DE3102334A1

DE3102334A1 - Temperatur-fernmessvorrichtung

Info

Publication number: DE3102334A1
Application number: DE19813102334
Authority: DE
Inventors: Peter Harold 5021 West Lakes S.A. Cole; Richard 2035 Maroubra N.S.W. Vaughan
Original assignee: Unisearch Ltd
Current assignee: Unisearch Ltd
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1981-01-24
Publication date: 1981-12-10
Also published as: JPH0137797B2; JPS56149696A; DE3102334C2; AU6661181A; GB2070393A; US4399441A; CA1142621A; AU533981B2; GB2070393B

Description

UNISEARCH LIMITED, 221-227 Anzac Parade, Kensingtcη N.S.W., 2033, Australien

Temperatur-Pernmeßvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine ■ Temperatur-Fernni· ·β-vorrichtung, insbesondere zum Messen der Temperatur eines entfernten Tieres oder Objektes, in welches eine elektromagnetisch abtastbare Marke implantiert oder an welchem eine solche Marke befestigt ist.

Innerhalb der Viehzuchtindustrie der V.St.A. sind in jüngster Zeit Versuche unternommen worden, ein System zur elektronischen Identifikation von Vieh auf nationaler Basis zu entwickeln. Das U.S. Livestock Conservation Institute hat Anforderungsprofile für derartige nationale Systeme entworfen. Diese An-

75

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130050/0490

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BOEttMIiRfl" & BOEKMEXT

forderungsprofile verlangen implantierbare Ubertragungseinrichtungen, die im Bereich von drei Metern lesbar sind und nicht nur einen Identifikations-Code zurücksenden, sondern auch die Körpertemperatur des Tieres ablesen, so daß Krankheiten zu erkennen sind. Temperaturen müssen im Bereich zwischen 30 bis 45 C, mit einer Genauigkeit von + 0,5⁰C und einer Reproduzierbarkeit von +^ 0, 1°C, ablesbar sein. Kürzlich wurden derartige Einrichtungen mit transistorisierten Oszillatoren, deren Frequenz mittels tempereturabhängigen Thermistoren variiert wurde, beschrieben, siehe z.B. den Progress Report LA-7642-PR, betitelt "Electronic Identification", des Los Alamos Scientific Labaratory vom 1. Oktober 1977 und 30. September 1978. Derartige transistorisierte Abtasteinrichtungen sind komplex und zu teuer für eine allgemeine Benutzung in der Viehzucht.

Was die Identifikation der Tiere bzw. Gegenstände angeht, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die US-PS 37 06 094, die mit "Elektronisches Uberwachungs-System" betitelt ist. Dort wird eine passiv kodierte Marke verwendet, wobei mittels akustischer Oberflächenwellen-Technologie ein informationstragendes elektromagnetisches Antwortsignal in Ansprache auf einen Radiofrequenz-Puls zurückgesendet wird. Wesentliche Eigenschaft des dort verwendeten Systems sind die niedrigen Kosten der Marken und das Fehlen jeglicher Orientierungsund Sichtbarkeitseinschränkungen zwischen den Marken und den Ableseeinrichtungen. Aufgrund dieser Charakteristiken ist die Vorrichtung für einen weiten Bereich von Objekten verwendbar, die wegen ihrer unkontrollierten Gestalt nicht ökonomisch durch andere

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BOEH SIERT & p

Anordnungen, wie z.B. optische Strich-Kodierung, Fluoreszenz , magnetische Streifen, aktive transistorbestückte Übertrager etc., sortierbar sind. Potentielle Anwendungsgebiete sind die Sortierung von Postgütern, Luftfracht und -gepäck, gefrorene Lebensmittel, sowie die fehlerfreie Identifikation von Viehbestand oder Kadavern in der Viehzucht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrvnde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Fern-Temperaturablesung bei derartigen Objekten gestattet und dem eingangs beschriebenen Anforderungsprofil entspricht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Sender elektromagnetischer Wellen, eine an einem Tier oder Gegenstand befestigte oder in ihm implantierte Marke, die Signale des Senders empfängt und Signale zurückstrahlt, und ein die zurückgestrahlten Signale empfangender und verarbeitender Empfänger vorgesehen sind, wobei die Marke eine die Signale empfangende Antenne aufweist, sowie das elektromagnetische Signal in akustische Oberflächenwellen umwandelnde Wandler und eine Laufstrecke, welche durch die Oberflächenwellen in einer temperaturabhängigen Laufzeit durchlaufen wird, wobei nach Durchlaufen eines ersten Abschnittes der Laufstrecke die akustische Oberflächenwelle durch dieselben oder andere Wandler in ein erstes elektromagnetisches Signal umgewandelt und der Antenne zurückgeführt wird, von wo diese dem Empfänger zugesendet wird, wonach die akustische Oberflächenwelle nach Durchlaufen eines zweiten Abschnittes der Laufstrecke in ein zweites elektromagnetisches Signal umgewandelt wird,

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BOElJMhRiI

welches über die Antenne ebenfalls dem Empfänger zugesendet wird; und daß der Empfänger Einrichtungen aufweist, die das durch die unterschiedlichen Laufstreckenabschnitte für die Oberflächenwelle bedingte Zeitintervall zwischen dem ersten und dem zweiten elektromagnetischen Signal messen und daraus die Umgebungstemperatur der Marke ermitteln und anzeigen.

Die vorliegende Erfindung basiert also auf der Erkenntnis, daß mittels akustischer Oberflächentechnologie und einer passiven Marke die Temperatur eines Objektes oder Tieres zweifelsfrei ablesbar ist, wobei gewünschtenfalls diese Aufgabe mit der Identifikation des Objektes kombinierbar ist. Grundsätzlich ist es also möglich, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Umgebungstemperatur der Marke aus einer gewissen Entfernung zu messen, was beispielsweise biomedizinische Messungen ermöglicht.

In einem Unteranspruch ist die Kombination !der erfindungsgemäßen Temperaturmessung mit einer Objekt-Identifikation beschrieben.

Die übrigen Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

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Fig. 1 ein Block-Diagramin der gesamten Vorrichtung;

Fig. 2 ein Block-Diagramm des Senders;

Fig. 3 eine Ansicht der in das Tier implantierbaren Marke;

Fig. 4 den die Laufstrecke für die akustische Oberflächenwelle bildenden Abschnitt der Märke;

Fig. 5 Einzelheiten eines der Wandler, die

in der Laufstrecke für die akustischen Oberflächenwellen vorgesehen sind;

Fig. 6 ein Beispiel für eine den Empfänger erreichende Puls folge;

Fig. 7 eine Darstellung der Radiofrequenz-Wellenformen, die sich aus dem direkten Sender-Puls und dem erwünschten Antwort-Puls des ersten und des letzten Code-Wandlers ergeben;

Fig. 8 ein Block-Diagramm des Empfängers;

Fig. 9 eine modifizierte Wandler-Anordnung, bei der nur ein Minimum an Code-Kc pazität erforderlich ist; und

Fig. 10 eine zweite modifizierte Wandler-/nordnung, bei der ebenfalls nur ein Minimum an Code-Kapazität gebraucht wird.

Die wesentlichen Komponenten der Vorrichtung sind im Block-Diagramm der Fig. 1 gezeigt. Die Vorrichtung weist einen Sender 1 für elektromagnetische Wellen, eine Informationen tragende und temperaturempfindliche Marke 2 und einen Empfänger 3 für elektromagnetische Wellen auf. Alle drei Komponenten werden gleichzeitig betrieben. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Marke 2 verwendet, die einen 32 Bit

— 5 —

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BOEHJVIHlii'&■ BOEHMhRT .:.

aufweisenden Identifizierungscode und eine unzweideutige Temperaturablesung über einen Bereich von + 9,5°C, also beispielsweise von 28°C bis 47°C, mit einer Genauigkeit von etwa + 0,004 C bei normalen Einsatzbedingungen zurücksendet.

Der Sender ist in Fig. 2 im einzelnen dargestellt. Es werden bekannte UHF- und Mi krowellene leinen te verwendet. Die wesentlichen Komponenten :;ind:

(a) Ein beispielsweise mit 915.000,000 MHz arbeitender Steueroszillator 4;

(b) ein Niederfrequenzpuls-Oszillator 5, der Rechteck-Auf tastimpulse von 20 nsek Länge mit einer Repitionsfrequenz von 505, 106 Hz erzeugt. Seine Ausgänge sind mit 6 und 7 bezeichnet;

(c) ein gepulster Leistungsverstärker 8 mit einer Mittelfrequenz von 915.000,000 MHz, einer Bandbreite von 50 MHz, einer Spitzen-Ausgangsleistung von 20 Watt, einer Puls-Repetitions frequenz von 505, 106 Hz und einem An/Aus-Verhältnis besser als 150 Dezibel;

(d) ein Bandpaß-Filter mit einem Durchlaß bei 915.000,000 + 20 MHz, so daß die Ausgangsfrequenzen den behördlichen Bestimmungen anpaßbar sind; und

(e) eine Mikrowellenantenne 10, die den Bereich der abzulesenden Marke bestreicht.

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BOEH^ERT & BOEKMERT- _;.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine beispielsweise in Tiere implantierbare Marke 2. Die Marke weist eine in Form von auf einem Kunst-Ktoff-Plättchen aufgetragenen Kupfer-Nasen 12, 13 ausgebildete Antenne 11 auf. Als ein wesentliches Element weist die Marke ein Laufstrecken-Verzögerungselement 14 für akustische Oberflächenwellen auf, das eine Lücke zwischen den Nasen 12 und 13 elektrisch überbrückt. Schließlich ist die Marke zum Schutz vor Beschädigungen in einen Kunststoff-Zylinder eingekapselt, der aus geeignetem, biologisch inertem Material besteht. Die Länge der eingekapselten Marke kann zwischen 75 und 150 mm variieren, wobei kleinere Größen einen geringfügigen Verlust an Empfindlichkeit bedingen.

Das Laufstrecken-Verzögerungselement 14 für akustische Oberflächenwellen besteht aus einem Material 15 mit geeigneten piezoelektrischen und akustischen Eigenschaften. Insbesondere weist das material eine passende Differenz zwischen dem linearen Temperaturausdehnungskoeffizienten und dem Temperaturkoeffizienten der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwelle auf. Die Differenz dieser beiden Tentperaturkoeffizienten wird im folgenden per Definition mit Zeitverzögerungs-Temperaturkoeffizient bezeichnet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Material eine dünne Schicht von auf Glas "gesputtertem"(zerstäubtem) Zinkoxid auf, die einen Zeitverzögerungs-Temperaturkoeffizienten von etwa 60 ppm pro ⁰C aufweist. Ils sind auch andere Materialien verwendbar, beispielsweise passend orientierte Einkristalle oder

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BOEHMEKT & H

Kompositionen mit dünnen Schichten aus Zinkoxid oder anderen piezoelektrischen Materialien auf Glas oder Metallplatten bzw. -folien. Entsprechend dem Bedarf können die verschiedenen Materialien kleinere oder größere Zeitverzögerungs-Temperaturkoeffizienten aufweisen.

Die Marke ist mit einem Identifikationscode versehen, der auf dem Material 15 in Form einer räumlichen Struktur aus leitenden Elektroden ausgebildet ist. Die Einzelheiten einer solchen, einen 32 Bit Binär-Code 1110 0111 0110 1001 1000 1110 1111 aufweisenden räumlichen Struktur sind in Fig. gezeigt. Die Anordnung weist einen Endwandler 16 (transducer) und einen Satz von Code-Wandlern 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 und 36 auf. An einer bestimmten Stelle ist ein Code-Wandler vorhanden bzw. nicht vorhanden, je nach dem, ob die Binär-Einheit "1" oder "0" erforderlich ist. Die Wandler sind in Parallel-Schaltung zwischen Leitern 37 und 38 angeordnet. Die Leiter 37, 38 sind mit Konsolen 39, 40 verbunden. Die verbindenden Konsolen 39, 40 sorgen für eine mechanische und elektrische Verbindung, wobei ein elektrisch leitender Kleber das Laufstrecken-Verzögerungselement 14 mit den Nasen 12, 13 der Antenne 11 gemäß Fig. 3 verbindet. Fig. zeägt Einzelheiten eines Wandlers, der aus einer Anzahl von "fingerartigen" Elektroden 42 besteht, die abwechselnd mit dem Leiter 37 und dem Leiter verbunden sind. Der Mittellinien-Abstand der Elektroden beträgt in diesem Ausführungsbeispiel angenähert 2 pm, wobei der genaue Abstand derart justiert

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BOEHMERT & -hJIT \\_ψ

ist, daß er der Hälfte der Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle mit einer Betriebsfrequenz von 915 MHz entspricht. Der erste und der letzte Code-Wandler, d.h. die Wandler 17 und 36 in Fig. 4, sind in jedem Falle vorhanden und im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen Abstand von 2,790 mm getrennt, der mit L bezeichnet ist. Diese Wandler dienen sowohl der Übertragung des Identifizierungs-Codes als auch der Temperaturmessung.

Die verbleibenden 30 Bit-Stellen des Codes stehen zum Kodieren der Marke zur Verfügung, wobei der Informationsgehalt durch An- bzw.. Abwesenheit des Wandlers erzeugt wird. In einem anderen Ausführuncsbeispiel wäre es z.B. möglich, alle Elektroden vorzusehen, aber die Elektroden, die einer "Null" entsprechen, mit einem bzw. beiden Leitern 37, 38 schon bei der Herstellung unverbunden zu belassen, oder bei der Herstellung die Verbindung vorzugebei , so daß der Benutzer später die erwünschte Kodierung durch Unterbrechung bestimmter Verbindungen zu den Leitern 37, 38 selbst erzeugen kann.

Bei Betrieb empfängt die Marke den elektromagnetischen Puls über ihre Antenne 11 und die mit den Leitern und 38 verbundenen Wandler werden beaufschlagt. Jeder angeschlossene Wandler erzeugt akustische Oberflächenwellen, die in Richtung der Mittellinie CC (in Fig. 4) laufen. Nach einer der Laufzeit der Wellen entlang dem freien Abschnitt 41 entsprechenden Zeit werden die elektroakustischen Oberflächenwellen wieder in elektromagnetische Energie umgewandelt, welche sodann über die Antenne 11 abgestrahlt wird. Diese zurückgestrahlte elektromagnetische Energie wird über den

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ΒΟΕΗΜΕκΓ& BQEHfMRRT " _

Empfänger 3 empfangen und verarbeitet.

Fig. 6 zeigt eine Pulssequenz, wie sie der Empfänger sieht. Die Sequenz weist einen großen, direkt vom Sender einfallenden Amnlituden-Puls 43 auf, dem eine Folge von unerwünschten Interferenz-Pulsen 44 nachfolgt, welche aus der Fortpflanzung der akustischen Oberflächenwellen zwischen verschiedenen Teilen der Code-Wandler 17 bis 36 entstehen, wonach der erwünschte Satz von Pulsen 45 eintrifft, welcher aus der Fortpflanzung der akustischen Oberflächenwelle zwischen dem End-Wandler 16 und den Code-Wandlern 17 bis 36 in Sequenz erzeugt werden. Diese letztgenannte Gruppe von Pulsen ist frei von Interferenzen und wird durch den Empfänger 3 in der weiter unten beschriebenen Weise verarbeitet, um sowohl den Code der Marke zu identifizieren als auch die Umgebungstemperatur der Marke zu messen.

Die Temperaturmeßmethode kann mit Hilfe der Fig. 7 verstanden werden, welche schematisch die Radiofrequenz-Wellenform 46, die mit dem direkten Puls 4 3 verbunden ist, zusammen mit den Radio-Frequenz-Wellenformen 47 und 48, welche mit dem ersten bzw. dein letzten Puls der erwünschten Sequenz von Pulsen 45 verbunden sind, zeigt. Die Radiofrequenz-Wellenformen 47 und 4 8 resultieren also aus der Fortpflanzung der akustischen Oberflächenwelle zwischen dem Endwandler 16 und den Code-Wandlern 17 und 36. Die Phasenverschiebung <£ zwischen den Wellenformen ist gleich 2 tfCL/J^) Winkelmeßeinheiten, wobei L der Mittellinienabstand zwischen den Wandlern 17 und 36 ist, während A die Wellen-

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BOEHMEKT & BCEHMERj;; '.

länge der akustischen Oberflächenwelle ist, welche sich zwischen den Wandlern 17 und 36 fortpflanzt. L und λ sind bekannte Funktionen der Temperatur und hängen von dem Material 15 ab. Eine Messung von j> beinhaltet deshalb eine Messung der Temperatur des Materials 15, welche wiederum der Umgebungstemperatur der Marke entspricht. Es kann gezeigt werder, daß die Xnderungsrate von ά> mit der Temperatur gleich 2ΊΓ" (L/ A) Winkeleinheiten mal dem oben definierten Zeitverzögerungs-Temperaturkoeffizienten ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Temperaturänderung von ά angenähert gegeben durch: 2Tx (2790 ,um/3,28 jum) χ -60 χ TO"⁶, d.h. 0,32 Wirkeleinheiten pro C. Daraus ergibt sich eine eindeutige Temperaturmessung über einen Bereich von 28 bis 47 C mit einer Genauigkeit von etwa + 0,0040 C bei einem Signal-Rausch-Verhältnis von 57 db. Das eingangs t enannte Anforderungsprofil wird also voll erfüllt.

Die verschiedenen Komponenten des Empfängers 3 sind in Fig. 8 in Form eines Block-Diagramms gezeigt. Die Richt-Antenne 49 ähnelt der Sender-Antenne 10. Ein Bandpaß-Filter 50 weist mögliche Radiofrequenz-Interferenzen ab, die nicht zum Meßsystem gehören. Ein Begrenzer 51 schützt den Empfänger vor Sättigung oder Übersteuerung durch den großen Sender-Puls. Ein rauscharmer Radiofrequenzverstärker 52 verstärkt die empfangene Pulsfolge und ist derart ausgelegt, daß, in diesem Beispiel, 32 parallele Ausgänge vorgesehen sind; ein Ausgang für jede Binär-Steile des Codes. Jeder der 32 Ausgänge des Verstärkers 52 beaufschlagt einen der 32 identischen Signal-Verarbeitungskanäle, von denen in Fig. 8

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130050/OAÖÖ

IiOEHMl.K I^ HOtHXiI* HJ.

nur zwei gezeigt sind. Jeder der 32 Ausgänge ist eingangs mit einer der 32 Steuerschaltungen 53 verbunden. Diese Steuerschaltungen werden durch eine Steuer-Schaltung 57 gesteuert, welche mittels eines über die Ausgangs-Leitung 7 übermittelten Signales mit dem Senderpuls synchronisiert ist. Die Steuer-Betriebs-Schaltung 57 erzeugt 32 Ausgangs-Pulse, deren Breite der Breite des Senderpulses, d.h. in diesem Beispie] 20 nsek, entspricht. Di( 32 AusgangspulHe der Steuer-Betriebs-Schaltung 57 steuern die Schaltungen 53 derart, daß aufeinanderfolgende Schaltungen sich öffnen, um Antwort-Pulse der Puls-Sequenz 45 entsprechend den aufeinanderfolgenden Bit-Stellen 1 bis 32 des Codes durchzulassen. Die Ausgänge der Schaltungen 53 werder sodann in Mischern 54 herabmoduliert, indem sie mil einem 914.999,00 MHz Schwebungsgenerator, der mii dem Steueroszillator 4 phasensynchronisiert ist, überlagert werden. Die resultierenden Zwischenfrequenzen von 1.000 Hz werden durch schmalwandige Verstärker 55 verstärkt. Mittels Präzsions-Gleichspannungsdetektoren 56 werden die Ausgänge der Verstärker 55 gleichgerichtet. Die Ausgänge der Gleichrichter 56 stellen die 32 Bit des Antwort-Codes dar. Wie gesagt, bestehen die durch die Wandler 17 und 36 erzeugten Bits 1 und 32 immer aus einer "1" und dienen sowohl der Code-Identifizierung und der Temperaturmessung, bei der die Phasendifferenz <J> zwischen den Radio-Frequenz-Wellenformen 47 und 48, welche mit ihnen verbunden sind, gemessen wird. Da die Phase der Radiofrequenz-Wellenform bei der Transformation erhalten bleibt, kann die Phasenverschiebung <j> leicht

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BOEHMERr& BOEHjMEKT

mittels des Phasenverschiebungs-Detektors 5 8 gemessen werden, dessen Referenz-Eingänge gemäß Fig. 8 den Ausgangs-Kanälen 1 und 32 des Verstärkers 55 entnommen werden. Verschiedene Phasenverschiebungs-Detektorschaltungen mit eindeutigen Meßbereichen von +_ "7t Winkeleinheiten können anstelle des Detektors .58 eingesetzt werden, wobei die Phasen messung durch die in Fig. 8 gezeigte Anordnung wesentlich vereinfacht wird, bei der die Phasenmessung mit der Zwischenfrequenz, d.h.. etwa i.000 Hz im gegenwärtigen Beispiel, mittels einfacher Niederfrequenz-Schaltungen erfolgt.

Die Ausgangssignale des beschriebenen Kmpfänyers können verschiedenen Anzeigevorrichtungen zuc erführt werden (nicht gezeigt) , um den Identif.izierungscode und die Temperatur anzuzeigen.

Die Leistungsverluste auf dem Weg vom Sender zum Empfänger berechnen sich im einzelnen wie folgt:

(a) Elektromagnetischer Verlust zwischen Senderun d Empfängerantenne: 33 db;

Cb) elektromagnetisch/elektroakustischer Umwandlungsverlust: 44 db;

(c) elektroakustischer Fortpflanzungsverlust: 4 db;

(d) elektroakustisch/elektromagnetischer Umwandlungsverlust: 37 db; und

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1S0Ü50/G488

BOEHMEK f*&BO£HKiF>T.· ^

(e) elektromagnetischer Verlust zwischen Marken-Antenne und Empfänger-Antenne: 3 3 db.

Der Gesamtverlust beträgt also 151 db.

Die Rausch-Bandbreite des Empfängers wird durch den Verstärker 55 bestimmt und beträgt etwa 3 Hz. Der Eingangs-Rauschpegel des Empfängers beträgt -192 db W. Das Eingangssignal-Niveau beim Empfänger beträgt -135 db W. Das Signal-Rausch-Verhältnis am Empfänger beträgt also 57 db und das System ist nicht durch das Empfängerrauschen limitiert. Insbesondere läßt sich zeigen, daß der Fehler α <j> der Phasenverschiebungsmessung mittels des Detektors 58 etwa der reziproken Quadratwurzel des Empfänger-Signal/Rausch-Verhältnisses entspricht, d.h. Δ <f> entspricht etwa ± 1,41 χ 10 Winkeleinheiten bei einem Signal/Rausch-Verhältnis des Empfängers von 57 db. Daraus ergibt sich für den resultierenden Fehler in der Temperaturmessung + 1,41 χ 10 Winkeleinheiten/O, 321 Winkeleinheiten pro ⁰C, d.h. + 0,004

C. Auch dies entspricht dem oben erwähnten Anforderungsprofil.

Der Erfolg der beschriebenen Vorrichtung hängt wesentlich von ihrer Fähigkeit ab, die akustisch verzögerten Signale von Hintergrund-Störungen zu trennen, welche durch direkte elektromagnetische Reflexionen erzeugt werden. Da in diesem Ausführungsbeispiel die akustisch bedingte Verzögerungszeit etwa 1 Mikrosekunde beträgt, stammen die elektromagnetischen Reflexionen aus Entfernungen von mehr als 300 m, weshalb sie normalerweise ver-

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BOEHMEKT &.IiC)RHJvIEHf ^;..^: .. ·.

nachlässigbar klein sind.

Im folgenden sollen noch einige Varianten des obenbeschriebenen Ausführungsbeispieles erläutert werden, die sich aus dem Erfindungsgedanken ergaben.

(a) Wechsel der Träger-Frequenz von 915 MHz. Die Dimension der Laufstrecke des Laufs trecV.en-Verzögerungselementes 14 und die Elektroden-Anordnung können der Frequenz und der Bandbreite je nach der verwendeten Herstellungstechnologie angepaßt werden.

(b) Die Pulslänge und Puls-Repetitionsfrequenz können variiert werden, um längere oder kürzere Codes zu erhalten.

(c) Die Sender-Ausgangsleistung und auch andere Charakteristiken des Senders sind veränderbar. So auch die Empfänger- und Markenantennen, einschließlich einer Sender-Empfänger-Duplizierung, um verschiedene Mikrowellen-Systeme vorzusehen.

(d) Eine Vielzahl von piezoelektrischen Materialien ist verwendbar, einschließlich passend ausge^- richteter Einkristalle sowie Kompositionen mit Zinkoxid-Schichten oder anderen piezoelektrischen Materialien auf Glas, Metall öler Folie. Auch können magnetische Einrichtungen anstelle der piezoelektrischen Materialien Verwendung finden, um die elektroakustisch^ Konversion durchzuführen.

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RC)EH M F.-RT & BOB ΗΝ«; Η Γ -." .: -

(e) Die Anordnung der Wandler kann in Zahl, Form und in ihrer Verbindung mit der Antenne modifiziert werden.

(f) Bezüglich des von der Marke zurückgesendeten Identifizierungscodes sind auch andere Kodierungsmethoden möglich, wie z.B. PuQshöhen, Breiten oder Positionen.

(g) Die Anordnung der veischiedenen Bauteile in der Marke, ihre Form, Größe und Einkapselung kann entsprechend den speziellen Anforderungen variiert werden.

(h) Die Anordnung der Wandler kann vereinfacht werden, indem weniger, beispielsweise nur ein einziger, Wandler eingesetzt werden, was beispielsweise insbesondere bei Anwendungen empfehlenswert ist, bei denen nur ein Minimum an Codeidentifizierung erforderlich ist. Die Figuren 9 und 10 zeigen zwei derartige vereinfachte Ausführungsbeisoiele. Die in Fig. 9 gezeigte Anordnung verwendet zwei Reflektoren 61 und 62 für akustische Oberflächenwellen, die die akustischen Oberflächenwellen dem einzigen Wandler 60, der die Wellen sowohl erzeugt als auch aufnimmt, zurückreflektieren. Die Messung der Radiofrequenz-Phasenverschiebung φ zwischen dem durch den Reflektor 62 reflektierten Puls und dem durch den Reflektor 61 reflektierten Puls, wobei die Phasendifferenz φ gleich 4JT(L₂ - L₁) /A Winkeleinheiten ist und Ly und L. die betreffenden Abstände des Wandlers

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1 3 0 0 5 Ö / (H Ö S

BOEH \1 FBT & :BUHH M E&T ^:..^: .:,

• ao -

von den Reflektoren sind, liefert ebenfalls eine Messung der umgebungstemperatur der Marke. In dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die akustische Oberflächenwelle durch geeignete Kerbungen 66 begrenzt, welche in der Oberfläche des Materials; Kerben 63 ausgeätzt sind, so daß diese entlang einer kreisförmigen Fortpflanzungsstrecke verlaufen und wiederholt den einzigen wellenerzeugenden und empfangenden Wandler 6 4 anregen. Wiederum liefert die Messung der Radiofrequenz-Phasendifferenz A zwischen aufeinanderfolgenden Antwortpulsen, wobei cj> gleich 25ΓΌ/Λ Winkeleinheiten ist und D dem Durchmesser der kreisförmigen Laufstrecke entspricht, während Λ die Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist, eine Messung der Umgebungstemperatur der Marke.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung, sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

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BOEH ΜΕΠ Γ ^iBOEHMEkT

ί'^ΖίΙΙ'ϊ^ΓιϋΊ GHSImLI ο Tji (LIoT GF H λΚ 3REkCIj KUKZHALo)

1	Sender	1
-ι	Marke	C
	Empfänger
4	Steueroszillator	4
	Puls-Oszi11ator	ς
6	Ausgang	6
7	Ausgangs-Leitung	7
8	Leistungsverstärker	8
9	Bandpaß-Filter	9
10	Mikrowellenantenne	10
11	Antenne	11
12	Nase	12
13	Nase	13
14	Laufstrecken-Verzögerungselement	14
15	Material	15
16	End-Wandler	16
1?	Code-Wandler	17
13	Code-Wandler	18
19	Code-Wandler	19
20	Code-Wandler	20
21	Code—Wandler	21
22	Code-Wandler	22
23	Code-Wandler	23
?Α	Code-Wandler	24
25	Code-Wandler	25
Pf=,	Code-Wandler	26
2?	Code-Wandler	27
28	Code-Wandler	28
29	Code-Wandler	29
30	Code-Wandler	30

130050/0498

BOEHMEHT or i-JUl;HN1 EHT

	Code-Wandler	7 C
	Code-Wandler
7. /	Code-Wandler	■-.■-,
' '.' *	Code-Wandler
-» ·.·- ' ■ ·' >	Code-Wandler	59
	Code-Wandler	40
-:?	Leiter	41
	Leiter	4?
39	Konsole	^ώ5
40	Konsole	44
41	Abschnitt	-5
42	Elektrode	"6
4^Z;	Puls	47
44	Pulse	48
45	Puls-Sequenz	49
46	Wellenform	50
47	Wellenform	51
48	Wellenform	52
49	Antenne	53
50	Bandpaß-Filter
51	Begrenzer
52	Verstärker
55	Steuer-Schaltung

Mischer 54

Verstärker

	Detektor	56
57	Steuer-Betriebsschaltunq	57
5G	Detektor	53
59
60	Wandler	κ .0
61	Reflektor	61
62	RefleHtor	62
65	Material	03
64.	Wandler	64
65		^>5
66	Kerbung	66

Ö 0 0~5 0 /θ A Ö δ

Claims

BOEHMKJiT & BOnh'MKKT

U 154

Ansprüche

1 J Temperatur-Fernmeßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sender (1) elektromagnetischer Wellen, eine an einem Tier oder Gegenstand befestigte oder in ihm implantierte Marke (2), die Signale des Senders (1) empfängt und Signale zurückstrahlt, und ein die zurückgestrahlten Signale empfangender und verarbeitender Empfänger (3) vorgesehen sind, wobei die Marke (2) eine die Signale empfangende Antenne (11) aufweist, sowie das elektromagnetische Signal in akustische Oberflächenwellen umwandelnde Wandler (16, 17, 36) und eine Laufstrecke, welche durch die Oberflächenwellen in einer temperaturabhängigen Laufzeit durchlaufen wird, wobei nach Durchlaufen eines ersten Abschnittes der Laufstrecke die akustische Oberflächenwelle durch dieselben oder andere Wandler (16, 17, 36) in ein erstes elektromagnetisches Signal umgewandelt und der Antenne (11) zugeführt wird, von wo diese dem Empfänger (3) zugesendet wird, wonach die akustische Oberflächenwelle nach Durchlaufen eines zweiten Ab-

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schnittes der Laufstrecke in ein zweites elektromagnetisches Signal umgewandelt wird, welches über die Antenne (11) ebenfalls dem Empfänger (3) zugesendet wird; und daß der Empfänger (3) Einrichtungen (50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 und 58) aufweist, die das durch die unterschiedlichen Laufstreckenabschnitte für die Oberflächenwelle bedingte Zeitintervall zwischen dem ersten und dem zweiten elektromagnetischen Signal messen und daraus die Umgebungstemperatur der Marke (2) ermitteln und anzeigen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Marke (2) eine Mehrzahl von entlang der Laufstrecke kodiert angeordnetem Wandlern (17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 2'*, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36) aufweist, die dem Empfänger (3) eine kodierte Sequenz elektromagnetischer Signale übermitteln, die charakteristisch für das Tier bzw. dem Gegenstand ist, an dem die Marke (2) befestigt oder in den sie implantiert ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (1) elektromagnetische Signale in Form von Radiofroquenz-Pulien aassenden kann und daß der Empfänger (3) derartige Signale empfangen kann und das Zeitintervall zwischen dem ersten und dem zweiten elektromagnetischen Signal durch Messung der durch die Laufstrecken der Oberflächenwellen bedingten Phasenverschiebung zwischen den Signalen ermittelt.

A. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufstrecke geschlossen ist und ein

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einziger Wandler (64) in der Laufstrecke vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Wandler (60) in der Laufstrecke (L,, L^) mit zwei beiderseits des Wandlers angeordneten Reflektoren (01, 62) vorgesehen ist, wobei die Reflektoren unterschiedliche Abstände von dem Wandler haben und sich die Laufstrecke zwischen den Reflektoren erstreckt.

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