[發明專利]用于光學地測量介質的一種或更多種物理、化學和/或生物學過程變量的布置

有效

• 申請號: 201410150453.2
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN104111237B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 安德烈亞斯·米勒;蒂洛·克拉齊穆爾;馬蒂亞斯·格羅斯曼
• 申請（專利權）人: 恩德萊斯和豪瑟爾分析儀表兩合公司
• 主分類號: G01N21/49
• 分類號: G01N21/49
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 戚傳江,穆德駿

技術領域

本發明涉及一種用于光學地測量介質的一種或更多種物理、化學和/或生物學過程變量的布置。本發明還涉及一種濁度傳感器。

背景技術

濁度是由不溶解物質的存在所導致的、介質例如液體的透明度的變小，這是因為被輻射到介質中的光在這些不溶解物質上散射。在光學濁度傳感器的情況下，通過測量該散射光確定液體的濁度值。

在本發明的意義上，特別是通過處于新鮮和工業水以及氣體中的濁度傳感器執行濁度測量。此外，本發明關注類似過程變量的測量，諸如固體含量或污泥水平。適合確定相應過程變量的測量裝置由恩德萊斯和豪瑟爾集團公司以大量變體，例如以商品名稱“Turbimax CUS51D”，制造和銷售。

通常，傳感器被布置在外殼中，并且諸如上文所述地，光學發生對過程變量的確定。在該情況下，從至少一個光源發出特定波長的電磁波，該電磁波被正在測量的介質散射，并且散射波被光接收器接收。在該情況下，“光”在本發明的意義上不限于電磁波譜的可見范圍，而是能夠為任何波長的電磁輻射，特別是還有處于遠紫外（UV）和紅外（IR）波長范圍內的輻射。例如，光學組件的電磁波的波長通常處于近紅外，例如在860nm。

被用作光源的最通常為窄帶輻射器，例如發光二極管（LED）。在該情況下，LED被用于產生處于適當波長范圍內的光。相應地，被用 作光接收器的能夠為光電二極管，其從所接收的光產生接收器信號，例如光電流或光電壓。

傳感器被安裝在密閉容器內。當測量信號被傳感器檢測時，在密閉容器壁上散射或反射的光破壞測量信號。由于這些壁體的影響效果隨著介質的濁度變小而增大（介質消光更小，并且測量信號更小），在測量介質模糊較小的情況下（例如，在凈水或飲用水域中），壁體影響使得幾乎不可能測量濁度。

因此，在實踐中，做出了努力以將光學傳感器定位得以盡可能大的間距遠離壁體，例如使用大容積容器。

然而，從用戶的觀點看，通常優選的是將傳感器直接定位在管線中，分別在過程管線中。通常，光學元件被外部定位在傳感器的筆直、直角端面上，并且所發出的光被傾斜地輻射到介質中。由于在這種管道安裝的情況下，傳感器被表面從外圍圍繞，所以根據管道的直徑，壁體影響導致不同的干擾。

通常，在操作說明中指示，傳感器應被定位得盡可能遠離壁體或遠離地面，或者定向傳感器以使得所發出的光不指向壁體區域或地面。因而，通常推薦傳感器應傾斜安裝，即相對于管道或密閉容器成一定角度。然而，在實踐中是不期望這種定位，例如45°角的定位，這是因為管道接頭、法蘭等等，通常具體實施為關于管軸線成90°。

因此，通常必須在安裝后狀態中重新調整傳感器，以便使它們匹配具體情況。例如，這能夠通過調節一個或更多測量點發生。在該情況下，被壁體影響破壞的測量信號與基準值相關聯。另一種方法是根據安裝情況，通過試驗確定的修正因子調節測量值。在其它情況下，在工廠中，傳感器與管件或者與流通池協作，并且它們被作為匹配“對”交貨。在所有所述實例中，結果都是給用戶造成很大麻煩，這不解決 而是最多改善實際問題。

發明內容

因此，本發明的目的在于實現一種結合盡可能簡單安裝的對干擾壁體影響的最小化。

通過下列布置實現該目的，其中該布置包括外殼并且外殼被具體實施以用于在管道中的固定，其中外殼被具體實施以用于容納至少一個光源和至少一個光接收器，至少一個光源用于將光通過窗口區域發送到介質中，至少一個光接收器用于通過窗口區域從介質接收光，并且其中光被介質散射并且由光接收器接收的光強度是物理、化學和/或生物學過程變量的量度。光源被布置為使得光在管道的縱向方向上在介質中傳播。

因而最小化并且在給定情況下完全消除了密閉容器的壁體特別是管壁上的反射和散射導致的干擾影響。不再必需在安裝該布置后重新調節，也不需要通過試驗修正因子修正。

優選地，外殼被布置成本質上垂直于管道的縱向軸線。因而，該布置的安裝簡單，并且可能通過已確定的方法，例如使用法蘭，安裝。

在優選實施例中，在窗口區域處設置具有接觸介質的外表面的第一界面，其中光源被布置為使得光在第一界面處折射后，在管道的縱向方向上傳播。因而，光源本身不需要被布置在管道的縱向方向上。