(57)【要約】  誘電インピーダンス分光法に適した測定システムに用いられるセンサ（１）であって、センサ（１）は、センサ（１）の少なくとも動作状態で、測定信号用の第１の導体ストリップ（３）と第１の誘電基板と第１の接地板（５）とから成る少なくとも１つの第１のマイクロストリップライン（２）を備え、第１の導体ストリップ（３）は、外側から面状に、測定されるべき誘電材料サンプルを含む容器に、好適には管、入れ物または袋に着設可能である。
2018531386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電インピーダンス分光法に適した測定システムに用いられるセンサ（１）であって、
当該センサ（１）は、当該センサ（１）の少なくとも動作状態で、測定信号用の第１の導体ストリップ（３）と第１の誘電基板と第１の接地板（５）とから成る少なくとも１つの第１のマイクロストリップライン（２）を備え、前記第１の導体ストリップ（３）は、外側から面状に、測定されるべき誘電材料サンプル（６）を含む容器（７）に、好適には管、入れ物または袋に着設可能であることを特徴とする、センサ（１）。
【請求項２】
当該センサ（１）は、フレキシブルに構成されていることを特徴とする、請求項１記載のセンサ（１）。
【請求項３】
当該センサ（１）は、リジッドに、少なくとも部分的に湾曲して構成されていることを特徴とする、請求項１記載のセンサ（１）。
【請求項４】
前記第１の誘電基板は、第１の導体板（４）により形成されており、該第１の導体板（４）は、少なくとも１つの第１の外面（８）と、該第１の外面（８）に対して平行に配置された第２の外面（９）とを有し、前記第１の導体ストリップ（３）は、前記第１の外面（８）上に配置されており、前記第１の接地板（５）は、前記第２の外面（９）上に配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のセンサ（１）。
【請求項５】
当該センサ（１）は、第２のマイクロストリップライン（１０）を有し、該第２のマイクロストリップライン（１０）は、基準信号用の第２の導体ストリップ（１１）と第２の誘電基板と接地板とから成ることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のセンサ（１）。
【請求項６】
前記第２のマイクロストリップライン（１０）の前記接地板は、前記第１の接地板（５）により形成されていることを特徴とする、請求項５記載のセンサ（１）。
【請求項７】
前記第２の誘電基板は、第２の導体板（１２）により形成されていることを特徴とする、請求項６記載のセンサ（１）。
【請求項８】
前記第１の導体板（４）と前記第２の導体板（１２）とは、２層の導体板のうちのそれぞれ１つの層を形成し、２層の前記導体板の両方の層は、前記第１の接地板（５）によって相互に分離されていることを特徴とする、請求項７記載のセンサ（１）。
【請求項９】
前記第１の導体ストリップ（３）と前記第１の接地板（５）とは、フレキシブルな導体板（１４）の同一の外面（８）上に相並んで配置されており、前記第１の誘電基板は、当該センサ（１）の動作状態で、前記容器（７）内に含まれた測定されるべき前記誘電材料サンプル（６）とともに該容器（７）によって形成されていることを特徴とする、請求項１記載のセンサ（１）。
【請求項１０】
第２の導体ストリップ（１１）が、前記第１の接地板（５）に対して平行に延在し、かつ該１の接地板（５）とは反対の側に位置する、フレキシブルな前記導体板（１４）の同一の部分の外面（９）に配置されており、前記第２の導体ストリップ（１１）は、前記第１の接地板（５）を覆っていることを特徴とする、請求項９記載のセンサ（１）。
【請求項１１】
前記第２の導体ストリップ（１１）と、前記第１の接地板（５）と、フレキシブルな前記導体板（１４）の、前記第２の導体ストリップ（１１）と前記第１の接地板（５）との間に配置された部分とが、第２のマイクロストリップライン（１０）を形成することを特徴とする、請求項１０記載のセンサ（１）。
【請求項１２】
前記第１の導体ストリップ（３）および／または前記第２の導体ストリップ（１１）は、蛇行状に構成されていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載のセンサ（１）。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか１項記載のセンサ（１）と、該センサ（１）の測定信号、または測定信号および基準信号を生成しかつ評価する装置（１３）とを備える、誘電インピーダンス分光法のための測定システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の測定システムを用いて、容器（７）内に保持された誘電材料サンプル（６）、好適には誘電懸濁液のインピーダンスを特定する方法であって、
測定信号に対して設けられた第１の導体ストリップ（３）を外側から前記容器（７）に面状に着設することにより、センサ（１）を前記容器（７）と接触させるステップと、
所定の周波数を有する、前記センサ（１）に入力される測定信号を供給するステップと、
前記センサ（１）から出力される測定信号を測定するステップと、
入力される測定信号と出力される測定信号との間の位相シフトを特定するステップと、
入力される測定信号と出力される測定信号との間の位相シフトから、前記容器（７）内に保持された前記誘電材料サンプル（６）のインピーダンスを特定するステップと、
を有することを特徴とする、方法。
【請求項１５】
入力される測定信号に対して追加的に、同一の周波数を有する、入力される基準信号を、前記センサ（１）の、基準信号に対して設けられた第２の導体ストリップ（１１）に供給し、これに続いて、出力される測定信号が入力される測定信号に対して有する位相シフトと、出力される基準信号が入力される基準信号に対して有する位相シフトとの間の差を特定することを特徴とする、請求項１４記載の方法（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電インピーダンス分光法に適した測定システムに用いられるセンサに関する。
【０００２】
さらに本発明は、本発明に係るセンサと、センサの測定信号および／または基準信号を生成するかつ評価する装置とを備える、誘電インピーダンス分光法のための測定システムに関する。
【０００３】
最後に本発明は、本発明に係る測定システムを用いて、容器内に保持された誘電材料サンプル、好適には誘電懸濁液のインピーダンスを特定する方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
たとえば生物工学、産業や石油調査において多くの場合に存在するような多種の懸濁液が、誘電インピーダンス分光法により測定され、特性付けられる。これは、多くの場合、接触を伴う測定によってしか可能ではない。つまりその際、センサは、測定されるべき懸濁液に接触させられ、これにより、一方では懸濁液による汚染の可能性が高まり、かつ／または他方ではセンサ自体にそのときの測定やその都度のさらなる測定に支障をきたす不都合な膜が形成される可能性が高まる。さらに、センサを懸濁液中に導入しなければならない測定は、通常は煩雑であり、自動化も困難である。
【０００５】
この関連において、たとえば、一方では広帯域の測定を可能にするが、他方では測定時に所定の距離を懸濁液中に浸漬しなければならないので取扱いが煩雑である同軸センサが知られている。
【０００６】
さらに、測定されるべき材料サンプルを光導波路（導波管）または同軸センサの内部に、具体的には、前述の材料サンプルが内部を完全に充填するように導入しなければならない測定法が知られている。したがって、たとえ用いられる測定原理、つまり「伝送線路」の物理特性の利用が一般的に極めて広い帯域の測定を可能にしたとしても、懸濁液に対してそのようなセンサを用いて行われる測定法は、実用的ではない。
【０００７】
他に知られた、やはり懸濁液の測定に手間が係るかについては考慮されない測定法は、送信器と受信器とを含み、この場合、測定されるべき材料サンプルは、マイクロ波領域の電磁放射を照射することによって非接触式に測定される。しかし、測定構造だけではなくそのような測定の実行も極めて煩雑になっている。
【０００８】
誘電インピーダンス分光法の他の方法も、特に測定されるべき懸濁液に関して良好ではないと思われる。誘導測定、コンデンサを用いる測定（平行板測定）および共振器における誘電材料サンプルの測定もこれに含まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の課題は、誘電懸濁液を測定するのに特に良好に適しており、具体的にはその際、センサを直接に測定されるべき懸濁液に接触させなくてよい、誘電インピーダンス分光法に適した測定システムに用いられる広帯域のセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、この課題は、誘電インピーダンス分光法に適した測定システムに用いられるセンサにおいて、センサが、センサの少なくとも動作状態で、測定信号用の第１の導体ストリップと第１の誘電基板と第１の接地板とから成る少なくとも１つの第１のマイクロストリップラインを備え、第１の導体ストリップは、外側から面状に、測定されるべき誘電材料サンプルを含む容器に、好適には管、入れ物または袋に着設可能であることによって、解決される。
【００１１】
マイクロストリップラインにおいて、導体ストリップは、異なる２つの誘電体の境界面の間に位置する。この場合、通常は、一方の誘電体は、導体板の誘電基板により形成されていて、他方の誘電体は、空気により形成されている。これにより、導体内で導かれる信号の電磁場の一部は、直接に導体ストリップと導体板の接地板との間に、ひいては導体板の基板内に延在し、これに対して電磁場の別の一部は、別の誘電体内に達する。両方の誘電体の誘電率が異なることにより、伝播する電磁波の位相速度が導体ストリップの上下で異なり、準ＴＥＭモードが形成される。
【００１２】
本発明によれば、センサが、少なくとも動作状態で、測定信号用の少なくとも１つのマイクロストリップラインを有する。この場合、両方の誘電体のうちの１つの誘電体は、材料サンプルが中に存在する容器とともに、測定されるべき誘電材料サンプルにより形成される。センサを外側から容器に着設することにより、システム容器−材料サンプルを、誘電分光法により測定することも可能であり、しかもその際、センサを直接に材料サンプル、特に懸濁液に接触させなくてよい。
【００１３】
容器の外側に沿って、着設されたセンサの位置がそれぞれ異なる場合に懸濁液が変化しても、またはセンサの位置が一定の場合に懸濁液の内部構造が時間的に変化しても、これにより懸濁液の誘電率が変化し、これは、導体ストリップを通過した後、測定信号の位相における測定されるべき変化として認められる。
【００１４】
この場合、導体ストリップがより長く面状に容器に着設されているほど、センサに入力される信号と、通過後に導体ストリップから再び出力される信号との間の位相シフトがより一層大きくなる。つまり、センサはより一層敏感になる。
【００１５】
本発明に係るセンサは、ＴＥＭモードが生じることに基づいて、特に良好に広帯域の測定にも適している。というのも、ＴＥＭモードが遮断周波数を有しないからである。
【００１６】
さらに、マイクロストリップラインの使用により、良好な信号雑音比を得ることができ、これにより、極めて高い信号レベルで動作を行うことができ、これにより、極めて正確な測定が可能である。
【００１７】
本発明に係るセンサの製造は特に簡単で低コストである（フォトリソグラフィに基づく製造またはフライス加工による）ので、本発明に係るセンサは、原則的に使い捨て利用にも適している。
【００１８】
センサを、正確に位置を合わせて、任意に成形された容器に着設するために、本発明に係るセンサの好適な実施形態では、センサがフレキシブルに構成されている。この場合、第１の導体ストリップ、第１の誘電基板および第１の接地板は、フレキシブルに、つまり幾分か可撓性を有して構成されている。
【００１９】
センサを、正確に位置を合わせて、特定の既知の形状を有する容器に着設するために、本発明に係るセンサの別の好適な実施形態では、センサがリジッドで、少なくとも部分的に湾曲して構成されている。したがって、湾曲したまたは角張った容器に適合された、しかも同時にリジッドなセンサの構造を達成することができる。
【００２０】
相応に大きく平らな外面を有する容器にも、リジッドな平らなセンサを使用することができることが自明である。
【００２１】
本発明に係るセンサの別の好適な実施形態によれば、第１の誘電基板は、第１の導体板により形成されており、第１の導体板は、少なくとも１つの第１の外面と、第１の外面に対して平行に配置された第２の外面とを有し、第１の導体ストリップは、第１の外面上に配置されており、第１の接地板は、第２の外面上に配置されている。
【００２２】
これにより、センサの特に簡単で複雑でない構成が達成される。つまり、導体板は、一方ではマイクロストリップラインの第１の誘電基板として用いられ、同時に、導体板がフレキシブルに構成されている場合、導体板は、センサに柔軟性を付与し、または、導体板がリジッドに構成されている場合、導体板は、リジッドなセンサの形状付与要素として用いられる。第１のマイクロストリップラインの第１の誘電基板を形成する、センサの格別な構成要素は、不要である。
【００２３】
測定信号の位相速度の差分測定を可能にする、またはセンサから出力される測定信号の位相を、基準信号（その電磁場は測定されるべき誘電材料を通って伝播されていない）の位相と比較できるようにするために、本発明に係るセンサの別の好適な実施形態では、センサは、第２のマイクロストリップラインを有し、第２のマイクロストリップラインは、基準信号用の第２の導体ストリップと、第２の誘電基板と、接地板とから成る。
【００２４】
この場合、第２のマイクロストリップラインの接地板は、別個の追加的な接地板により形成されてよい。しかし、必要とされる構成要素の数をできるだけ少なくして、センサの構造全体をできるだけ簡単に保持するために、本発明に係るセンサの別の好適な実施形態では、第２のマイクロストリップラインの接地板は、第１の接地板により形成されている。
【００２５】
この場合、センサの柔軟性またはリジッドな形状を維持するために、本発明に係るセンサの別の好適な実施形態では、第２の誘電基板が、第２の導体板により形成されており、第２の導体板は、フレキシブルなセンサの場合、同様にフレキシブルに構成されてよく、またはリジッドなセンサの場合、同様にリジッドに構成されてよい。
【００２６】
本発明に係るセンサの特に好適な実施形態では、第１の導体板と第２の導体板とが、２層の導体板のうちのそれぞれ１つの層を形成し、２層の導体板の両方の層は、第１の接地板によって相互に分離されている。
【００２７】
したがって、センサは、単一の２層の導体板から成り、導体板自体は、第１の導体板および第２の導体板の構成に応じて、柔軟であってもリジッドであってもよく、これらの層の間に、第１の接地板が配置されており、相互に反対の側に位置する、第１の接地板に対して平行に延在する外面に、それぞれ１つの導体ストリップが配置されている。
【００２８】
本発明に係るセンサの別の好適な実施形態では、第１の導体ストリップと第１の接地板とが、フレキシブルな導体板の同一の外面上に相並んで配置されており、第１の誘電基板は、センサの動作状態で、容器内に含まれる測定されるべき誘電材料サンプルとともに容器により形成されている。
【００２９】
この構成は、特に円筒状の容器に関して、好適には、センサが容器を部分的に包囲するように着設されてよい。本発明によれば、センサを継続的に容器に取り付けるために、固定機構が設けられてもよい。総じて、本発明に係るセンサのそのような実施形態により、センサの簡単で迅速な取付けが可能である。
【００３０】
そのような好適な実施形態の場合でも、測定信号を基準信号と比較できるように、本発明に係るセンサの別の好適な実施形態では、第２の導体ストリップが、第１の接地板に対して平行に延在し、かつ第１の接地板とは反対側に位置する、フレキシブルな導体板の同一の部分の外面に配置されており、この場合、第２の導体ストリップは、第１の接地板を覆っている。
【００３１】
この場合、センサの構成要素の数をできるだけ少なく維持するために、本発明に係るセンサの別の好適な実施形態では、第２の導体ストリップと、第１の接地板と、フレキシブルな導体板の、第２の導体ストリップと第１の接地板との間に配置された部分とが、第２のマイクロストリップラインを形成する。
【００３２】
容器に沿って基準信号が進行しなければならない距離を最大化するために、本発明に係るセンサの別の好適な実施形態では、第１の導体ストリップおよび／または第２の導体ストリップが、蛇行状に構成されている。
【００３３】
これにより、一方ではセンサの感度が高められ、他方では導体ストリップのこの配置がセンサの広帯域性をも高める。なぜなら、センサの動作が、特に低周波の信号でも可能であるからである。
【００３４】
本発明の課題は、前述の実施形態のセンサと、センサの測定信号、または測定信号および基準信号を生成するかつ評価する装置とを備える、誘電インピーダンス分光法のための測定システムによっても解決することができる。
【００３５】
本発明に係る測定システムを用いて、容器内に保持された誘電材料サンプル、好適には誘電懸濁液のインピーダンスを特定する、本発明に係る方法は、
測定信号に対して設けられた第１の導体ストリップを外側から容器に面状に着設することにより、センサを容器と接触させるステップと、
センサに入力される測定信号に所定の周波数を供給するステップと、
センサから出力される測定信号を測定するステップと、
入力される測定信号と出力される測定信号との間の位相シフトを特定するステップと、
入力される測定信号と出力される測定信号との間の位相シフトから、容器内に保持された誘電材料サンプルのインピーダンスを特定するステップと、
を有する。
【００３６】
この場合、影響を受けずに伝播する基準信号に対して相対的な測定信号の位相シフトまたは位相速度の差分特定を可能にするために、本発明に係る方法の特に好適な実施形態では、入力される測定信号に対して追加的に、同一の周波数を有する、入力される基準信号を、センサの、基準信号に対して設けられた第２の導体ストリップに供給し、これに続いて、出力される測定信号が入力される測定信号に対して有する位相シフトと、出力される基準信号が入力される基準信号に対して有する位相シフトとの間の差を特定する。
【００３７】
以下、実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。図面は例示的なものであり、本発明の思想を説明することを意図しているが、決してこれを制限するものでも最終的に再現するものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１のマイクロストリップラインを有する、本発明に係るセンサの概略図である。
【図２】第１のマイクロストリップラインと第２のマイクロストリップラインとを有する、本発明に係るセンサの第１の実施例の概略図である。
【図３】センサの第１の導体ストリップと接地板とが、フレキシブルな導体板の同一の外面に配置されている、本発明に係るセンサの第２の実施例の概略図である。
【図４】断面線Ａ−Ａに沿った、図３の実施例を横から見た図である。
【図５】第１の実施例に基づく本発明に係るセンサの図である。
【図６】第２の実施例に基づく本発明に係るセンサの図である。
【図７】センサが円筒状または管状の容器に取り付けられている、第２の実施例に基づく、本発明に係るセンサの図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、本発明に係るセンサ１の構造を示している。このようなセンサ１の図示の概略的な構造は、まず１つの第１の導体板４を有する。第１の導体ストリップ３と第１の接地板５とが、導体板４の、相互に反対の側に位置する外面８，９に配置され、この導体板４と結合されている。総じて、導体ストリップ３と、第１の導体板４と、第１の接地板５とは、センサ１の第１のマイクロストリップライン２を形成しており、第１の導体板４は、第１のマイクロストリップライン２の第１の誘電基板を形成する。
【００４０】
図２は、本発明に係るセンサ１の第１の具体的な実施例の構造を示している。この実施例に基づくセンサ１は、測定信号用の第１のマイクロストリップライン２と、基準信号用の第２のマイクロストリップライン１０とを有する。
【００４１】
この場合、第１の導体板４と、第２の導体板１２とは、第１の接地板５により形成されている接地板によって、相互に分離されており、かつ接地板と結合されている。導体板４，１２のそれぞれ１つの外面（この外面は第１の接地板５に対して平行に延在する）に、それぞれ第１の導体ストリップ３または第２の導体ストリップ１１が配置されている。
【００４２】
したがって、本実施例のセンサは、第１の導体ストリップ３と第１の導体板４と第１の接地板５とを有する第１のマイクロストリップライン２と、第２の導体ストリップ１１と第２の導体板１２と第１の接地板５とを有する第２のマイクロストリップライン１０とから成る。
【００４３】
前述の両方の図のうちの１つの図の構造を有する、本発明に係るセンサの実施例は、任意に成形された容器に正確に位置を合わせて着設可能であるようにフレキシブルに構成されてもよいし、またはたとえばリジッドに、湾曲して構成された１つまたは２つの導体板を用いてリジッドに構成されてもよく、これにより簡単で迅速にかつ繰返し可能に、特定の形状を有する容器に着設可能であってよい。
【００４４】
図３は、本発明に係るセンサ１の第２の具体的な実施例の構造を示している。前述の第１の具体的な実施例とは異なり、この具体的な実施例の第１の導体ストリップ３だけではなく第１の接地板５も、フレキシブルな導体板１４の同一の外面８上に相並んで配置されている。
【００４５】
この場合、この具体的な実施例は、蛇行状に配置された第１の導体ストリップ３を有する。第１の導体ストリップ３の蛇行状の配置は、測定信号が第１の導体ストリップ３において進まなければならない距離の延長に役立つ。この目的を満たす別の配置も考えられる。
【００４６】
具体的な第２の実施例では、第１の導体ストリップ３または第１の接地板５は、それぞれ外面８の半分の一部しか占めないが、第１の導体ストリップ３および／または第１の接地板５がそれぞれ外面８の半分全体を覆う変形形態も同様に考えられ、本発明の思想に含まれる。
【００４７】
図４は、図３のセンサ１の、断面線Ａ−Ａに沿った断面を示している。この場合、第１のマイクロストリップライン２に付属し、外面８上に配置された構成部材、つまり第１の導体ストリップ３および第１の接地板５が認められる。フレキシブルな導体板１４の、この第１の外面８とは反対の側に位置し、ここでは第１の接地板５に対して平行に延在する第２の外面９上に、第２の導体ストリップ１１が配置されている。第１の接地板５は、フレキシブルな導体板１４の一部により、第２の導体ストリップ１１から分離されており、ここでは鉛直方向に見てこの第２の導体ストリップ１１を覆っている。
【００４８】
図５は、本発明に係るセンサ１の第１の具体的な実施例を部分的に湾曲した状態で示している。この場合、図示の実施例ではフレキシブルに構成されている第１の導体板４と第２の導体板１２とは、２層のフレキシブルな導体板のうちのそれぞれ１つの層を形成し、両方の層は、少なくとも部分的に同様にフレキシブルに構成された第１の接地板５によって相互に分離されている。
【００４９】
第１の接地板５の領域において、フレキシブルな導体板の、第１の接地板５に対して平行に延在する両方の外面上に、第１の導体ストリップ３と第２の導体ストリップ１１とが配置されている。したがって、この具体的な実施例のセンサは、第１のマイクロストリップライン２と第２のマイクロストリップライン１０とを有し、それぞれ第１のマイクロストリップライン２の接地板と第２のマイクロストリップライン１０の接地板とは、１つの同一の接地板、つまり第１の接地板５により形成されている。
【００５０】
図６は、本発明に係るセンサの第２の具体的な実施例を示しているが、図３および図４のようにフレキシブルな導体板１４の真っ直ぐな状態ではなく、Ｕ字形に湾曲した状態で略示している。この場合、センサ１は、第１のマイクロストリップライン２と第２のマイクロストリップライン１０とを有し、第１のマイクロストリップライン２は、第１の導体ストリップ３と第１の接地板５とを有し、第２のマイクロストリップライン１０は、第２の導体ストリップ１１と、第１の接地板５と、フレキシブルな導体板１４の、これらの両方の構成部材の間に位置する部分とを有する。
【００５１】
最後に、図７は、第２の実施例（図６）のセンサ１を動作状態で示している。この場合、センサ１は、周面を取り囲むように、円筒状のまたは管状の容器７に着設されている。容器７は、具体的な実施例では管であり、管を通って懸濁液６が流れる。
【００５２】
さらに、着設されたセンサ１の３つの法線投影図が示されている。
【００５３】
第２の具体的な実施例による発明の機能
以下、図７に基づき、第２の具体的な実施例による発明の機能を説明する。
【００５４】
第２の具体的な実施例による本発明に係るセンサ１の変形形態の利点によれば、センサ１は、側面側でスリーブ状に容器７に、具体的には管に着設されるか、またはセンサ１の閉鎖機構を用いて容器７に取り付けることができる。
【００５５】
図示の実施例のセンサ１の動作状態では、第１のマイクロストリップライン２は、第１の導体ストリップ３と、第１の接地板５と、これらの両方の構成部材の間に配置された、容器７と懸濁液６とから成るシステム（以下、システム容器７−懸濁液６と称する）とを有し、このシステムは、第１のマイクロストリップライン２の第１の誘電基板を形成する。
【００５６】
電気力学の理論によれば、第１の導体ストリップ３を通って案内された、本発明によれば測定信号として用いられる電気信号により、第１の導体ストリップ３の周りに発生する電磁場の一部が、直接に第１の導体ストリップ３と第１の接地板５との間でシステム容器７−懸濁液６を通って延在する。しかも、この電磁場の別の部分は、フレキシブルな導体板１４内へ達する。導体板１４上に第１の導体ストリップが取り付けられている。
【００５７】
両方の誘電体の、つまりシステム容器７−懸濁液６と誘電材料（誘電材料からフレキシブルな導体板１４が製作されている）とのそれぞれ異なる誘電率に基づいて、測定信号の電磁場が、第１の導体ストリップ３の上下で、それぞれ異なる位相速度をもって伝播し、これによりＴＥＭモード（トランスバース電磁モード）が形成される。
【００５８】
ＴＥＭモードは、その励起スペクトルが遮断周波数（カットオフ周波数）により制限されておらず、これによりシステム容器７−懸濁液６の測定が極めて広い周波数スペクトルで可能であるという特性を有する。
【００５９】
この第１のマイクロストリップライン２をモデル化するために、両方の誘電体（誘電体を通って電磁場が伝播する）、つまり一方ではシステム容器７−懸濁液６と、他方ではフレキシブルな導体板１４の誘電材料とが、所定の実効誘電率を有する単一の均一な誘電材料とみなされる。この実効誘電率は、両方の別個の誘電体の誘電率が合わさったものである。
【００６０】
両方の誘電体のうちの１つの誘電体の構造、ひいてはその誘電率も変化すると、これにより、測定信号の電磁場の位相速度の変化が生じ、ひいては第１のマイクロストリップラインの所定の長さにわたる測定信号の測定可能な位相シフトも生じる。
【００６１】
したがって、たとえば細胞増殖による懸濁液の組成の（位置的ならびに時間的な）変化が測定可能となり、その際、センサが懸濁液自体による考えられる汚染にさらされることはない。これにより、センサは、産業環境におけるプロセスを監視するために特に良好に適している。同時に容器７の状態を監視することも可能である。
【００６２】
この場合、測定自体は、センサ１に供給される測定信号の位相を、センサ１から出力される測定信号の位相と比較することにより、直接に行うことができる。測定信号は、具体的な実施例では蛇行状に配置された第１の導体ストリップ３を通って一方向で導くことができ、測定信号の、透過成分の位相は、供給される測定信号の位相と比較することができる。他方では、第１の導体ストリップの端部を短絡するかまたは開回路を設け、これにより出力される測定信号として、測定信号の強い反射信号を生成することも可能である。この方法は、第１のマイクロストリップライン２の電気的な長さが２倍になり、これにより、惹起される測定信号の位相シフトが２倍になるという利点を有する。これにより、より高い測定精度を達成するかまたは測定されるべき誘電材料サンプルの構造を縮小することができる。しかし、この場合の欠点は、反射を分離するための広帯域の方向性結合器が、殊には測定信号自体に対してだけではなく場合によっては基準信号に対しても、必要となるということである。
【００６３】
測定の別の可能性は、差分モードである。差分モードでは、基準信号が、第２のマイクロストリップライン１０の、そのために設けられた第２の導体ストリップ１１に供給される。その際、第２の導体ストリップ１１は、第１の接地板５により、第１のマイクロストリップラインから遮蔽されており、これにより、基準信号の電磁場は、測定されるべき誘電材料サンプルを通って導かれない。
【００６４】
これにより、そのような基準信号は、これが測定信号と同一の周波数を有し、かつ基準信号が導かれる第２の導体ストリップ１１が第１の導体ストリップ３と同一の電気的な長さを有する場合には、常時、測定信号とは別の位相シフトを行う。この場合、結果として生じる両方の位相シフトの相互比較は、前述の方法に基づいて、測定されるべき誘電材料サンプルの組成または構造の推測を可能にする。その際、測定信号の透過成分と基準信号の透過成分とを相互に比較することができ、または１つの端部における両方のマイクロストリップライン２，１０の短絡による両方の信号の各々の反射成分を相互に比較することができる。
【００６５】
第１の具体的な実施例による、図５に関して説明したセンサ１も、同一の原理に従って機能する。ただし、この変形形態のセンサ１は、たとえば、むしろタンクもしくはサイロなどの入れ物または袋に保持された誘電材料に適している。測定信号または基準信号用の導体ストリップ３，１１が配置されている導体板４，１２の柔軟性の有無にかかわらず、本発明に係るセンサ１は、そのような容器の様々な表面に問題なく適合させることができる。本実施例のセンサは、各々の導体ストリップ３，１１から離れて設置される接着装置を用いて、たとえばパッチ状に外側から容器７に取り付けることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  センサ
２  第１のマイクロストリップライン
３  第１の導体ストリップ
４  第１の導体板
５  第１の接地板
６  誘電材料サンプル（懸濁液）
７  容器
８  フレキシブルな導体板の第１の外面
９  フレキシブルな導体板の第２の外面
１０  第２のマイクロストリップライン
１１  第２の導体ストリップ
１２  第２の導体板
１３  測定信号および／または基準信号を生成するかつ評価する装置
１４  フレキシブルな導体板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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