DE2363431C3

DE2363431C3 - Meßanordnung zur Bestimmung der Strahlungsabsorption in einem flüssigen oder gasförmigen Medium

Info

Publication number: DE2363431C3
Application number: DE2363431A
Authority: DE
Inventors: Helmut 7000 Stuttgart Lang
Original assignee: G-S-T Regeltechnik 4630 Bochum GmbH
Current assignee: BTG Anlagentechnik GmbH
Priority date: 1972-12-21
Filing date: 1973-12-20
Publication date: 1978-08-24
Also published as: FR2212042A5; BR7310109D0; SE369228B; JPS5794847U; IT1002354B; DE2363431B2; GB1448687A; DE2363431A1; JPS5047677A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zur Bestimmung der Strahlungsabsorption in einem flüssigen oder gasförmigen Medium, bestehend aus zwei lichtemittierenden Sendern und zwei lichtempfindlichen Empfängern, die jeweils innerhalb des Mediums derart angeordnet sind, daß die Strahlungsweglänge vom ersten Sender zum ersten Empfänger gleich der Strahlungsweglänge vom zweiten Sender zum zweiten Empfänger und die Strahlungsweglänge vom ersten Sender zum zwr'len Empfänger gleich der Strahlungsweglänge vom zweiten Sender zvm ersten Empfänger ist

Derartige Meßanordnungen zeichnen sich dadurch J3 aus, daß Meßungenauiglceiten aufgrund optischer Veränderungen im Strahlenweg und aufgrund der Instabilität der Empfänger- und Sendereigenschaften weitgehend eliminiert werden können. Dabei sind Sender und Empfänger innerhalb des zu messenden -to Mediums angeordnet, und es werden bei konstanten Strahlenwegen die Intensitäten gemessen, die jeder Empfänger nach Schwächung durch das Medium infolge von Absorption, Streuung usw. von jedem Sender erhält Aus diesen insgesamt vier Meßwerten kann unter Berücksichtigung eines durch einen einfachen Versuch bestimmbaren Eichfaktors die Lichtschwächung durch das Medium bestimmt werden.

Bei einer bekannten Meßanordnung der eingangs beschriebenen Gattung (vgl. DE-OS 19 34 281) sind Sender und Empfänger mehr oder weniger punktförmig ausgebildet und an dem Ecken eines Rechtecks angeordnet Das hat zur Folge, daß die einzelnen Strahlungswege durch unterschiedliche Bereiche des Mediums verlaufen und daß keiner der Strahlungswege den vollen Querschnitt des Mediums erfaßt. Infolgedessen können bei der Messung an inhomogenen Medien Meßungenauigkeiten auftreten, wenn Bereiche des Mediums mit abweichender Lichtschwächung die Strahlungswege unterschiedlich oder gar nicht beauf- wi schlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung der eingangs beschriebenen Gattung so auszugestalten und weiterzubilden, daß Beeinträchti gungen der Meßungenauigkeit durch Inhomogenitäten <λ des Mediums vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Meßanordnung der eingangs beschriebenen Gattung die beiden Empfänger kreisringförmig ausgeführt und zwischen den beiden Sendern angeordnet sind. - Damit wird «rreicht, daß von jedem Empfänger aus jede Lichtquelle unter einem Raumwinkel gesehen wird, der dem von den kreisringförmigen Empfängern umschlossenen Querschnitt entspricht Sämtliche Strahlungswege verlaufen innerhalb dieses Querschnitts, sie stimmen folglich überein und umfassen den ganzen von den Empfängern umschlossenen Querschnitt Wird insbesondere eine erfindungsgemäße Meßanordnung in eine Rohrleitung eingebaut wobei die Empfänger an der Rohrwandumg angeordnet werden, so läßt sich erreichen, daß sämtliche Strahlungswege den gleichen Querschnitt und zwar den gesamten Rohrquerschnitt, erfassen. Eine Beeinträchtigung der Meßgeiiauigkeit dadurch, daß die Strahlungswege unterschiedliche Bereiche des Mediums erfassen, ist folglich ausgeschlossen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fi g. 1 in schernatischer Darstellung das der Messung zugrundeliegende Prinzip,

F i g. 2 eine Meßanordnung in schematischer Darstellung.

Das Meßprinzip, von dem die Erfindung ausgeht, wird anhand der F i g. 1 grundsätzlich erläutert. Man erkennt zwei lichtemittiereride Sender A und ti sowie zwei Dichtempfindliche Empfänger C und D, die hier in den Eckpunkten eines Quadrats einander gegenüber angeordnet sind. Die ganze Anordnung ist innerhalb des zu messenden Mediums angeordnet. Wie die F i g. 1 zeigt, ist der Abstand des Senders A vom Empfänger C gleich λί, und ist der Abstand vom Sender A zum Empfänger D gleich xi, während der Abstand vom Sender B zum Empfänger C gleich xi und der Abstand vom Sender 3 zum Empfänger D gleich x\ ist Die Strahlung durchläuft auf den gesamten Weglängen AC=DB=x\ und AO=BC=Xi das zu messende Medium, wobei x\ ungleich xi ■;'. Grundlage der Messung ist der Unterschied der optischen Weglängen ifür jeden Sender zu den beiden Empfängern, woraus entsprechend unterschiedliche, jedoch paarweise gleiche Lichtschwächungen resultieren. Daraus läßt sich in bekannter Weise die Strahlungsabsorption (Extinktion, Streuung) des Mediums bestimmen.

Die F i g. 2 zeigt, wie erfindungsgemäß die beiden lichtempfindlichen Empfänger C, D kreisringförmig ausgeführt und zwischen den beiden lichtimitierendeSi Sendern A, B angeordnet sind. Eingetragen sind die verschiedenen Strahlungsweglängen AC= x\ und AD= xi, denen die (in der Figur nicht eingetragenen) S'rahlungsweglängen BD=Xi und BC=Xi entsprechend parrweise gleich sind.

Als Sender können alle im infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Bereich geeigneten Lichtquellen verwendet werden, beispielsweise auch Leuchtdioden oder Gasentladungslampen. Außerdem kann das Licht von einer Lampe über Spiegel oder Lichtleitfasern zu zwei Auslaßöffnungen geleitet werden, welche als Sender dienen und abwechselnd Licht durch mechanisch oder elektrooptisch betätigba/e Blenden ausstrahlen. Als Empfänger lassen sich gleichfalls die bekannten ütrahlungsempfindlichen Detektoren wie beispielsweise iFotoelemente. Fotowiderstände, Fotodioden, Fototransistoren oder Kotomultiplikatoren einsetzen. Im übrigen kann zur Steigerung der Lichtausbeute jeder Sender mit tiinem Reflektor versehen werden.

Die beschriebene Meßanordnung ist besonders günstig in eine Rohrleitung einzubauen und IaQt sich in der Praxis beispielsweise überalt einsetzen, wo bei automatischer Verfahrenssteuerung Änderungen von Konzentrationen mit optischen Mitteln beobachtet werden können. Anwendungsfälle bestehen beispielsweise bei der Überwachung von Färbeflotten in der Textilindustrie, bei der Herstellung von Getränken in der Nahrungsmittelindustrie, bei verschiedensten chemischen Produktionsvorgängen, bei Meßanalysen, Fällungsvorgängen und cholorimetrischen Messungen sowie bei der Bestimmung von Teilchenmengew, Schlamm- oder Trübungsgehalt und Farbe von industriellen Abwässern sowie in der Abwassertechnologie. Der nutzbare Strahlungsbereich umfaßt — je nach den verwendeten Sendern und Empfängern — sowohl den sichtbaren als auch den infraroten und den ultravioletten Strahlungsbereich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Meßanordnung zur Bestimmung der Strahluingsabsorpiion in einem flüssigen oder gasförmiigen ϊ Medium, bestehend aus zwei lichtemittierenden Sendern und zwei lichtempfindlichen Empfängern, die jeweils innerhalb des Mediums derart angeordnet sind, daß die Strahlungsweglänge vom ersten Sender zum ersten Empfänger gleich der Strahlungsweglänge vom zweiten Sender zum zweiten Empfänger, und die Strahlungsweglänge vom ersten Sender zum zweiten Empfänger gleich der Sttrahlungsweglänge vom zweiten Sender zum ersten Empfänger ist, dadurch gekennzeichnet, is daß die beiden Empfänger (C, D) kreisringförmig ausgeführt und zwischen den beiden Sendern (A, B) angeordnet sind.