[發(fā)明專利]光學(xué)傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811501535.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN110018137A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 拉爾夫·伯恩哈特;德特勒夫·維特默
• 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): G01N21/49
• 分類號(hào): G01N21/49;G01N21/64
• 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)明涉及一種光學(xué)傳感器。光學(xué)傳感器(3)包括：至少一個(gè)光源(1，6)，用于發(fā)射透射光(8，7)到介質(zhì)(5)中；至少一個(gè)檢測(cè)器(2，4)，其中透射光(8，7)在介質(zhì)(5)中通過熒光反應(yīng)至少部分地轉(zhuǎn)換成熒光(9)，并且檢測(cè)器(2)接收熒光(9)，其中能夠從熒光(9)生成第一接收器信號(hào)，并且其中能夠從第一接收器信號(hào)確定第一測(cè)量值，其中透射光(8，7)利用介質(zhì)(5)至少部分地散射以形成散射光(10)，并且檢測(cè)器(4)接收散射光(10)，其中能夠從散射光(10)生成第二接收器信號(hào)，并且其中能夠從第二接收器信號(hào)確定第二測(cè)量值。本發(fā)明還涉及一種用于確定介質(zhì)的第一和第二測(cè)量值的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)傳感器，其被設(shè)計(jì)用于確定在介質(zhì)中的過程自動(dòng)化技術(shù)的被測(cè)變量的測(cè)量值。

背景技術(shù)

例如，傳感器是熒光傳感器。為了測(cè)量熒光，通常用短波長(zhǎng)激發(fā)光照射介質(zhì)并檢測(cè)由介質(zhì)產(chǎn)生的較長(zhǎng)波長(zhǎng)的熒光。如圖1所示，熒光測(cè)量被典型地布置。

熒光傳感器3包括光源1和接收器2。光源1發(fā)射透射光；接收器接收接收光。由于熒光在所有空間方向上輻射，所以發(fā)射和接收光的光路原則上能夠彼此成任何角度α。

熒光和非熒光顆粒散射透射光。該散射的透射光還能夠進(jìn)入接收器3并干擾熒光的測(cè)量，并導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是最小化熒光測(cè)量中的誤差。

該目的通過一種光學(xué)傳感器來實(shí)現(xiàn)，該光學(xué)傳感器包括：至少一個(gè)光源，用于將透射光發(fā)射到介質(zhì)中；至少一個(gè)檢測(cè)器，其中透射光在介質(zhì)中通過熒光反應(yīng)至少部分地轉(zhuǎn)換成熒光，并且檢測(cè)器接收熒光，其中能夠從該熒光生成第一接收器信號(hào)，并且其中能夠從第一接收器信號(hào)確定第一測(cè)量值，其中，透射光利用該介質(zhì)至少部分地散射以形成散射光，并且檢測(cè)器接收散射光，其中能夠從散射光生成第二接收器信號(hào)，并且其中能夠從第二接收器信號(hào)確定第二測(cè)量值。

如上所述，散射顆粒能夠干擾熒光的測(cè)量。但是，如果由散射顆粒測(cè)量的濁度是已知的，則能夠補(bǔ)償這種影響。此外，頻繁的散射減少了透射光到介質(zhì)中的穿透深度，還阻礙了熒光到接收器的返回路徑。這種效果還能夠利用已知濁度來補(bǔ)償。

一個(gè)優(yōu)點(diǎn)源于以下事實(shí)：?jiǎn)蝹€(gè)傳感器測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同的參數(shù)：熒光和濁度。例如在污水處理廠中，兩者都是同時(shí)重要的被測(cè)變量。在一個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)光學(xué)傳感器被容納在單個(gè)殼體中。

一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)在通過已知的濁度和熒光反應(yīng)，能夠區(qū)分熒光和非熒光顆粒。

在一個(gè)實(shí)施例中，光源至少發(fā)射UV輻射和紅外輻射。

在一個(gè)實(shí)施例中，光源是在紅外線范圍內(nèi)發(fā)射的UV閃光燈。

在一個(gè)實(shí)施例中，光源設(shè)計(jì)為L(zhǎng)ED。

在一個(gè)實(shí)施例中，光源包括可見光濾光器。結(jié)果，僅UV光和IR光進(jìn)入要測(cè)量的介質(zhì)。IR光不會(huì)導(dǎo)致熒光反應(yīng)，因此用于測(cè)量濁度。在一個(gè)實(shí)施例中，用于熒光測(cè)量的濾光器是僅允許可見光通過的帶通。否則，接收器接收可見熒光以及可見散射光。

在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器包括用于發(fā)射第一透射光的第一光源和用于發(fā)射第二透射光的第二光源，第一透射光在介質(zhì)中利用熒光反應(yīng)轉(zhuǎn)換成熒光，第二透射光利用介質(zhì)轉(zhuǎn)換變成散射光。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二光源相對(duì)于介質(zhì)布置在不同的光軸上。

在一個(gè)實(shí)施例中，光源發(fā)射具有200-400nm的波長(zhǎng)的UV光。

在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)檢測(cè)器被精確地配置為一個(gè)檢測(cè)器。與延時(shí)熒光形成對(duì)比，散射光幾乎無(wú)延遲地從樣品中散射回來。因此，能夠僅用一個(gè)檢測(cè)器首先檢測(cè)散射光然后檢測(cè)熒光。

在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器是光譜儀，其中光譜儀被配置為光譜地分離熒光和散射光，并且被配置為從中確定第一和第二測(cè)量值。