Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Messeirichtung zur Messung der dielektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften einer Probe mittels einer Mikrowellen- Transmissionsmessung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Vorrichtung unter Verwendung einer solchen Messeinrichtung nach Anspruch 10 sowie eine Messverfahren unter Verwendung einer solchen Vorrichtung.

In der Technik sind vielfältige Möglichkeiten bekannt, wie die dielektrischen Eigenschaften einer Probe, zu denen beispielsweise die Feuchtigkeit zählt, berührungslos gemessen werden können. Beispielsweise ist es möglich, die Probe mit Mikrowellen zu durchstrahlen und die gewünschten Informationen durch Vergleich der eingestrahlten Mikrowelle oder einem daraus abgeleiteten Signa! mit der transmittierten Mikrowelle oder einem daraus abgeleiteten Signal zu erhalten. Hierbei kann sowohl die Absorption als auch die Phasenverschiebung bestimmt werden, so dass aus der entsprechenden Messung die vollständigen Informationen über das komplexe Epsilon der Probe erhältlich sind. Eine hierfür geeignete Vorrichtung weist ein Sendemodul und ein Empfangsmodul auf, welche meist in einem gemeinsamen, aus Metall bestehenden Gehäuse untergebracht sind. Hierbei weist das Sendemodul wenigstens einen Hochfrequenzgenerator (meist als Synthesegenerator, auch Synthesizer genannt, ausgebildet) zur Erzeugung eines Hochfrequenzsignals auf, welches in eine mit dem Synthesegenerator verbundene HF-Einkopplungseinheit (Sendeantenne) eingekoppelt wird, wozu ein sendes- eitiges HF-Verbindungskabel vorgesehen ist. Getaktet wird der Synthesegenerator von einem sogenannten Frequenznormal, welches ein Niederfrequenzsignal mit einer Frequenz von beispielsweise 10 MHz abgibt. Das von dem wenigstens einen Synthesegenerator erzeugte Hochfrequenzsignal wird auch dem Emp- fangsmodul, welches mit einer HF-Auskopplungseinheit (Empfangsantenne) verbunden ist, zugeleitet und dort mit der von der Empfangsantenne empfangenen Mikrowelle in einem Mischer gemischt. Zur Verbindung zwischen HF- Auskopplungseinheit und Empfangsmodul ist ein empfangsseitiges HF- Verbindungskabel vorgesehen. HF-Einkopp!ungseinheit (Sendeantenne) und HF- Auskopplungseinheit (Empfangsantenne) definieren eine Messstrecke, in welcher im Messbetrieb eine Probe angeordnet ist. Weiterhin ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, welche als separates Modul ausgebildet sein kann. Dieser Auswerteeinheit wird das gemischte Signal zugeleitet. Man unterscheidet grundsätzlich zwei Arten von Mess-Systemen, nämlich sogenannte homodyne Systeme, welche zu einem Zeitpunkt mit nur einer Frequenz arbeiten und nur einen Hochfrequenzgenerator aufweisen, und sogenannte hete- rodyne Systeme, welche mit zwei eng benachbarten Frequenzen arbeiten und zwei Synthesegeneratoren aufweisen. Beiden Systemen ist gleich, dass sie durch Vergleich von zwei Mikrowellensignalen arbeiten, wobei eine die Probe passiert und hierdurch eine Dämpfung und/oder eine Phasenverschiebung erfährt, während das andere Mikrowellensignal nicht durch die Probe durchtritt und als Referenz dient. Dies macht es notwendig, eine Hochfrequenz-Referenzleitung (Lo- Leitung) zwischen dem Sendemodul und dem Empfangsmodui vorzusehen (dies gilt sowohl für homodyne Systeme als auch für heterodyne Systeme). In dem Fall, dass Sende- und Empfangsmodul in einem Gehäuse untergebracht sind, kann die Hochfrequenz-Referenzleitung innerhalb des Gehäuses verlaufen, in dem Fall, dass Sende- und Empfangsmodul in Örtlich voneinander getrennten Gehäuse untergebracht sind, ist ein zwischen den Gehäusen verlaufendes HF-Referenzkabel vorgesehen, welches einen Teil der HF-Referenzleitung bildet. Der Messsaufbau liefert allerdings nicht direkt die Einfügungsdämpfung und Phasenverschiebung der Probe, sondern die Übertragungsfunktion des Messsystems inklusive der Probe. Daher ist zusätzlich eine Leermessung erforderlich, die die Übertragungsfunktion des Messsystems ohne die Probe liefert. Erst die Verrech- nung der beiden Übertragungsfunktionen liefert dann die vektorielle Übertragungsfunktion (S21) der Probe, also Dämpfung und Phasenverschiebung.

Unter Laborbedingungen ist das Vorsehen der oben erwähnten Hochfrequenz- Referenzleitung in der Regel unproblematisch, da hier einerseits keine großen örtlichen Distanzen überwunden werden müssen, und andererseits konstante Laborbedingungen, insbesondere eine im Wesentlichen konstante Temperatur, herrschen.

Wird eine solche Vorrichtung im industriellen Bereich eingesetzt, so tritt folgendes Problem auf: Die Temperaturabhängigkeit der Wellenausbreitungsgeschwindigkeit in einem Koaxialkabel wirkt sich mit zunehmender Frequenz der Welle auf die Phasenverschiebung verstärkt aus. Das bedeutet, dass bei nicht-konstanten Umweltbedingungen, insbesondere Temperaturen, erhebliche Phasenverschiebungen in den Antennenzuleitungen (sendeseitiges HF-Verbindungskabel und emp- fangsseitiges HF-Verbindungskabel) und - falls vorhanden - im HF-Referenzkabel auftreten können, welche das Messergebnis verfälschen, in industriellen Anwendungen lässt es sich jedoch häufig nicht vermeiden, dass zumindest eines der HF-Kabel relativ lang ausgebildet ist (einige Meter), was dieses Problem natürlich noch verschärft, insbesondere dann, wenn eine solche Vorrichtung im Freien in- stalliert ist, so dass sie ganz oder teilweise der Sonneneinstrahlung ausgesetzt sein kann.

Weiterhin können (auch hier insbesondere beim industriellen Einsatz) Messun- genauigkeiten dann auftreten, wenn im Bereich der Messstrecke starke Reflexio- nen auftreten. Insbesondere bei offenen Messsystemen, bei denen sich die Probe berührungslos in eine Freiraum-Messstrecke befindet, treten Messfehler auf, die durch Reflexionen an der Probe oder an Reflektoren in der Umgebung verursacht werden.

Um auch bei schwankenden Umweltbedingungen konstant gute Messergebnisse erreichen zu können, schlägt die DE 10 2012 010 255 B3 vor, sowohl auf der Sendeseite als auch auf der Empfangsseite wenigstens einen Synthesegenerator zur Erzeugung eines Hochfrequenz-Signals vorzusehen und diese beiden Synthesegeneratoren phasenstarr reproduzierbar zu koppeln, wozu ein gemeinsames Frequenznormal vorgesehen ist, welches die beiden Synthesegeneratoren über jeweils wenigstens eine Niederfrequenz-Signalleitung, welche hier als Niederfre- quenz-Synchronisations-Signalleitung bezeichnet wird, ansteuert. Das Vorsehen eines empfangsseitigen Synthesegenerators macht den Einsatz der oben erwähnten, problematischen Hochfrequenz-Referenzleitung in vielen Anwendungsfällen überflüssig, sodass auch dann, wenn Sendemodul und Empfangsmodul örtlich voneinander getrennt sind, kein temperaturempfindliches Hochfrequenz- Referenzkabel notwendig ist. Aufgrund der Tatsache, dass Sendemodul und Empfangsmodul örtlich getrennt sind, wird die Möglichkeit geschaffen, die Antennenkabel relativ kurz zu halten. Es muss gegebenenfalls nur eine Niederfrequenz- Leitung (in Form eines Niederfrequenzkabels) großer Länge vorgesehen sein, welche die beiden Module miteinander verbindet. Solche Niederfrequenz- Signalleitungen sind gegen die oben erwähnten Umwelteinflüsse auch bei großer Länge nahezu unempfindlich, so dass kein Nachkalibrieren auch bei stark schwankenden Umwelteinflüssen, insbesondere einer sich stark verändernden Temperatur, notwendig ist. Eine solche Vorrichtung kann grundsätzlich sowohl als homodynes System als auch als heterodynes System ausgebildet sein.

Das vorgeschlagene System funktioniert grundsätzlich gut, es hat jedoch den Nachteil, dass es nur dann ideal funktioniert, wenn es dauerhaft mit einer konstanten Frequenz beziehungsweise mit zwei konstanten Frequenzen betrieben wird. Problematisch kann jedoch das Arbeiten mit mehreren Frequenzen sein, insbesondere, wenn ein Frequenzband„durchfahren" wird, das heißt, wenn die Synthesegeneratoren in gewissen zeitlichen Abständen ihre Frequenzen ändern müssen. Da die örtlich voneinander beabstandeten Synthesegeneratoren durch ein gemeinsames Niederfrequenz-Signal gekoppelt sind, dessen Frequenz typischerweise um einen Faktor 100 bis 500 kleiner ist als die Frequenz der Synthesegeneratoren, kann beim Frequenzwechsel nicht sichergestellt werden, dass beide Synthesegeneratoren auf der selben Wellenflanke„einrasten", was wiederum zu nicht ausgleichbaren Phasenfehlern führen kann.

Hiervon ausgehend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine verbesserte Messeinrichtung beziehungsweise Vorrichtung zur Messung der dielektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften einer Probe mittels einer Mikrowellen- Transmissionsmessung zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Messeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 ge- löst.

Erfindungsgemäß ist im Messbetrieb wenigstens ein HF-Bypass-Signalleitung vorgesehen, deren Eingang in den Signalweg zwischen dem ersten HF- Synthesegenerator und der H F-Einkopplungseinheit einkoppelbar und deren Aus- gang in den Signalweg zwischen HF-Auskopplungseinheit und Mischer einkoppelbar ist, so dass bei eingekoppelter HF-Bypass-Signalleitung das HF-Signal von der Messtrecke in die erste HF-Bypass-Signalleitung umgeleitet wird. Ein Teil dieser HF-Bypass-Signalleitung ist als außerhalb des Gehäuses / der Gehäuse verlaufendes HF-Bypass-Kabel ausgebildet.

Das bedeutet, dass während des Messbetriebs zwischen der Messtrecke und der HF-Bypass-Signalleitung umgeschaltet werden kann, so dass dem ersten Eingang des Mischers entweder das HF-Signal, welches die Messtrecke durchlaufen hat, oder das HF-Signal, welches die Messtrecke mittels der wenigstens einen HF-Bypass-Signalleitung umgangen hat, zugeführt wird, so dass außer den Messungen an den Proben auch Kalibriermessungen durchgeführt werden können Durch die Möglichkeit der Kalibriermessungen können folgende Verbesserungen erreicht werden:

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung dient das Vorsehen eines HF- Bypass-Kabels dazu, Messfehler, die durch Temperänderungen in den HF- Verbindungskabeln zu den Antennen auftreten, auszugleichen. Hierzu ist das HF- Bypass-Kabel vorzugsweise so ausgebildet, dass es dieselben thermischen und elektrischen Eigenschaften wie die HF-Verbindungskabel zu den Antennen aufweist und dass dessen Länge der Gesamtlänge der HF-Verbindungskabel auf- weist. Hierbei ist das HF-Bypass-Kabel vorzugsweise so verlegt, dass es dieselbe Temperatur wie die HF-Verbindungskabel aufweist. Wird hierbei zusätzlich ein zweites HF-Bypass-Kabel mit abweichender Länge verwendet, so kann zusätzlich der Messfehler ausgeglichen werden, der durch einen Drift der Elektronik auftritt.

In einer zweiten Ausführungsform, bei der die Vorrichtung gemäß dem in der DE 10 2012 010 255 B3 beschriebenen Prinzip ausgebildet ist, dient die Kalibriermessung dazu, beim Frequenzwechsel den Fehler, welcher durch unterschiedliches„Einrasten" der Synthesegeneratoren entsteht, rechnerisch (das heißt durch die Auswerteeinheit) auszugleichen.

Um sich nicht wieder Fehler durch schwankende Umweltbedingungen, wie insbesondere schwankende Temperaturen,„einzuhandeln", ist es auch in diesem Fall zu bevorzugen, zwei HF-Bypass-Signalleitungen vorzusehen, die sich in ihrer Länge unterscheiden, wobei die beiden HF-Bypass-Signalleitungen gleiche elektrische und thermische Eigenschaften aufweisen, wobei zwischen den beiden HF- Bypass-Signalle ^' rtung umgeschaltet werden kann, so dass die Möglichkeit einer doppelten Kalibriermessung geschaffen wird. Schließlich kann die Kalibriermessung dazu dienen, den Einfluss der störenden Reflexionen bei der bei einer Leermessung zu eliminieren. Bisher wird bei leerer Messstrecke eine Leermessung als Vergleichsmessung gemacht, damit der Einfluss der Probe auf die sie durchstrahlende Mikrowelle durch Differenzbildung be- stimmt werden kann. Die störenden Reflexionen treten aber vornehmlich bei leerer Messstrecke auf. Daher wird diese Messung durch die Kalibriermessung, welche eine Bypass-Messung ist, ersetzt. Zusätzlich muss dann in einer zweiten Messung der Unterschied der Übertragungsfunktion der leeren Messstrecke in Relation zur HF-Bypass-Signalleitung bestimmt werden, aus der dann der Mittelwert der Dämpfung und Phasenverschiebung bestimmt wird.

Kurzbeschreibunq der Zeichnungen

Figur 1 die Schaltskizze einer Vorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2 eine Schaltskizze einer Vorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels der ersten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 3 eine Schaltskizze einer Vorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Figur 4 eine Schaltskizze einer Vorrichtung eines zweiten Ausführungsbei- spiels der zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 5 eine Schaltskizze einer Vorrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels der zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 6 eine Schaltskizze einer Vorrichtung eines vierten Ausführungsbeispiels der zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 7 eine Schaltskizze einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik,

Figur 8 eine erste bevorzugte Anwendung der Erfindung und Figur 9 eine zweite bevorzugte Anwendung der Erfindung.

Für das Folgende gelten folgende Definitionen und Konventionen:

Als„Hochfrequenzsignal" oder„Mikrowelle" werden elektromagnetische Wellen bezeichnet, die in einem Leiter oder frei propagieren, und eine Frequenz zwischen 800 MHz und 30 GHz aufweisen. Für solche Frequenzen geeignete Hoch- frequenz-Signalleitungen (Mikrowellenleiter) sind in der Technik bekannt. Die zwischen einem Gehäuse und einer Antenne (HF-Einkoppiungseinheit und HF- Auskoppeleinheit) verlaufenden Abschnitte einer Hochfrequenz-Signalleitung sind als Koaxialkabel ausgebildet und werden als HF-Kabel bezeichnet. In den Figuren sind die Hochfrequenz-Signalle ^' rtungen strichpunktiert dargestellt.

Unter„Niederfrequenz" werden hier alle elektromagnetischen Wellen oder Signale mit einer Frequenz unter 200 MHz verstanden. Signalleitungen zur Übertragung von solchen niederfrequenten Signalen werden hier als Niederfrequenz- Signalleitungen bezeichnet und sind in den Zeichnungen als durchgezogene Li- nien (Steuer- und Bus-Leitungen) oder mit dem Muster Strich-Punkt-Punkt-Strich dargestellt.

Nicht alle Signalleitungen (seien es Hochfrequenz-Signalleitungen oder Niederfrequenz-Signalleitungen) haben in der Beschreibung und den Zeichnungen der Übersichtlichkeit halber einen eigenen Namen / ein eigenes Bezugszeichen erhalten.

Zumindest außerhalb der Gehäuse sind die Hochfrequenz-Signalteitungen in der Regel als Koaxialkabel ausgebildet. Die Niederfrequenzleitungen können sowohl mit Koaxiaileitungen als auch mit anderen Kabeln realisiert werden. Aus Kostengründen werden für die Hochfrequenz-Signa!leitungen in der Regel Koaxialkabel mit höherer Güte als für die Niederfrequenz-Signalleitungen verwendet; dies ist jedoch nicht zwingend, es wäre auch möglich, z.B. für alle Signalleitungen hinreichend hochwertige Koaxialkabel zu verwenden. Insofern sind die Begriffe„Hochfrequenz-Signalleitung", „HF-Kabel" und„Niederfrequenz-Signalleitung" in erster Linie funktional zu verstehen.

Zum besseren Verständnis wird mit Bezug auf Figur 7 zunächst auf den Stand der Technik eingegangen. Die Figur 7 zeigt eine klassische heterodyne Vorrichtung, bei der die aus Sendemodul SM und Empfangsmodul EM bestehende Messeinrichtung in einem gemeinsamen metallenen Gehäuse G (meist aus Aluminium) eingehaust ist.

Das Sendemodul SM weist zwei sendeseitige Synthesegeneratoren 12 und 14, zwei Leistungsteiler 18a, 18b, einen sendeseitigen Mischer 16 und ein Frequenz- normal 82 auf. Das Empfangsmodul EM weist lediglich einen empfangsseitigen Mischer 26 auf. Die Auswerteeinheit besteht aus einem ersten Mikrokontroller 40 (im gezeigten Ausführungsbeispiel der einzige Mikrokontroller). Sendemodul SM und Empfangsmodul EM sind mittels einer Hochfrequenz-Referenzleitung (F2) miteinander verbunden. Das Sendemodul SM und das Empfangsmodul EM sind mit der Auswerteeinheit (d. h. mit dem ersten Mikrokontroller) jeweils mittels einer Niederfrequenz-Signalleitung (IF1 , IF2) verbunden. Weiterhin ist das Sendemodul SM mittels eines sendeseitigen HF-Verbindungskabels 58 mit einer HF- Einkopplungseinheit 10 (im Folgenden meist als Sendeantenne bezeichnet) verbunden, das Empfangsmodul EM ist mittels eines empfangsseitigen HF- Verbindungskabels 59 mit einer HF-Auskopplungseinheit 20 (im Folgenden meist als Empfangsantenne bezeichnet) verbunden, wozu das Gehäuse einen ersten HF-Signalausgang 31 a und einen ersten HF-Signaleingang 51a aufweist. Sendeantenne 10 und Empfangsantenne 20 definieren eine Messtrecke, in welcher eine Probe angeordnet werden kann. Die Funktionsweise ist wie folgt: Das Frequenznormal 82 taktet die beiden sendeseitigen Synthesegeneratoren 12, 14, wobei die Taktfrequenz beispielsweise 10 MHz betragen kann. Der erste sendeseitige Synthesegenerator 12 erzeugt ein erstes Hochfrequenzsignal F1 mit einer ersten Hochfrequenz von beispielsweise 3 GHz und der zweite sendeseitige Synthesegenerator 14 erzeugt ein zweites Hochfrequenzsignal F2 mit einer hierzu leicht verschiedenen Hochfrequenz von beispielsweise 3,001 GHz. Das erste Hochfrequenzsignal F1 des ersten sendeseitigen Synthesegenerators 12 wird einem ersten Leistungsteiler 18a zugeführt, dessen erster Ausgang mit der Sendeantenne 10 und dessen zweiter Ausgang mit dem sendeseitigen Mischer 26 verbunden ist. Der zweite sendeseitige Synthesegenerator 14 ist mit dem zweiten Leistungsteiler 18b verbunden, dessen Ausgänge mit dem sendeseitigen Mischer 16 und über die Hochfrequenz-Referenzleitung 50 mit dem empfangsseitigen Mi- scher 26 verbunden sind. Der zweite Eingang des empfangsseitigen Mischers 22 ist mit der Empfangsantenne 20 verbunden.

Somit erzeugt der sendeseitige Mischer 16 ein erstes Zwischenfrequenzsignal IF1 mit einer ersten Zwischenfrequenz, welche die Differenz zwischen der ersten Hochfrequenz (also der Frequenz der gesendeten Mikrowelle) und der zweiten Hochfrequenz ist, im gewählten Ausführungsbeispiel also 1 MHz beträgt. Der empfangsseitige Mischer 26 wiederum erzeugt ein zweites Zwischenfrequenzsignal SF2, welches die Differenz der empfangenen Mikrowelle (dieses Signal wird hier als F1' bezeichnet) und dem zweiten Hochfrequenzsignal des zweiten sen- deseitigen Synthesegenerators 14 ist. Die Frequenz von F1 und F ist hierbei gleich, da die Transmission durch die Probe P zwar Phase und Amplitude ändert, nicht jedoch die Frequenz. Aus diesem Grunde haben die beiden Zwischenfre- quenzsignale IF1 und IF2 auch dieselbe Frequenz, hier nämlich 1 MHz. Aus dem Vergleich des ersten Zwischenfrequenzsignals IF1 mit dem zweiten Zwischenfre- quenzsignal !F2 kann in bekannter Art und Weise sowohl auf die Phasenverschiebung als auch auf die Dämpfung, welche die von der Sendeantenne 10 abgestrahlte Mikrowelle bei Durchstrahlung der Probe P erfährt, geschlossen werden, woraus wiederum auf die dielektrischen Eigenschaften der Probe geschlossen werden kann. Die entsprechenden Berechnungen werden von der Auswer- teeinheit, nämlich dem ersten Mikrokontroller 40 durchgeführt. In industriellen Anwendungen können das sendeseitige HF-Verbindungskabel 58 und/oder das empfangsseitige HF-Verbindungskabel 59 relativ lang sein und ungeschützt verlaufen, so dass sich ihre Temperatur (beispielsweise durch Sonneneinstrahlung) über die Zeit relativ stark verändern kann. Dies führt jedoch zu einer Änderung der Wellenausbreitungsgeschwindigkeit, was wiederum zu einer Phasenverschiebung führt, welche dann - sofern keine Gegenmaßnahmen getroffen werden - zu einem Messfehler führt.

Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung, mit der der eben beschriebene Fehler korrigiert wird. Der Grundaufbau dieser Vorrichtung ist identisch zum eben Beschriebenen, wobei zusätzlich folgende Elemente vorgesehen sind:

Dem ersten Leistungsteiler 18a ist eine als Weiche ausgeführte HF- Auftrenneinrichtung 30 (Umschalter) nachgeschaltet, deren erster Ausgang 31 mit dem ersten HF-Signalausgang 31a verbunden ist und dessen zweiter Ausgang 32 mit einem zweiten HF-Signalausgang 32a des Gehäuses verbunden ist. Ebenso ist dem empfangsseitigen Mischer 26 eine umschaltbare HF- Zusammenführeinheit 50 vorgeschaltet, deren erster Eingang 51 mit dem ersten HF-Signaleingang 51 verbunden ist und dessen zweiter Eingang 52 mit einem zweiten HF-Signaleingang 52a des Gehäuses verbunden ist. Zwischen dem zweiten HF-Signalausgang 32a und dem zweiten HF-Signaleingang 52a erstreckt sich ein erstes HF-Bypass-Kabel 61. Somit kann mittels der HF-Auftrenneinrichtung 30 und der HF-Zusammenführeinheit 30 derart umgeschaltet werden, dass das erste Hochfrequenzsignal F1 entweder die HF-Verbindungskabel 58, 59 und die durch die Antennen 10, 20 definierte Messstrecke durchläuft und somit zum Hochfrequenzsignal F' wird, oder dass es das erste HF-Bypass-Kabel 61 durchläuft und somit zum Hochfrequenzsignal F" wird. H F-Auftren nein richtu ng 30 und HF- Zusammenführeinheit 50 werden vom Mikrokontroller 40 angesteuert.

Dieses erste HF-Bypass-Kabel 61 (in diesem Ausführungsbeispiel das einzige HF-Bypass-Kabel) hat vorzugsweise folgende Eigenschaften: Es hat dieselben elektrischen und thermischen Eigenschaften wie das sendeseitige HF- Verbindungskabel 58 und das empfangsseitige HF-Verbindungskabel 59 {das heißt alle drei Kabel sind baugleich), es weist eine Länge auf, welche der Summe der Längen des sendeseitigen HF-Verbindungskabels 58 und des empfangsseiti- gen HF-Verbindungskabels 59 entspricht und es ist so verlegt, dass es die gleiche Temperatur wie die beiden HF-Verbindungskabel 58, 59 aufweist Das letztgenannte Merkmal kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das HF- Bypass-Kabel abschnittsweise parallel zu diesen Kabeln verlegt wird. Bei Erst-Kalibrierung der Vorrichtung wird zusätzlich zur üblichen Kalibrierung auf das HF-Bypass-Kabel 61 umgeschaltet, sodass am empfangsseitigen Mischer 26 das Signal F" ankommt, welches der empfangsseitige Mischer 26 mit dem zweiten Hochfrequenzsignal F2 mischt. Die Phasenverschiebung zwischen dem so erzeugten zweiten Zwischenfrequenzsignal IF2 und dem ersten Zwischenfre- quenzsignal IF1 wird als Referenzwert (Referenz-Dämpfung und -Phasenverschiebung) gespeichert.

Während des Regelbetriebs (also während der Messung an einer sich in der Messtrecke befindenden Probe) wird vom Mikrokontroller 40 periodisch von der Messtrecke auf das HF-Bypass-Kabel umgeschaltet. Ergibt sich hierbei zwischen der aktuell gemessenen Phasenverschiebung zwischen dem zweiten Zwischen- frequenzsignals IF2 und dem ersten Zwischenfrequenzsignal IF1 und der gespeicherten Referenz-Phasenverschiebung eine Änderung der Phasenverschiebung, so lässt dies auf eine Phasenversch iebu ng im Signal FT ^* und somit auf eine Temperaturveränderung im HF-Bypass-Kabel 58 schließen, sofern man die Annahme trifft, dass die Elektronik von Sende- und Empfangsmodul stabil und driftfrei arbeitet.

Bei symmetrischer Anordnung folgt daraus wegen der oben beschriebenen Ei- genschaften des HF-Bypass-Kabels in Bezug auf die Verbindungskabel 58, 59, dass das Signal FT aufgrund der Temperaturveränderung der HF- Verbindungskabel 58, 59 die selbe Phasenverschiebung aufweist. Bei unsymmet- rischer Kabellänge kann die Änderung der elektrischen Eigenschaften der Kabel berechnet und entsprechend auf die Antennenkabel 58 und 59 rechnerisch übertragen werden. Ohne Korrektur würde die Auswerteeinheit (hier der erste Mikro- kontroller 40) diese Phasenverschiebung der Probe„zurechnen", was zu einem entsprechenden Messfehler führen würde. Aufgrund der Bypass-Messung ist die rein temperaturbedingte Phasenverschiebung jedoch bekannt, sodass vom Mikrokontroller eine entsprechende Korrektur - im mathematisch einfachsten Fall schlicht durch Abzug der am HF-Bypass-Kabel gemessenen temperaturbedingten Phasenverschiebung von der im Messpfad gemessenen Phasenverschiebung - durchgeführt werden kann.

Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, welches der ersten Ausführung sform sehr ähnlich ist. Der Unterschied besteht darin, dass zwei HF-Bypass- Kabel vorgesehen sind, nämlich das erste HF-Bypass-Kabel 61 und das zweite HF-Bypass-Kabel 62. Auch hier sind alle außerhalb des Gehäuses verlaufende Kabel 58, 59, 61 , 62 vorzugsweise baugleich. Das erste HF-Bypass-Kabel 61 kann auch hier eine Länge aufweisen, welche der Summe der Länge der beiden Verbindungskabel entspricht. Das zweite HF-Bypass-Kabel muss eine von der Länge des ersten H F-Bypass-Kabels abweichende Länge aufweisen. Damit zwei HF-Bypass-Kabel angeschlossen werden können, sind zusätzlich ein dritter HF- Signalausgang 33a und ein dritter HF-Signaleingang vorgesehen. Die HF- Auftrenneinrichtung 30 weist dementsprechend drei Ausgänge 31 , 32, 33 und die HF-Zusammenführeinheit 50 weist dementsprechend drei Eingänge 51 , 52, 53 auf. Alle Kabel können sehr eng beieinanderliegend verlegt werden, da sie nie gleichzeitig betrieben werden und über die Umschalter extrem stark entkoppelt sind, sodass keine Gefahr von Übersprechern besteht (dies gilt auch fürs erste Ausführungsbeispiel).

Bei der Kalibrierung der Vorrichtung erhält man nun zwei Referenz- Phasenverschiebungen bezüglich IF1, nämlich die erste Referenz- Phasenverschiebung, welche man durch Mischen von F ' (erstes HF-Bypass- Kabel) mit F2 erhält, und die zweite Referenz-Phasenverschiebung, welche man durch Mischen von Ff" (zweites HF-Bypass-Kabel) mit F2 erhält. Beim Messbetrieb erhält man natürlich entsprechend auch eine erste Phasendifferenz und eine zweite Phasendifferenz (jeweils bezogen auf IF1), so dass die Auswerteeinheit zusätzlich zur Temperaturkompensation Driftfehler der Elektronik (Sendemodul und Empfangsmodul) kompensieren kann, wie folgende Überlegung zeigt:

Aufgrund der größeren Länge des zweiten HF-Bypass-Kabels ist die zweite Phasenverschiebung größer als die erste Phasenverschiebung und bei zunehmender Temperatur der Kabel ändert sich die elektrische Länge. Stellt man (das heißt die Auswerteeinheit) fest, dass sich erste und zweite Phasenverschiebung mit gleichem Betrag bezüglich ihrer jeweiligen Referenz-Phasenverschiebung geändert haben, so kann dies nicht an einer Temperaturänderung der Kabel liegen, sondern es handelt sich um eine Phasenverschiebung , welche in einem Drift der Elektronik begründet liegt. Dieser Phasenfehler kann dann ebenfalls bei der Kor- rektur der Phasenverschiebung bei Messung an der Probe berücksichtigt werden.

Mathematisch allgemeiner gesprochen hat man ein System mit zwei voneinander unabhängigen Fehlerquellen (Temperaturänderung der Kabel und Drift der Elektronik) und man führt zwei Messungen durch, wobei die verwendeten HF-Kabel den gleichen Temperaturkoeffizienten haben, so dass sich die Größe beider Fehler bestimmen lässt.

Das Vorhandensein eines Bypass bieten einen weiteren Vorteil: Man kann den Bypass als Leermessung benutzen. Da die elektrische Länge des Bypasses nicht auf die elektrische Länge des Messpfades abgeglichen ist, wird sich jedoch sowohl für die Dämpfung D in dB als auch für die Phasenverschiebung Phi in 7GHz ein Offset ergeben, der bei der Kalibrierung berücksichtigt werden muss.

Ausgehend von der Kalibriergleichung in der einfachsten Form W = A* Phi/m ^u + B * D/m" + E erhält man nun unter Berücksichtigung des Offset D ₀ und Phi ₀ für D bzw. Phi:

W = A* (Phi+Phi ₀ )/m ^u + B ^* (D+D ₀ )m" + E

= A* (Phi)/m ^u + B * (D)m" + C/ m" + E mit:

W Wassergehalt

m" Flächengewicht der Probe,

A, B, C, Koeffizienten, die sich bei der Kalibrierung mittels Regression bestimmt werden.

Die zweite Aufgabe der Leermessung ist, den Frequenzgang der Messung mit der Probe trotz nichtlinearen Frequenzgangs, der z.B. durch die Dispersion der Antennen verursacht wird, zu linearisieren. Es wird daher zusätzlich eine Messung durchgeführt, die in ihrem Frequenzgang der Messung mit der Probe ähnlich ist, wobei sowohl der Frequenzgang als auch der Mittelwert der Messung bestimmt und so verrechnet wird, dass lediglich Frequenzgang die Messung beeinflusst wird, aber nicht der absolute Wert der Messung.

Mit Bezug auf die Figur 3 wird nun eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, welche ebenfalls als heterodynes System ausgebildet ist.

Die Vorrichtung ist grundsätzlich so aufgebaut, wie es aus der DE 10 2012 010 255 B3 bekannt ist, wobei zusätzlich zwei HF-Bypass-Kabel 61, 62 vorgesehen sind, wie es oben beschrieben wurde. Genauso wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel kann zwischen der Messstrecke und den beiden HF-Bypass- Kabeln 61 , 62 umgeschaltet werden, jedoch wird hierdurch ein anderes Ziel erreicht, wie dies später näher beschrieben wird. Die beiden Module SM und EM sind örtlich getrennt und in separaten metallenen Gehäusen G1 und G2 unterge- bracht. Im zweiten Gehäuse G2 ist auch die Auswerteeinheit in Form eines ersten Mikrokontrollers 40 sowie ein Frequenznormal 82 integriert. Diese Bauteile könnten jedoch genauso in im ersten Gehäuse G1 oder in einem separaten Gehäuse untergebracht sein.

Das Sendemodul SM weist zwei sendeseitige Synthesegeneratoren 12 und 14 auf, welche jeweils ein Hochfrequenzsignal F1 beziehungsweise F2 erzeugen, wobei die Hochfrequenzen leicht verschieden voneinander sind, beispielsweise kann die erste Hochfrequenz in einem Schaltzustand 3 GHz und die zweite Hoch- frequenz 3,001 GHz betragen. Die beiden sendeseitigen Synthesegeneratoren 12, 14 werden von einem zweiten Mikrokontroller 42, welcher vom ersten Mikro- kontroller 40 gesteuert wird, angesteuert. Die beiden Mikrokontroller 40, 42 sind mittels einer Busleitung 80 verbunden. Getaktet werden die HF- Synthesegeneratoren über eine sendeseitige Niederfrequenz-Synchronisations- Signalleitung 34a vom Frequenznormal 82. Der erste sendeseitige Synthesegenerator 12 speist sein Hochfrequenzsignal F1 in einen Leistungsteiler 18, welcher wiederum mit einem sendeseitigen Mischer 16 und dem Eingang 35 einer als Weiche ausgebildeten HF-Auftrenneinrichtung 30 verbunden ist. Wie im zuvor geschriebenen Ausführungsbeispiel ist der erste Ausgang 31 dieser HF- Auftrenneinrichtung 30 über einen ersten HF-Signalausgang 31a des Gehäuses und das sendeseitige HF-Verbindungskabel 58 mit der HF-Einkopplungseinheit 10 verbunden. Auch hier weist die HF-Auftrenneinrichtung 30 zwei weitere Ausgänge 32, 33 auf, welche jeweils mit einem HF-Signalausgang 32a, 33a des Gehäuses verbunden sind, von welchen sich jeweils ein HF-Bypass-Signalkabel 61 , 62 erstreckt. Diese beiden HF-Bypass-Signalkabel 61 , 62 weisen auch hier gleiche elektrische und thermische Eigenschaften auf, wobei jedoch die zweite HF- Bypass-Signalleitung 62 eine größere Länge als die erste HF-Bypass- Signalleitung 61 aufweist (wie im zweiten Ausführungsbeispiel). Die HF- Auftrenneinrichtung 30 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei hinterei- nandergeschalteten Weichen aufgebaut, welche vom zweiten Mikrokontroller 42 angesteuert werden. Der zweite sendeseitige Synthesegenerator 14 speist das von ihm erzeugte zweite Hochfrequenzsignal F2 unmittelbar in den sendeseitigen Mischer 16, welcher mit der Auswerteeinheit, nämlich mit dem Mikroprozessor 40 verbunden ist und diesem das erste Zwischenfrequenzsignal IF1 zuführt.

Die HF-Auskopplungseinheit 20 ist über das empfangsseitige HF- Verbindungskabel 59 und den ersten HF-Signaleingang 51 a mit einem Eingang 51 einer symmetrisch zur HF-Auftrenneinrichtung 30 ausgebildeten HF- Zusammenführeinrichtung 50 verbunden. Die beiden weiteren Eingänge 52, 53 der HF-Zusammenführeinrichtung 50 sind jeweils über die weiteren HF- Signaleingänge 52a, 53a mit jeweils einem HF-Bypass-Kabel verbunden. Die HF- Zusammenführeinrichtung 50 wird über den ersten Mikrokontroller angesteuert.

Im Empfangsmodul EM ist ein empfangsseitiger Synthesegenerator 22 vorgesehen, welcher jeweils dieselbe Hochfrequenz wie der zweite sendeseitige Synthesegenerator 14, im gewählten Ausführungsbeispiel also 3,001 GHz, erzeugt. Dieser empfangsseitige Synthesegenerator 22 ist mit dem Frequenznormal 82 verbunden und wird vom Mikrokontroller 40 angesteuert. Der empfangsseitige Synthesegenerator 22 speist das von ihm erzeugte dritte Hochfrequenzsignal F3 in den empfangsseitigen Mischer 26, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang 55 der HF-Zusammenführeinrichtung 50 verbunden ist, so dass er bei entsprechendem Schaltzustand von HF-Auftrenneinrichtung 30 und HF- Zusammenführeinrichtung 50 das durch die Probe P transmittierte erste Hochfrequenzsignal F1 ' empfängt.

Der sendeseitige Mischer 16 erzeugt ein erstes Zwischenfrequenzsignal IF1 , ebenso erzeugt der empfangsseitige Mischer 26 ein zweites Zwischenfrequenzsignal IF2, wobei die beiden Zwischenfrequenzen gleich sind, im beschriebenen Ausführungsbeispiel nämlich 1 MHz betragen. Diese Zwischenfrequenzsignale sind also Niederfrequenzsignale (NF-Signale). Diese beiden Zwischenfrequenzsignale 1F1 und IF2 werden der Auswerteeinheit, d. h. dem ersten Mikroprozessor 40, zugeführt. Damit man aus der Phasenverschiebung zwischen dem ersten Zwischenfrequenzsignal IF1 und dem zweiten Zwischenfrequenzsignal IF2 eine relevante Aussage über die Phasenverschiebung, welche das erste Hochfre- quenzsignal F1 beim Durchtritt durch die Probe P erfährt, ableiten kann, müssen sämtliche Synthesegeneratoren 12, 14 und 22 zueinander synchronisiert sein. Für diese Synchronisation sorgt das Frequenznormal 82, welches mit einer sendesei- tigen Niederfrequenz-Synchronisations-Signalleitung 84a mit den beiden sendes- eitigen Synthesegeneratoren 12, 14 und mit einer empfangsseitigen Niederfre- quenz-Synchronisations-Signalleitung 84b mit dem empfangsseitigen Synthesegenerator 22 verbunden ist und ein Taktsignal TS aussendet, mit dem die Synthesegeneratoren phasenstarr reproduzierbar gekoppelt werden. Das„Herz" eines solchen Frequenznormals ist in der Regel ein Schwingquarz, dessen Reso- nanzfrequenz als Normalfrequenz benutzt wird. Typischerweise beträgt diese Normalfrequenz zwischen 1 und 30 MHz, insbesondere 10 MHz, wie in diesem Ausführungsbeispiel gewählt. Beide Niederfrequenz-Synchronisations- Signalleitungen 84a, 84b, sind Niederfrequenz-Signalleitungen, welche vorzugsweise körperlich identisch, insbesondere mit gleicher Länge (nicht dargestellt) und mit identischem Aufbau ausgebildet. Aufgrund der örtlichen Trennung von Sendemodul SM und Empfangsmodul EM können sendeseitiges HF- Verbindungskabel 58 und empfangsseitiges HF-Verbindungskabel 59 sehr kurz ausgeführt sein, sodass etwaige Temperaturschwankungen zu nur kleinen Fehlern führen. Die Umschaltmöglichkeit auf die HF-Bypass-Kabel 61 , 62 wird des- halb für etwas anderes genutzt:

Wie oben beschrieben, werden bei einer Erstkalibrierung Referenz- Phasendifferenzen zwischen IF1 und der Mischung aus FT und F3, zwischen IF1 und der Mischung aus F ' und F3 und zwischen IF1 und der Mischung aus FT" und F3, wobei F2 und F3 dieselbe Frequenz aufweisen, bestimmt und gespeichert, auf welche während dem Messbetrieb zurückgegriffen wird. Dieser Prozess muss für jedes Hochfrequenzpaar, welches während eines Messprozesses genutzt werden soll, durchgeführt werden. Im Messzustand ist der Eingang 35 der HF-Auftrenneinrichtung mit deren erstem Ausgang 31 verbunden und der erste Eingang 51 der HF- Zusammenführeinrichtung 50 ist mit deren Ausgang 55 verbunden, so dass die Vorrichtung wie oben beschrieben arbeitet und die beiden HF-Bypass-Kabel funktionslos sind (wie oben mit Bezug auf die Figur 2 beschrieben).

Wird nun vom System ein Frequenzwechsel durchgeführt (das heißt die sendesei- tigen Synthesegeneratoren 12, 14 werden vom zweiten Mikrokontroller 42 entsprechend angesteuert und der empfangsseitige Synthesegenerator 22 wird vom ersten Mikrokontroller 40 entsprechend angesteuert), ist die Phasenlage des empfangsseitigen Synthesegenerators 22 in Bezug auf die sendeseitigen Synthesegeneratoren 12, 14 nicht mehr bekannt, da das System nicht„weiß" wie die Synthesegeneratoren„einrasten". Es wird deshalb nach einem Frequenzwechsel (beispielsweise von 3,000 GHz, bzw. 3,001 GHz auf 4,000 GHz bzw. 4,001 GHz) zunächst eine Kalibriermessung mittels der ersten HF-Bypass-Signalleitung 61 durchgeführt, das heißt, dass die aktuell gemessene Phasendifferenz zwischen der Mischung aus F1 " und F3 (aktuelles IF2) und IF1 gemessen wird. Hierfür wird die HF-Auftrenneinrichtung 30 auf den zweiten Ausgang 32 und die HF- Zusammenführeinrichtung 50 auf den zweiten Eingang 52 umgeschaltet und eine Kalibriermessung durchgeführt. Aufgrund der durchgeführten Erst-Kalibrierung, bei welcher eine entsprechende Referenz-Phasenverschiebung gemessen wurde, kann die Auswerteeinheit den durch das Frequenzumschalten ggf. aufgetretenen Phasenfehler errechnen und nach dem Zurückschalten auf den ersten Ausgang 31 bzw. den ersten Eingang 51 beim Messen der Probe P eine entsprechende Korrektur durchführen.

In der industriellen Anwendung jedoch, bei welchen mit schwankenden Tempera- turen zu rechnen ist, ändern sich mit der Temperatur auch die elektrischen Eigenschaften des ersten HF-Bypass-Kabels 61 , welches je nach örtlichen Gegebenheiten relativ lang sein kann. Um dies ausgleichen zu können, ist die zweite HF- Bypass-Signalleitung 62 vorgesehen, welche bis auf die Länge dieselben Eigenschaften wie die erste HF-Bypass-Signalleitung 61 aufweist. Die beiden HF- Bypass-Kabel 61 , 62 sind vorzugsweise parallel zueinander verlegt, so dass davon ausgegangen werden kann, dass sie dieselbe Temperatur aufweisen. Somit kann in gewissen zeitlichen Abständen eine„doppelte Kalibriermessung" durchge- führt werden, bei der die beiden HF-Bypass-Signalleitungen zeitlich nacheinander zwischen Sendemodul SM und Empfangsmodul geschaltet werden, so dass aufgrund der unterschiedlichen Längen der beiden HF-Bypass-Signalleitungen der Temperatureffekt rechnerisch eliminiert werden kann, wie dies oben beschrieben wurde.

Die Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der zweiten Ausführungsform. Mittels der phasenstarr reproduzierbar gekoppelten Synthesegeneratoren lassen sich beide Zwischenfrequenzen IF1 und IF2 auch auf der Empfängerseite gene- rieren, so dass das Verbindungskabel für das Signal der ersten Zwischenfrequenz IF1 zwischen dem Sendemodul SM und dem Auswertemodul AE entfallen kann. Ein konkretes Ausführungsbeispiel ist in Figur 4 gezeigt: In diesem Fall weist das Sendemodul SM nur einen Synthesegenerator 11 auf. Alle weiteren Bauelemente sind in das Empfangsmodul EM integriert, welches somit einen ersten und einen zweiten empfangsseitigen Synthesegenerator 23, 24 aufweist, wobei der zweite Synthesegenerator 24 ein zweites Hochfrequenzsignal F2 erzeugt, welches die selbe Hochfrequenz hat wie das erste Hochfrequenzsignal F1 des sendeseitigen Synthesegenerators 11 (beispielsweise wieder 3 GHz), während der erste Synthesegenerator 23 (wie im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel auch) ein drittes Hochfrequenzsignal F3 mit einer hierzu leicht verschiedenen Hochfrequenz (beispielsweise wieder 3,001 GHz) erzeugt. Das erste Zwischenfrequenzsignal IF1 wird durch Mischen des zweiten Hochfrequenzsignals F2 mit dem dritten Hochfrequenzsignal F3 erzeugt, wozu der erste empfangsseitige Mischer 27 dient, dessen einer Eingang über einen Leistungsteiler 29 mit dem ersten emp- fangsseitigen Synthesegenerator 23 und dessen anderen Eingang mit dem zweiten empfangsseitigen Synthesegenerator 24 verbunden ist. Das zweite Zwischenfrequenzsignal IF2 wird wie oben beschrieben erzeugt, wofür der zweite empfangsseitige Mischer 28 dient, der dem empfangsseitigen Mischer 26 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Wie im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel auch, werden alle Synthesegeneratoren 11 , 23, 24 von dem Frequenznormal 82 phasenstarr getaktet. Die Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem nur ein sendeseitiger Frequenzgenerator 11 zur Erzeugung eines ersten Hochfrequenzsignals F1 und nur ein empfangsseitiger Frequenzgenerator 22 zur Erzeugung eines weiteren Hochfrequenzsignals, welches der Konsistenz halber hier als drittes Hochfrequenzsignal F3 bezeichnet wird, vorgesehen sind. Hier dient als Referenzsignal (dies ist in den vorherigen Ausführungsbeispielen das erste Zwischenfrequenz- signal 1F1) direkt das Taktsignal TS des Frequenznormals 82 oder gegebenenfalls ein unmittelbar aus diesem abgeleitetes Signal. Soll das Taktsignal TS unmittelbar als Referenzsignal dienen, wie dies im Ausführungsbeispiel der Figur 5 gezeigt ist und wozu eine weitere Niederfrequenz-Synchronisations-Signalleitung 84c vorgesehen ist, welches das Frequenznormal 82 mit dem ersten Mikroprozessor 40 verbindet, so muss die Frequenz des zweiten Zwischenfrequenzsignals IF2 (des Mischsignals aus F3 und FT) gleich zu der Frequenz des Taktsignals TS sein. Beträgt die Frequenz des Taktsignals TS auch hier 10 MHz, so könnte beispielsweise die Frequenz des ersten Hochfrequenzsignals F1 3 GHz und die Frequenz des dritten Hochfrequenzsignals F3 3,01 GHz betragen. Dieses Ausführungsbeispiel führt zu einer Vereinfachung der Schaltung, ist aber dennoch nicht empfehlenswert, da durch eine Filterung die IF und das Frequenznormal nicht separiert werden kann.

In Anwendungsfällen, in denen schwankende Umwelteinflüsse, insbesondere schwankende Temperaturen keine entscheidende Rolle spielen, kann gegebenenfalls (wie im ersten Ausführungsbeispiel der ersten Ausführungsform) auf das zweite HF-Bypass-Kabel verzichtet werden. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Figur 6 gezeigt. Die HF-Auftrenneinrichtung (Weiche) 30 weist hier nur zwei Ausgänge 31 , 32 und die H F-Zusammenfü hrein richtung 50 weist nur zwei Eingänge 51 , 52 auf. Das einzige HF-Bypass-Kabel 61 , welche parallel zur Messtrecke schaltbar ist kann in diesem Fall genauso genutzt werden wie oben beschrieben (also zur Korrektur eines etwaigen Einrastfehlers), jedoch nicht zur Temperaturkompensation. Wie dies bereits erwähnt wurde, zeigen sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Verbesserung insbesondere beim industriellen Einsatz einer solchen Vorrichtung, beispielsweise bei der Online-Messung von auf einem Förderer, beispielsweise einem Förderband 60 geförderten Schüttgütern SG wie Kohle oder Erz {Fig. 6) oder bei der Online-Messung von durch ein Rohr (65) strömender Flüssigkeit (Fig. 7). Auch die Messung in einem Behälter ist möglich. Gezeigt sind hier Messvorrichtungen entsprechend den ersten beiden Ausführungsbeispielen.

Bezugszeichenliste

10 HF-Einkopplungseinheit

11 sendeseitiger Synthesegenerator

12 erster sendeseitiger Synthesegenerator

14 zweiter sendeseitiger Synthesegenerator

16 sendeseitiger Mischer

18 Leistungsteiler

18a erster Leistungsteiler

18b zweiter Leistungsteiler

20 HF-Auskopplungseinheit

22 empfangsseitiger Synthesegenerator

23 erster empfangsseitiger Synthesegenerator

24 zweiter empfangsseitiger Synthesegenerator

26 empfangsseitiger Mischer

27 erster empfangsseitiger Mischer

28 zweiter empfangsseitiger Mischer

29 Leistungsteiler

30 HF-Auftrenneinrichtung

31 erster Ausgang der HF-Auftrenneinrichtung

31a erster HF-Signalausgang

32 zweiter Ausgang der HF-Auftrenneinrichtung

32a zweiter HF-Signalausgang

33 dritter Ausgang der HF-Auftrenneinrichtung

33a dritter HF-Signalausgang

35 Eingang

40 erster Mikrokontroller

42 zweiter Mikrokontroller

50 HF-Zusammenführeinheit

51 erster Eingang

51a erster HF-Signaleingang 52 zweiter Eingang

52a zweiter HF-Signaleingang

53 dritter Eingang

53a dritter HF-Signaleingang

55 Ausgang

58 sendeseitiges HF-Verbindungskabel

59 empfangsseitiges HF-Verbindungskabel

61 erstes HF-Bypass-Kabel

62 zweites HF-Bypass-Kabel

80 Bus

82 Frequenznormal

90 Förderband

95 Rohr

F1 erstes Hochfrequenzsignal mit erster Frequenz

F2 zweites Hochfrequenzsignal mit zweiter Frequenz

F3 drittes Hochfrequenzsignal mit dritter Frequenz

IF1 erstes Zwischenfrequenzsignal mit erster Zwischenfrequenz

IF2 zweites Zwtschenfrequenzsignal mit zweiter Zwischenfrequenz

TS Taktsignal

SM Sendemodul

EM Empfangsmodul

G gemeinsames Gehäuse

G1 erstes Gehäuse (sendeseitiges Gehäuse)

G2 zweites Gehäuse (empfangsseitiges Gehäuse)

SG Schüttgut