[發(fā)明專利]用于確定濁度的傳感器布置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611115702.X
• 申請(qǐng)日: 2016-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107024455B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒂洛·克拉齊穆?tīng)?/a>;拉爾夫·伯恩哈特;馬蒂亞斯·格羅斯曼;本杰明·貝爾奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 恩德萊斯和豪瑟爾分析儀表兩合公司
• 主分類號(hào): G01N21/53
• 分類號(hào): G01N21/53;G01N21/55
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 穆森;戚傳江

本發(fā)明涉及一種用于確定濁度的傳感器布置。所述傳感器布置包括傳感器部，所述傳感器部具有：用于將透射光傳遞到測(cè)量室中的至少一個(gè)光源，和與光源相關(guān)聯(lián)用于接收來(lái)自測(cè)量室的接收光的至少一個(gè)接收器，其中透射光由介質(zhì)借助于以測(cè)量角散射而在測(cè)量室中轉(zhuǎn)換成接收光，并且由接收器接收的接收光是濁度的度量。傳感器布置的特征在于，接收光在反射元件處被背衍射，其中反射元件與介質(zhì)相接觸，由此產(chǎn)生從光源通過(guò)測(cè)量室到反射元件和從反射元件通過(guò)測(cè)量室到接收器的光學(xué)路徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于確定液體介質(zhì)的濁度的傳感器布置。

背景技術(shù)

懸浮在液體中的任何光撞擊顆粒被散射。該光散射的強(qiáng)度在光學(xué)濁度測(cè)量中用作濁度測(cè)定的直接量度。不同的測(cè)量角用于不同的應(yīng)用，部分是由于國(guó)家法律規(guī)定。例如，90°散射光用于飲用水應(yīng)用中，等等。啤酒廠經(jīng)常使用在11°至25°范圍內(nèi)的散射光角度。在污泥的測(cè)量中，主要使用90°(例如，135°)的背散射角。“FNU”單位(Formazin濁度單位)通常用作參考測(cè)量或用于濁度值。

典型地，基于散射光測(cè)量的濁度傳感器能夠如圖1所示。透射光7(實(shí)線)從光源1發(fā)射通過(guò)窗口6，窗口6對(duì)于進(jìn)入測(cè)量室5中的透射光7是透明的。在測(cè)量室5中，光在介質(zhì)3中的顆粒上在散射點(diǎn)P處以測(cè)量角α散射或被轉(zhuǎn)換成接收光8(虛線)。通過(guò)對(duì)接收光8透明的窗口6，接收光通過(guò)例如孔徑4到達(dá)接收器2。到達(dá)接收器2的光強(qiáng)度是濁度的量度。

然而，在該過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。由于在測(cè)量室5的兩側(cè)上的光學(xué)窗口6并且同樣由于在測(cè)量室5的兩側(cè)上的有源元件(例如，電子部件、光源、接收器)，濁度傳感器的組件是復(fù)雜的并且是成本密集型的。

如果要使用傳感器來(lái)測(cè)量若干散射光角(即，例如11°和25°，或90°和180°和11°)，則上述問(wèn)題進(jìn)一步惡化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于提出易于制造的靈敏且靈活的濁度傳感器的目的。

該目的通過(guò)一種傳感器布置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該傳感器布置包括傳感器部，所述傳感器部具有：至少一個(gè)光源，用于將透射光傳輸?shù)綔y(cè)量室中；以及至少一個(gè)接收器，所述至少一個(gè)接收器與光源相關(guān)聯(lián)，用于接收來(lái)自測(cè)量室的接收光，測(cè)量室中的透射光借助于以測(cè)量角的散射被介質(zhì)轉(zhuǎn)換為接收光，并且由接收器接收的接收光是濁度的量度。該裝置的特征在于，接收光在反射元件處被背衍射(back diffract)，其中反射元件與介質(zhì)相接觸，據(jù)此產(chǎn)生從光源經(jīng)由測(cè)量室到反射元件和從反射元件經(jīng)由測(cè)量室到接收器的光學(xué)路徑。

在有利的改進(jìn)中，透射光在反射元件處額外地背衍射，由此產(chǎn)生從光源經(jīng)由測(cè)量室到反射元件和從反射元件經(jīng)由測(cè)量室到達(dá)接收器的光學(xué)路徑。

在介質(zhì)中，來(lái)自光源的透射光在不同的散射點(diǎn)處被顆粒以所有立體角散射。在該過(guò)程中，對(duì)于不同的立體角，散射強(qiáng)度的分布取決于顆粒。該散射光再次被反射元件朝光源或朝接收器偏轉(zhuǎn)。在該過(guò)程中，由于反射定律(入射角等于反射角)而保持該角度。角度的這種保持是決定性的，因?yàn)榉瓷涞耐干涔庖沧矒纛w粒并且在額外的散射點(diǎn)處被散射。作為角度保持的結(jié)果，在相同測(cè)量角處散射的所有散射光線平行延伸。

因此能夠區(qū)分從光源開(kāi)始的兩條可能的路徑。在一條路徑中，光首先被散射，然后被反射。在另一條路徑中，光首先被反射，然后被散射。

在最后提及的情況下，通常不能區(qū)分如下的情況，情況1：“背衍射且以測(cè)量角α的光散射”和情況2：“入射透射光以相關(guān)的補(bǔ)角δ的光散射”。在這種情況下，補(bǔ)角定義為180°減去測(cè)量角(δ＝180°-α)。在一個(gè)實(shí)施例中，在入射透射光的背衍射之后產(chǎn)生的散射光不被引導(dǎo)到檢測(cè)器上。