLIS, Anastasios
  • RITTER, Josua
Agents
  • ANDRES, Angelika
Priority Data
10 2020 118 341.010.07.2020DE
10 2020 126 601.409.10.2020DE
Publication Language German (de)
Filing Language German (DE)
Designated States
Title
(DE) VORRICHTUNG ZUM BESTIMMEN ERSTENS EINER WÄRMELEITFÄHIGKEIT UND/ODER DER SPEZIFISCHEN WÄRMEKAPAZITÄT EINES GASGEMISCHS UND ZWEITENS EINER DICHTE UND/ODER EINER VISKOSITÄT DES GASGEMISCHS
(EN) DEVICE FOR DETERMINING FIRSTLY A HEAT CONDUCTIVITY AND/OR THE SPECIFIC HEAT CAPACITY OF A GAS MIXTURE, AND SECONDLY A DENSITY AND/OR A VISCOSITY OF THE GAS MIXTURE
(FR) DISPOSITIF DE DÉTERMINATION TOUT D’ABORD D’UNE CONDUCTIVITÉ THERMIQUE ET/OU DE LA CAPACITÉ THERMIQUE MASSIQUE D’UN MÉLANGE GAZEUX ET ENSUITE D’UNE DENSITÉ ET/OU D’UNE VISCOSITÉ DU MÉLANGE GAZEUX
Abstract
(DE) Eine Vorrichtung umfasst einen insbesondere aus einem SOI-Wafer präparierten Chip (10; 110) mit einem ersten schwingfähigen Kragbalken (20; 120) mit einem ersten piezoelektrischen Wandler (30; 130), zum Anregen einer Kragbalkenschwingung, wobei der erste Kragbalken (20) in eine Ausnehmung (11; 111) des Chips kragt; zumindest ein erstes kragbalkenseitiges Temperatursensorelement (42) in einem Endabschnitt des ersten Kragbalkens zur Gasgemischtemperaturerfassung; zumindest ein vom ersten Kragbalken (20; 120) beabstandetes, zweites Temperatursensorelement (50) zur Gasgemischtemperaturerfassung; zumindest ein Heizelement (44) in dem freien Endabschnitt des Kragbalkens (20; 120), das vom zweiten Temperatursensorelement durch zumindest einen Ausnehmungsabschnitt getrennt ist; und eine Auswerteeinheit (60) zum Bestimmen (20; 120) von Dichte und Viskosität sowie Wärmeleitfähigkeit bzw. spezifischer Wärmekapazität des Gasgemischs anhand der Schwingungseigenschaften des mindestens einen Kragbalkens (20; 120) bzw. anhand von Temperaturmesswerten des ersten kragbalkenseitigen Temperatursensorelements (42) und des zweiten Temperatursensorelements (50; 150, 240) sowie der Leistungsaufnahme des Heizelements (44).
(EN) The invention relates to a device comprising: a chip (10; 110) which is prepared in particular from an SOI wafer and which has a first vibratable cantilever arm (20; 120) with a first piezoelectric converter (30; 130) for exciting a cantilever arm vibration, wherein the first cantilever arm (20) protrudes into a recess (11; 111) in the chip; at least one first temperature sensor element (42), arranged on the cantilever arm side, in an end portion of the first cantilever arm for detecting the temperature of the gas mixture; at least one second temperature sensor element (50) spaced apart from the first cantilever arm (20; 120) for detecting the temperature of the gas mixture; at least one heating element (44) in the free end portion of the cantilever arm (20; 120), which heating element is separated from the second temperature sensor element by at least one recess portion; and an evaluation unit (60) for determining (20; 120) density and viscosity and also heat conductivity or specific heat capacity of the gas mixture on the basis of the vibration characteristics of the at least one cantilever arm (20; 120) or on the basis of measured temperature values of the first temperature sensor element (42) arranged on the cantilever arm side and on the basis of the second temperature sensor element (50; 150, 240) and the power consumption of the heating element (44).
(FR) Dispositif comprenant une puce (10; 110) préparée notamment à partir d’une tranche SOI et dotée d’une première poutre en porte-à-faux (20; 120) oscillante pourvue d’un premier convertisseur piézoélectrique (30; 130) destiné à induire une oscillation de la poutre en porte-à-faux, la première poutre en porte-à-faux (20) pénétrant dans un évidement (11; 111) de la puce ; au moins un premier élément capteur de température (42) côté poutre en porte-à-faux, dans une section terminale de la première poutre en porte-à-faux, étant destiné à la détection de la température du mélange gazeux ; au moins un deuxième élément capteur de température, distant de la première poutre en –porte-à-faux (20; 120), étant destiné à la détection de la température du mélange gazeux ; au moins un élément chauffant (44) dans la section terminale libre de la poutre en porte-à-faux (20; 120) qui est séparée du deuxième élément capteur de température par au moins une section évidement ; et une unité d’évaluation (60) destinée à déterminer (20; 120) la densité et la viscosité ainsi que la conductivité thermique ou la capacité thermique massique du mélange gazeux à l’aide des propriétés d’oscillation de l’au moins une poutre en porte-à-faux (20; 120) ou à l’aide de valeurs de mesure de température du premier élément capteur de température (42) et du deuxième élément capteur de température (50; 150, 240) ainsi que la puissance absorbée de l’élément chauffant (44).
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