Mikrowellenbasierter Massendurchflusssensor auf Basis von zweidimensionalen linkshändigen Leitungsstrukturen

Abstract

Zusammenfassung In diesem Beitrag wird eine Anwendung eines kompakten Massendurchflusssensors auf Basis von resonanten “Kompositen Rechts-/Linkshändigen” Leitungsstrukturen (CRLH) mit erhöhter Empfindlichkeit im Vergleich zu herkömmlichen, mikrowellenbasierten Sensoren zur Bestimmung des Massenstroms in pneumatischen Förderanlagen vorgestellt. Das Konzept besteht aus einer periodischen Struktur von in Reihe geschalteten Kondensatoren und parallel geschalteten Induktivitäten mit makroskopisch negativer Permeabilität und Permittivität — den sogenannten Metamaterialien. Die simultane Erfassung der Geschwindigkeit und der Feststoff/Luft-Konzentration aus einer einzigen Messung ermöglicht die Messung des Massendurchflusses in Echtzeit. Die Anordnung einer oder mehrerer CRLH-Leitungsstrukturen zu einer Spiralform, eröffnet weiterhin die Möglichkeit, die Verteilung des Durchflusses über dem Förderrohrquerschnitt des Materials zu bestimmen, um die Genauigkeit des Sensors zu erhöhen. Zur Überprüfung des Sensorkonzeptes wurde ein Prototyp aufgebaut und in einem dedizierten Messsystem vermessen. Mögliche Anwendungsgebiete dieser Sensoren sind die Bestimmung des Massendurchflusses von Luft/Feststoff-, Luft/Flüssigkeit- und Flüssigkeit/Feststoff-Mischungen in der industriellen Prozessüberwachung.