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DE3326739A1 - Optical turbidity meter - Google Patents

Optical turbidity meter

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Publication number
DE3326739A1
DE3326739A1 DE19833326739 DE3326739A DE3326739A1 DE 3326739 A1 DE3326739 A1 DE 3326739A1 DE 19833326739 DE19833326739 DE 19833326739 DE 3326739 A DE3326739 A DE 3326739A DE 3326739 A1 DE3326739 A1 DE 3326739A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical
window
medium
degrees
measuring
Prior art date
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Ceased
Application number
DE19833326739
Other languages
German (de)
Inventor
Karl Walter Prof. Dr. Bonfig
Egbert Dipl.-Ing. 5900 Siegen Kramp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19833326739 priority Critical patent/DE3326739A1/en
Publication of DE3326739A1 publication Critical patent/DE3326739A1/en
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Abstract

In the practical design of optical turbidity meters, a quasi-parallel light beam is frequently introduced into the medium through a window. The scattered light is detected through a window arranged perpendicular to said window. The attenuation of the light is determined through a window situated parallel to and opposite the beam entry window, in order to compensate the light attenuation. This throws up the problem of the corruption of measured values by reflections and scattering at the vessel walls. By introducing a quasi-parallel beam at about 45 degrees to the window surface and measuring the radianted power transmitted by the medium through a window arranged at about 45 degrees to the optical axis of the beam, the beam is led away from the measurement volume and can be optically destroyed, as a result of which undesired reflections can be avoided. Furthermore, the sides of the windows towards the measurement medium become dirty to different degrees even after a short operating time. Even in the case of the measuring instruments which are suitable for measuring low turbidities and in which a contamination compensation is carried out only with regard to the light entry window, this results in a corruption of measured values. The use of two beams permits a formation of measured values independently of the degree of contamination, taking account of the avoidance of reflection. Moreover, the use of measurement probes which are open optically outwards due to the possibility of a ... Original abstract incomplete.

Description

OPTISCHER TRÜBUNGSMESSER OPTICAL OPACOMETER

Die Erfindung betrifft einen optischen Trübungsmesser mit Messung der gestreuten Strahlung und der durch das Medium verursachten Strahlungsschwächung entlang der optischen Achse eines quasi-parallelen Lichtstrahlenbündels.The invention relates to an optical opacimeter with measurement the scattered radiation and the attenuation of the radiation caused by the medium along the optical axis of a quasi-parallel light beam.

Derartige Trübungsmesser arbeiten nach dem Tyndall-Effekt, wonach ein auf ein Teilchen auftreffender Lichtstrahl in alle Richtungen gestreut wird. Ein durch ein trübes Medium durchgehender Lichtstrahl wird somit seitlich herausgestreut und dadurch in seiner Ausbreitungsrichtung geschwächt. Eine zusätzliche Schwächung erfährt er und ebenso das gestreute Licht durch im allgemeinen vorhandene Absorptionseigenschaften des Mediums und der die Trübung verursachenden Teilchen. Die gestreute Strahlungsleistung ist der zu messenden Trübung in erster Näherung direkt proportional, sofern die Lichtschwächung berücksichtigt wird. Es ist nach PS 2363432 bekannt, daß ein Streulichttrübungsmesser mit zwei lichtemittierenden Sendern, zwei lichtempfindlichen Empfängern und einer Blende zwischen dem ersten Sender und dem ersten Empfänger realisiert werden kann. Mit der Anordnung nach PS 2363432 ist die Bestimmung der Trübung unabhängig von Absorptionseigenschaften etwaiger gelöster Stoffe möglich. Bei diesem Verfahren wird häufig ein Lichtstrahl durch ein Fenster in das Medium eingeleitet, durch ein zu diesem Fenster senkrecht angeordnetes Fenster das gestreute Licht und zur Kompensation der Lichtschwächung durch ein dem Strahleintrittfenster gegenüberliegendes, parallel liegendes Fenster die Schwächung des Lichtes bestimmt. Diese Anordnung wird sowohl in Labortrübungsmeßgeräten als auch bei mit Durchfluß- und Tauchsonden ausgestatteten Trübungsmessern verwendet. Durch diese Anordnung der Fenster. durch die das Strahlenbündel ein- und austritt, ergeben sich unerwünschte Reflexionen und Streuungen am Strahlaustrittfenster, die an den Wandungen der Meßsonde wiederum reflektiert und am optischen Meßwertaufnehmer zur Bestimmung des gestreuten Lichtes ein Signal (Störstreulicht) verursachen können. Dieses kann zum einen speziell bei der Bestimmung extrem kleiner Trübungen eine nicht vorhandene Trübung vortäuschten, zum anderen größenordnungsmäßig wesentlich höher liegen als das eigentliche Nutzsignal. Um eine. für die Meßwertverarbeitung und -anzeige hinreichende Verstärkung des Nutzsignals durchführen zu können, ist, um nicht in den Sättigungsbereich der Vestärkerstufen zu gelangen, eine elektrische Kompensation des Störstreulichtpegels vor der Verstärkung erforderlich.Such opacimeters work on the Tyndall effect, according to which a light beam hitting a particle is scattered in all directions. A light beam passing through a cloudy medium is thus scattered out to the side and thereby weakened in its direction of propagation. An additional weakening it experiences and also the scattered light through generally existing absorption properties of the medium and the particles causing the cloudiness. The scattered radiant power is directly proportional to the turbidity to be measured in a first approximation, provided that the Light attenuation is taken into account. It is known from PS 2363432 that a flare opacimeter with two light-emitting transmitters, two light-sensitive receivers and one Aperture between the first transmitter and the first receiver can be realized. With the arrangement according to PS 2363432, the determination of the turbidity is independent of Absorption properties of any dissolved substances possible. In this procedure a light beam is often introduced into the medium through a window, through a window arranged perpendicular to this window, the scattered light and for compensation the light attenuation through a parallel window opposite the beam entrance window lying window determines the weakening of the light. This arrangement will do both in laboratory opacity measuring devices as well as those equipped with flow and immersion probes Opacimeters used. This arrangement of the windows. by which the bundle of rays enters and exits, there are unwanted reflections and scatter on the beam exit window, which in turn on the walls of the measuring probe reflected and on the optical transducer to determine the scattered light cause a signal (stray light). On the one hand, this can specifically be the case simulated a non-existent turbidity for the determination of extremely small turbidity, on the other hand are of the order of magnitude much higher than the actual useful signal. To a. Sufficient amplification of the useful signal for processing and display of measured values to be able to carry out is in order not to get into the saturation range of the amplifier stages to achieve an electrical compensation of the stray light level before amplification necessary.

Dadurch wirkt sich ein Driften der Kompensationsquelle ebenfalls verstärkt auf die Meßwertanzeige nachteilig aus.As a result, drifting of the compensation source also has an increased effect adversely affect the measured value display.

Nachteilig ist bei der Verwendung von nach außen optisch geschlossenen Meßsonden. daß es keine einfache Möglichkeit einer visuellen Kontrolle bezüglich des Meßzelleninhaltes und speziell des -zustandes gibt. Voraussetzung für den Einsatz einer optisch offenen Meßsonde ist eine Trennung der Nutzsignale von den durch äußere Lichteinflüsse wie Tages-, Glühlampen-, oder Leuchtstofflampenlicht verursachten Störlichtsignalen.A disadvantage is the use of optically closed ones from the outside Measuring probes. that there is no easy way to visually check it the contents of the measuring cell and especially the condition. Requirement for use an optically open measuring probe is a separation of the useful signals from the external ones Light influences such as daylight, incandescent lamp, or fluorescent lamp light Stray light signals.

Ferner verschmutzen die Fensterseiten zum Meßmedium bereits nach kurzer Betriebszeit in unterschiedlichen Graden. Auch bei den zur Messung kleiner Trübungen geeigneten Meßgeräten, bei denen eine Verschmutzungskompensation lediglich hinsichtlich des Lichteintrittsfensters durchgeführt wird, tritt dadurch eine Meßwertverfälschung auf.Furthermore, the window sides facing the medium to be measured become soiled after a short time Operating time in different degrees. Even with those for measuring small turbidity suitable measuring devices, in which a pollution compensation only with regard to of the light entry window is carried out, a falsification of the measured values occurs on.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine geeignete optischgeometrische Anordnung anzugeben, bei der ein durch Reflexionen und Streuungen an den Meßzellenwandungen verursachtes Störstreulicht weitestgehend vermieden wird, die ferner eine vollständige Fensterverschmutzungskompensation gestattet und außerdem die Verwendung von nach außen optisch offenen Meßsonden möglich ist.The object of the invention is to provide a suitable opto-geometric arrangement indicate in the case of reflections and scattering on the measuring cell walls caused stray light is largely avoided, which also a complete Window soiling compensation is permitted and also the use of after outside optically open measuring probes is possible.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch eine geeignete optisch geometrischen Anordnung zur Vermeidung von Störstreustrahlung das quasi-parallele Strahlenbündel durch ein Meßzellenfenster unter etwa 45 Grad zur Fensteroberfläche in das Medium eintritt und durch ein weiteres Meßzellenfenster unter etwa 45 Grad zur Fensteroberfläche aus dem Medium austritt.These objects are achieved according to the invention in that by a suitable optical geometric arrangement to avoid stray radiation the quasi-parallel bundle of rays through a measuring cell window at about 45 degrees enters the medium to the window surface and through another measuring cell window emerges from the medium at about 45 degrees to the window surface.

Bei der Verwendung eines Lichtstrahls zur Bestimmung der durch des Medium einerseits geschwächten und andererseits gestreuten und geschwächten Strahlungsleistung, tritt nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Lichtstrahl durch ein Meßzellenfenster unter etwa 45 Grad zur Fensteroberlfäche in das Medium ein und durch ein parallel zu diesem Fenster angeordneten Meßzellenfenster unter etwa 45 Grad zur Fensteroberfläche aus dem Medium aus.When using a beam of light to determine the length of the Medium on the one hand weakened and on the other hand scattered and weakened radiation power, occurs according to a further embodiment of the invention, the light beam through a measuring cell window into the medium at about 45 degrees to the window surface and through a parallel to this window arranged measuring cell window at about 45 degrees to the window surface from the medium.

Um außerdem die Meßzelle nicht gegen äußere Störlichteinflüsse optisch abschirmen zu müssen und ferner eine vollständige Fensterverschmutzungskompensation zu erzielen, wird bei der Verwendung zweier quasi-paralleler, von Infrarot-Emittern erzeugten Strahlenbündel ein Strahlenbündel zur Bestimmung der unter 90 Grad gestreuten und geschwächten Strahlungsleistung verwendet, wobei das zur Messung dieser Strahlungsleistung dienende Strahlaustrittsfenster senkrecht zum Strahleintrittsfenster angeordnet ist. Das zweite Strahlenbündel fällt unter etwa 45 Grad zur Fensteroberfläche durch das Strahleintrittfenster in Richtung des Strahlaustrittfensters in das Medium ein. Die längs der optischen Achse dieses Strahlenbündels durch das Medium geschwächte Strahlungsleistung wird mit einem zweiten optischen Meßwertaufnehmer durch das Strahlaustrittfenster, auf das das Strahlenbündel unter etwa 45 Grad auftrifft, bestimmt.In addition, so as not to protect the measuring cell from external light interference to have to shield and also a complete window soiling compensation can be achieved by using two quasi-parallel infrared emitters generated beam a beam to determine the under 90 degrees scattered and attenuated radiant power, which is used to measure this radiant power serving beam exit window perpendicular to the beam entry window arranged is. The second bundle of rays falls through at about 45 degrees to the window surface the beam entrance window enters the medium in the direction of the beam exit window. Those weakened by the medium along the optical axis of this beam Radiated power is measured with a second optical transducer through the beam exit window, on which the bundle of rays impinges at about 45 degrees, is determined.

Mit zwei Lichtleitern werden strahlungsleistungsproportionale optische Signale der beiden Infrarot-Emitter ausgekoppelt und einem dritten optischen Referenzmeßwertaufnehmer zugeführt.With two light guides, radiation output proportional optical Signals from the two infrared emitters decoupled and a third optical reference measurement transducer fed.

Damit sich eine Drift einer beispielweise zur Nullpunkteinstellung erforderlichen elektrischen Größe nicht verstärkt auf die Meßwertanzeige auswirkt, wird eine Addition oder Subtraktion einer elektrischen Größe zum der gestreuten Strahlungsleistung proportionalen, elektrischen Meßsignal erst vor der letzten von mehreren, zur Meßwertaufbereitung dienenden, Verstärkerstufen vorgenommen.So that there is a drift, for example to zero point adjustment required electrical quantity does not have an increased effect on the measured value display, an addition or subtraction of an electrical quantity to the scattered Radiated power proportional, electrical measurement signal only before the last of several amplifier stages used for processing the measured values.

Für eine elektrische Trennung der von beiden Infrarot--Emittern erzeugten, im Medium optisch gemischten Nutzsignale und auch zur Befreiung von äußeren Störlichteinflüssen, werden beide Infrarot-Emitter mit einem Tastverhältnis von 0,25, jedoch gegenseitig um 180 Grad elektrisch phasenverschoben, angesteuert.For an electrical separation of the two infrared emitters generated, Useful signals that are optically mixed in the medium and also to free them from external light interference, both infrared emitters with a duty cycle of 0.25, but mutually Electrical phase shifted by 180 degrees, controlled.

Zur Trennung werden die amplitudenmodulierten, strommäßig in der Meßsonde vorverstärkten Meßsignale der optischen Meßwertaufnehmer während der Impulsdauer beider Infrarot-Emitter mit dem Faktor "+ 1", während der Ausschaltdauer mit dem Fakter "- 1" multipliziert. Das so aufbereitete Meßsignal des einen optischen Meßwertaufnehmers wird mittels eines Spannungsabtastspeichers mit Tiefpaßeigenschaften erster Ordnung während der ersten Periodendauerhälfte des Ansteuersignales eines Infrarot-Emitters, beginnend beim Einschaltzeitpunkt, abgetastet und während der zweiten Periodendauerhälfte gespeichert. Das aufbereitete Meßsignal des anderen optischen Meßwertaufnehmers wird genauso, jedoch entsprechend dem zeitlichen Verlauf des Ansteuersignals des anderen Infrarot-Emitters verarbeitet.For separation, the amplitude-modulated, current-wise in the measuring probe pre-amplified measuring signals of the optical transducers during the pulse duration both infrared emitters with the factor "+1", during the switch-off period with the Factor "- 1" multiplied. The measurement signal of one optical transducer, processed in this way is by means of a voltage sampling memory with Low pass properties first order during the first half of the period of the control signal of a Infrared emitter, starting with the switch-on time, scanned and during the second half of the period. The processed measuring signal of the other optical transducer is the same, but according to the time course of the control signal of the other infrared emitter processed.

Eine Trennung der strahlungsleistungsproportionalen Referenzsignale der im verstärkten Meßsignal des optischen Referenzmeßwertaufnehmers enthaltenen, gemultiplexten, strahlungsleistungsproportionalen Signale beider Infrarot-Emitter erfolgt mittels zweier Spannungsabtastspeicher durch Abtastung während der Impulsdauer des jeweiligen Infrarot-Emitters und Speicherung während der Ausschaltdauer des jeweiligen Infrarot-Emitters.A separation of the reference signals proportional to the radiation power those contained in the amplified measuring signal of the optical reference transducer, multiplexed, radiation power proportional signals from both infrared emitters takes place by means of two voltage sampling memories by sampling during the pulse duration of the respective infrared emitter and storage during the switch-off period of the respective infrared emitter.

Damit der angezeigte Meßwert von den abgegebenen Strahlungsleistungen unabhängig ist, werden diese getrennten Referenzsignale dazu verwendet, die abgegebene Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (7) so nachzuregeln, daß sie proportional zur maximal zulässigen, abgegebenen Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (6) ist. Zur Linearisierung des Meßwertes in Abhängigkeit der Trübung wird das aufbereitete, elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (13) durch das aufbereitete, elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (14) dividiert.So that the displayed measured value of the emitted radiation powers is independent, these separate reference signals are used to determine the output Readjust the radiation power of the infrared emitter (7) so that it is proportional for the maximum permissible, emitted radiation power of the infrared emitter (6) is. To linearize the measured value as a function of the turbidity, the processed, electrical signal of the optical transducer (13) through the processed, electrical signal of the optical transducer (14) divided.

Alternativ besteht hierzu die Möglichkeit, die abgege bene Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (7) derart nachzuregeln, daß das aufbereitete, elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (14) einen von der Trübung unabhängigen, konstanten Wert aufweist. Das aufbereitete elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (13) wird mit dem der Strahlungsleistung des Infrarot -Emitters (7) proportionalen, aufbereiteten elektrischen Signal des optischen Referenzmeflwertaufnehmers multipliziert und durch das der Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (6) proportionale, aufbereitete, elektrische Signal des optischen Referenzmeßwertaufnehmers dividiert.Alternatively, there is the possibility of using the radiated power emitted of the infrared emitter (7) readjusted in such a way that the processed, electrical Signal of the optical transducer (14) is independent of the turbidity, has a constant value. The processed electrical signal from the optical transducer (13) is related to the radiant power of the infrared -Emitters (7) proportional, processed electrical signal from the optical reference transducer multiplied and by the radiation output of the infrared emitter (6) proportional, processed electrical signal of the optical reference transducer divided.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch diese Anordnung der Fenster und der Strahleintritts- bzw. -austrittsrichtungen Reflexionen und Streuungen an den Wandungen der Meßsonde, die am optischen Meßwertaufnehmer speziell zur Bestimmung der gestreuten Strahlungsleistung ein Störsignal (Störstreulicht) verursachen, weitgehend vermieden werden. Das Strahlenbündel kann vom eigentlichen Meßvolumen optisch weggeführt und beispielsweise in einer optischen Falle vernichtet werden. Dies ist insbesonders deshalb von Bedeutung, da sich kein Medium ohne Trübung herstellen läßt. somit die Kalibrierung des Nullpunktes besonders problematisch ist. Ein Störstreulicht würde deshalb speziell bei der Bestimmung extrem kleiner Trübungen eine nicht vorhandene Trübung vortäuschen und zu falschen Meßergebnissen führen. Zusätzlich ist keine elektrische Kompensation des Störstreulichtpegels vor der für die Meßwertverarbeitung und -anzeige hinreichende Verstärkung des Nutzsignals erforderlich, wodurch ein Driften der Kompensationsquelle, die beispielsweise zur Nullpunktkalibrierung dient, nicht auch noch zusätzlich verstärkt wird.The advantages achieved by the invention are that by this arrangement of the windows and the beam entry and exit directions reflections and scatter on the walls of the measuring probe on the optical transducer an interference signal (stray light) specially for determining the scattered radiation power cause are largely avoided. The bundle of rays can be from the actual Measurement volume optically led away and destroyed, for example, in an optical trap will. This is particularly important because there is no medium without turbidity can be produced. thus the calibration of the zero point is particularly problematic is. A stray light would therefore be extremely smaller, especially during the determination Turbidity simulate a non-existent turbidity and lead to incorrect measurement results to lead. In addition, there is no electrical compensation of the stray light level the amplification of the useful signal that is sufficient for processing and displaying the measured values required, whereby a drifting of the compensation source, for example to Zero point calibration is used, is not additionally amplified.

Außerdem ist die Verwendung von nach außen optisch offenen Meßsonden zwecks der Möglichkeit einer visuellen Kontrolle bezüglich des Meßzelleninhaltes und speziell des -zustandes vorteilhaft. Hierfür werden die Nutzsignale von den durch äußere Lichteinflüsse wie Tages-, Glühlampen-, oder Leuchtstofflampenlicht verursachten Störlichtsignalen befreit.In addition, measuring probes that are optically open to the outside are used for the purpose of a visual check with regard to the contents of the measuring cell and especially the state advantageous. For this purpose, the useful signals are from the by external light influences such as daylight, incandescent lamp or fluorescent lamp light caused interference light signals.

Ferner verschmutzen die Fensterseiten zum Meßmedium bereits nach kurzer Betriebszeit in unterschiedlichen Graden. Die Anordnung ermöglicht eine vollständige Fensterverschmutzungskompensation, so daß auch unterschiedliche Verschmutzungsgrade der Fenster zu keiner Meßwertverfälschung führen.Furthermore, the window sides facing the medium to be measured become soiled after a short time Operating time in different degrees. The arrangement enables a complete Window soiling compensation, so that different degrees of soiling the window do not lead to any falsification of the measured values.

Im folgenden werden ausgewählte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.The following are selected embodiments of the invention explained in more detail with reference to the figures.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Meßsonde mit einem Strahlenbündel.Fig. 1 shows schematically the structure of a measuring probe with a beam.

Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Meßsonde mit zwei Strahlenbündeln und vollständiger Fensterverschmutzungskompensation.Fig. 2 shows schematically the structure of a measuring probe with two beams and complete window soiling compensation.

Fig. 3 zeigt zur Veranschaulichung die zeitlichen Verläufe verschiedener, erläuteter Signale.Fig. 3 shows for illustration the time courses of various, explained signals.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Auswerteschaltung nach der Erfindung für eine optisch offene Meßsonde mit vollständiger Fensterverschmutzungs kompensation.Fig. 4 shows an embodiment of an evaluation circuit according to of the invention for an optically open measuring probe with complete window contamination compensation.

Die in Fig. 1 dargestellte Meßsonde zeigt als Beispiel einer Anordnung schematisch die Ausführung als rohrförmige Durchflußmeßsonde mit einem quasi-parallelem Lichtstrahl. Dieser Lichtstrahl (1) fällt durch ein Strahleintrittsfenster (2) von der Rohrwandung aus bezüglich seiner optischen Achse unter etwa 45 Grad zur Rohrmittelachse in das Medium ein. Dort, wo der Lichtstrahl auf die dem Strahleintrittsfenster gegenüberliegende Rohrwandung trifft. ist ein Strahlaustrittsfenster (3) angebracht, durch das ein Teil der durch das Medium durchgelassenen Strahlungsleistung mit einem optischen Meßwertaufnehmer, der mit einer Optik zur Parallellichtmessung ausgestattet und auf der optischen Achse des einfallenden Lichtstrahls ausgerichtet ist, bestimmt wird. Der an der Fensteroberfläche reflektierte und gestreute Teil des Lichtstrahls wird vom eigentlichen Meßvolumen zur Streulichtmessung (4) weg in das Rohr geleitet, wo er in einer Lichtfalle, beispielsweise in Form eines Rohrkrümmers und durch weitere Schwächung durch das Medium optisch vernichtet wird. Die im Meßvolumen (4) senkrecht zur Rohrmittelachse und senkrecht zur optischen Achse des einfallenden Lichtstrahls innerhalb eines vorgegebenen Öffnungswinkels gestreute und entlang des optischen Weges geschwächte Strahlungsleistung wird durch ein weiteres Strahlaustrittsfenster (5) bestimmt.The probe shown in Fig. 1 shows an example of an arrangement schematically the execution as a tubular flow measuring probe with a quasi-parallel one Beam of light. This light beam (1) falls through a beam entrance window (2) from the pipe wall with respect to its optical axis at about 45 degrees to the pipe center axis into the medium. Where the light beam hits the window opposite the beam entrance window Meets pipe wall. a beam exit window (3) is attached, by that part of the radiant power transmitted through the medium with an optical Sensor equipped with optics for parallel light measurement and is aligned on the optical axis of the incident light beam is determined will. The part of the light beam reflected and scattered on the window surface is directed away from the actual measuring volume for scattered light measurement (4) into the pipe, where it is in a light trap, for example in the form of a pipe bend and through more The weakening is visually destroyed by the medium. The vertical in the measuring volume (4) to the pipe center axis and perpendicular to the optical axis of the incident light beam scattered within a given opening angle and along the optical Weges weakened radiation power is through a further beam exit window (5) determined.

In Fig.2 ist schematisch als Beispiel eine Anordnung für eine Meßsonde mit zwei quasi-parallelen Strahlenbündeln dargestellt, bei der unterschiedliche Verschmutzungsgrade der Fenster kompensiert werden. Zusätzlich ist keine optische Abschirmung des Meßraums der Sonde gegen äußere Störlichteinflüsse, wie Tages-, Glühlampen-, und Leuchtstofflampenlicht notwendig. Mittels jeweils einer Optik wird die von den Infrarot-Emittern (6,7) abgegebene Strahlung in quasi-parallele Strahlenbündel (8,9) geformt. Das Strahlenbündel (8), das die notwendige Energie zur Bestimmung der gestreuten Strahlung zur Verfügung stellt, tritt senkrecht zur Fensteroberfläche des Strahleintrittsfensters (10) in das Medium ein. Durch dasselbe Strahleintrittsfenster wird unter etwa 45 Grad im Medium das zur Bestimmung der Strahlungsschwächung verwendete Strahlenbündel (9) in Richtung des Strahlaustrittsfensters (11) eingeleitet. Dieses Fenster ist senkrecht zum Strahleintrittsfenster angeordnet. Mittels einer Optik zur Begrenzung eines bestimmten Öffnungswinkels und eines optischen Meßwertaufnehmers (13) erfolgt die Messung der im Meßvolumen (12) gestreuten Strahlungsleistung, die noch entlang des optischen Weges im Medium geschwächt wird. Nachdem dieses Strahlenbündel das Meßvolumen (12) verlassen hat, wird seine optische Energie in einer Lichtfalle (15), beispielsweise in Form eines Rohrkrümmers und durch weitere Schwächung durch das Medium optisch vernichtet. Dadurch werden an den Gefäßwandungen durch Reflexionen und Streuungen verursachte Störstreustrahlungen, die an der opto-elektronischen Meßwertaufnehmereinheit (13) zu einer Meßwertverfälschung führen würden, weitgehend unterdrückt.An arrangement for a measuring probe is schematically shown in FIG. 2 as an example shown with two quasi-parallel bundles of rays, with the different The degree of soiling of the windows can be compensated. In addition, there is no optical Shielding of the measuring area of the probe against external interference light influences, such as daylight, Incandescent and fluorescent light required. Using one optic each the radiation emitted by the infrared emitters (6,7) in quasi-parallel bundles of rays (8.9) shaped. The bundle of rays (8) that provides the energy necessary for determination the scattered radiation is available, occurs perpendicular to the window surface of the beam entrance window (10) into the medium. Through the same beam entrance window at about 45 degrees in the medium it is used to determine the radiation attenuation Beam bundle (9) initiated in the direction of the beam exit window (11). This Window is arranged perpendicular to the beam entrance window. By means of an optic to limit a certain opening angle and one optical The measured value sensor (13) is used to measure the radiant power scattered in the measuring volume (12), which is still weakened along the optical path in the medium. After this bundle of rays has left the measuring volume (12), its optical energy is in a light trap (15), for example in the form of a pipe bend and by further weakening the medium visually destroyed. This causes reflections on the vessel walls and scattering caused stray radiation that affects the opto-electronic The measured value pickup unit (13) would lead to a falsification of the measured values, largely suppressed.

Außerdem wird durch das Strahlaustrittsfenster (11) ein Teil der durch das Medium durchgelassenen Strahlungsleistung des Strahlenbündels (9) mit einem optischen Meßwertaufnehmer (14), der mit einer Optik zur Parallellichtmessung ausgestattet und auf die optischen Achse des einfallenden Lichtstrahls ausgerichtet ist, bestimmt. Der an der Fensteroberfläche reflektierte und gestreute Teil des Strahls wird zur Störstreulichtvermeidung vom eigentlichen Meßvolumen zur Streulichtmessung (12) weggeleitet und ebenfalls optisch vernichtet.In addition, part of the through the beam exit window (11) the medium transmitted radiation power of the beam (9) with a optical transducer (14) equipped with optics for parallel light measurement and is aligned with the optical axis of the incident light beam. The part of the beam reflected and scattered on the window surface becomes the Stray light avoidance from the actual measuring volume for stray light measurement (12) diverted away and also visually destroyed.

Die Durchlichtweglänge im Medium ist etwa so groß wie die effektive Weglänge zwischen Strahleintritts- und -austrittsfenster zur Streulichtmessung.The length of the transmitted light path in the medium is roughly the same as the effective one Path length between the beam entry and exit windows for measuring scattered light.

Mit zwei Lichtleitern (16,17) werden strahlungsleistungsproportionale optische Signale der beiden Infrarot-Emitter ausgekoppelt und einem dritten optischen Referenzmeßwertaufnehmer (18) zugeführt.With two light guides (16, 17) radiation power proportional optical signals of the two infrared emitters coupled out and a third optical Reference transducer (18) supplied.

Es ist zu beachten, daß unerwünschterweise durch Streuung im Medium von der optischen Meßwertaufnehmereinheit (13) auch ein Teil der Strahlungsleistung des Strahlenbündels (9) und ebenso von der optischen Meßwertaufnehmereinheit (14) auch ein Teil der Strahlungsleistung des Strahlenbündels (8) erfaßt wird. Die jeweils störenden Signale und auch die durch äußere Lichteinflüsse verursachten optischen Störgrößen werden somit im Meßmedium optisch zu den eigentlichen Nutzsignalen gemischt, was eine elektronische Trennung des jeweiligen Nutzsignals von den Störgrößen erfordert. Dazu werden beispielsweise die beiden Infrarot-Emitter, wie in Fig. 3 Kurve a) dargestellt. mit einem Tastverhältnis von 0,25, jedoch gegenseitig um 180 Grad elektrisch phasenverschoben, angesteuert. Die Frequenz f der Rechteckimpulse soll größer als 500 Hz sein und zur optimalen Trennung der Nutzsignale von netzsynchronen Störsignalen möglichst f=(200 n)Hz+ 150Hz (n = ganze,positive Zahl) betragen.It should be noted that this is undesirable due to scattering in the medium also part of the radiation power from the optical transducer unit (13) of the beam (9) and also of the optical transducer unit (14) part of the radiation power of the beam (8) is also detected. The respectively interfering signals and also the optical ones caused by external light influences Disturbance variables are thus optically mixed with the actual useful signals in the measuring medium, which requires an electronic separation of the respective useful signal from the disturbance variables. For this purpose, for example, the two infrared emitters, as shown in Fig. 3 curve a). with a duty cycle of 0.25, but mutually electrically phase-shifted by 180 degrees, controlled. The frequency f of the square-wave pulses should be greater than 500 Hz and for optimal separation of the useful signals from network-synchronous interference signals as far as possible f = (200 n) Hz + 150Hz (n = whole, positive number).

In Fig. 3 Kurve b) ist ein beispielhafter zeitlicher Verlauf eines mit Störgrößen überlagertes Meßsignals aufgeführt, das die optische Meßwertaufnehmereinheit (13) empfängt. Die Trennung des jeweiligen Nutzsignals von den Störgrößen wird im folgenden anhand des in Fig.4 dargestellten Blockschaltbildes erläutert.In Fig. 3 curve b) is an exemplary time course of a with interfering variables superimposed measurement signal listed that the optical transducer unit (13) receives. The separation of the respective useful signal from the disturbance variables is carried out in the explained below with reference to the block diagram shown in FIG.

Dazu wird zuerst die Meßsignalverarbeitung der optischen Meßwertaufnehmereineheit (13) betrachtet, wobei beispielsweise als optischer Meßwertaufnehmer eine Fotodiode dient. Der der einfallenden Strahlungsleistung proportionale. direkt an der Fotodiode strommäßig vorverstärkte Fotostrom (19), wird in eine proportionale Spannung umgeformt (20) und mit zwei Wechselspannungsverstärkern (21,22) auf den zur weiteren Meßwertverarbeitung notwendigen Pegel gebracht. Die nachfolgende Multiplizierschaltung (23) bewertet das Meßsignal in den Zeiträumen, in denen beide Infrarot-Emitter eingeschaltet sind, mit dem Faktor "+1" und in den Zeiträumen, in denen beide Infrarot-Emitter keine Strahlungsleistung abstrahlen, mit dem Faktor "-1". Das so aufbereitete Meßsignal wird mittels eines Spannungsabtastspeichers (24). der zur Meßspannungsmittelung Tiefpaßeigenschaften erster Ordnung besitzt, während der ersten Periodendauerhälfte des Ansteuersignales des Infrarot-Emitters (7), beginnend beim Einschaltzeitpunkt, zur Eliminierung von Einschwingvorgängen jeweils etwas verzögert abgetastet und während der zweiten Periodendauerhälfte gespeichert.For this purpose, the measurement signal processing of the optical measurement pick-up unit is performed first (13) considered, for example, a photodiode as the optical transducer serves. The one proportional to the incident radiation power. directly on the photodiode photocurrent (19), pre-amplified in terms of current, is converted into a proportional voltage (20) and with two AC voltage amplifiers (21,22) on the for further processing of the measured values necessary level brought. The following multiplier circuit (23) evaluates the measurement signal in the periods in which both infrared emitters are switched on, with the factor "+1" and in the periods in which both infrared emitters have none Radiated power radiate with the factor "-1". The processed in this way The measurement signal is obtained by means of a voltage sampling memory (24). the one for measuring voltage averaging Has first-order low-pass properties during the first half of the period the control signal of the infrared emitter (7), starting with the switch-on time, each sampled with a slight delay to eliminate transient processes stored during the second half of the period.

Ein beispielhafter zeitlicher Verlauf der Abtastimpulse ist in Fig. 3 Kurve c) dargestellt. Am Ausgang des Spannungsabtastspeichers steht eine von Störgrößen befreite, der gestreuten und geschwächten Strahlungsleistung proportionale Spannung zur weiteren Meßwertverarbeitung zur Verfügung. Lediglich die Anteile einer äußeren Störgröße liefern einen Beitrag zur gemittelten Ausgangsspannung, deren Frequenz gleich der Ansteuerfrequenz des Mutliplizierers und gleich einem ungeraden Vielfachen ist.An exemplary time course of the sampling pulses is shown in Fig. 3 curve c) shown. One of the disturbance variables is at the output of the voltage sampling memory released voltage proportional to the scattered and weakened radiant power available for further processing of measured values. Only the parts of an external one Disturbance variables make a contribution to the averaged output voltage and its frequency equal to the control frequency of the multiplier and equal to an odd multiple is.

Entsprechend wird das an der optischen Meßwertaufnehmereinheit (14) anliegende Meßsignal verarbeitet. Da dieses Signal i.a. einen hohen optischen Pegel aufweist, ist eine Verstärkerstufe ausreichend. Das verstärkte Meßsignal wird entsprechend dem zeitlichen Verlauf nach Fig.3 Kurve c), jedoch während der Infrarot-Emitter (7) eingeschaltet ist abgetastet und während der Ausschaltdauern gespeichert.Correspondingly, this is done on the optical transducer unit (14) applied measurement signal processed. Since this signal is generally a high optical level one amplifier stage is sufficient. The amplified measurement signal is accordingly the time course according to Figure 3 curve c), but during the infrared emitter (7) switched on is scanned and stored during the switch-off times.

Die ausgangsseitig am Spannungsabtastspeicher (25) anliegende. von Störsignalen befreite, der durch das Medium durchgelassenen Strahlungsleistung proportionale Spannung ist jedoch ebenso. wie die ausgangsseitig am Spannungsabtastspeicher (24) anstehende Spannung nicht nur von der Trübung, sondern auch von der in das Medium eingestrahlten Strahlungsleistung abhängig. Deshalb werden die abgegebenen Strahlungsleistungen beider Infrarot-Emitter über Lichtleiter mit einer dritten Fotodiode (18) zur Referenzmessung optisch ausgekoppelt. Die Multiplizierschaltung (26) bewertet das in eine proportionale Spannung umgeformte und wechselspannungsmäßig verstärkte (27) Meßsignal in den Zeiträumen, in denen beide Infrarot-Emitter eingeschaltet sind, mit dem Faktor "+1" und in den Zeiträumen, in denen beide Infrarot-Emitter keine Strahlungsleistung abgeben, mit dem Faktor "-1".The one on the output side of the voltage sampling memory (25). from Interfering signals that are proportional to the radiation power transmitted through the medium However, tension is also there. like the one on the output side of the voltage sampling memory (24) pending tension not only from the turbidity, but also from that in the medium irradiated radiation power dependent. Therefore the emitted radiation powers Both infrared emitters via light guides with a third photodiode (18) optically decoupled for reference measurement. The multiplier circuit (26) evaluates which is converted into a proportional voltage and amplified in terms of alternating voltage (27) Measurement signal in the periods in which both infrared emitters are switched on are, with the factor "+1" and in the periods in which both infrared emitters do not emit any radiated power, with the factor "-1".

Das so aufbereitete Meßsignal wird mittels zweier Spannungsabtastspeicher (28,29) hinsichtlich beider strahlungsleistungsproportionalen Spannungen getrennt. Dazu wird mit dem Spannungsabtastspeicher (28) die Spannung für die Dauer des Strahlungsimpulses des Infrarot-Emitters (6) abgetastet und zwischenzeitlich gespeichert, so daß ausgangsseitig eine zur vom Infrarot-Emitter (6) abgegebenen Strahlungsleistung proportionale Spannung zur Verfügung steht. Entsprechend wird der Spannungsabtastspeicher (29) mit den Ansteuerimpulsen des Infrarot-Emitters (7) angesteuert, so daß ausgangsseitig eine zur vom Infrarot-Emitter (7) abgegebenen Strahlungsleistung proportionale Spannung zur Verfügung steht.The measurement signal prepared in this way is stored in two voltage sampling memories (28,29) separated with regard to the two voltages proportional to the radiation power. For this purpose, the voltage for the duration of the radiation pulse is measured with the voltage sampling memory (28) of the infrared emitter (6) scanned and temporarily stored, so that on the output side a voltage proportional to the radiant power emitted by the infrared emitter (6) is available. Accordingly, the voltage sampling memory (29) with the Control pulses of the infrared emitter (7) controlled so that on the output side a Voltage proportional to the radiant power emitted by the infrared emitter (7) is available.

Damit der angezeigte Meßwert von den abgegebenen Strahlungsleistungen unabhängig ist, werden diese getrennten Referenzsignale dazu verwendet, die abgegebene Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (7) mittels eines I-Reglers (30) so nachzuregeln, daß sie proportional zur maximal zulässigen, abgegebenen Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (6) ist. Zur Linearisierung des Meßwertes in Abhängigkeit der Trübung wird das aufbereitete, elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (13) durch das aufbereitete, elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (14) dividiert (31).So that the displayed measured value of the emitted radiation powers is independent, these separate reference signals are used to determine the output Readjust the radiation power of the infrared emitter (7) by means of an I-controller (30) so that that it is proportional to the maximum permissible radiated power of the Infrared emitter (6) is. To linearize the measured value as a function of the The processed electrical signal of the optical transducer becomes turbidity (13) by the processed electrical signal from the optical transducer (14) divides (31).

Blockschaltbildmäßig nicht dargestellt besteht hierzu alternativ die Möglichkeit, die abgegebene Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (7) mittels des I-Reglers (30) derart nachzuregeln, daß das aufbereitete, elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (14) einen von der Trübung unabhängigen, konstanten Wert aufweist.As an alternative to this, there is the block diagram not shown Possibility to use the emitted radiation power of the infrared emitter (7) of the I controller (30) readjust in such a way that the processed, electrical Signal of the optical transducer (14) is independent of the turbidity, has a constant value.

Das aufbereitete elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (13) wird mit dem der Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (7) proportionalen, aufbereiteten elektrischen Signal des optischen Referenzmeßwertaufnehmers multipliziert und durch das der Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (6) proportionale, aufbereitete elektrische Signal des optischen Referenzmeßwertaufnehmers dividiert.The processed electrical signal from the optical transducer (13) is proportional to the radiation power of the infrared emitter (7), processed electrical signal of the optical reference transducer multiplied and through which the radiation power of the infrared emitter (6) proportional, processed electrical signal of the optical reference transducer divided.

Im folgenden wird gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Trübungsmesser mit zwei quasi-parallelen Strahlenbündeln der die Trübung repräsentierende Meßwert von einem unterschiedlichen Fensterverschmutzungsgrad beider Fenster unabhängig ist.In the following it will be shown that in the opacimeter according to the invention with two quasi-parallel bundles of rays the measured value representing the turbidity regardless of a different degree of soiling of both windows is.

Die auf den Infrarot-Emitter (6) zurückzuführende, vom optischen Meßwertaufnehmersystem (13) empfangene, gestreute Strahlungsleistung ist näherungsweise der Trübung proportional. Die Strahlungsschwächung durch Absorption und Streuung im Medium ist durch den Exponenten berücksichtigt. Die zu dieser Strahlungsleistung, von Störgrößen befreite. aufbereitete, ausgangsseitig am Spannungsabtastspeicher (24) anliegende Spannung ergibt sich näherungsweise zu 1 V1 S V2 k 1 exp(x1(a+s)) mit P1 nutzbare Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (8) V1 Verschmutzungsgrad des Strahleintrittfensters V2 Verschmutzungsgrad des Strahlaustrittfensters s Streukoeffizient a Absorptionskoeffizient k1 Konstante zur Berücksichtigung der Meßwert aufnehmer-, -umformer sowie -verstärkereigenschaften und der optisch-geometrischen Anordnung x1 effektive Weglänge im Medium Für die auf den Infrarot-Emitter (7) zurückzuführende, vom optischen Meßwertaufnehmersystem (14) empfangene, durch das Medium geschwächte Strahlungsleistung ergibt sich eine,von Störgrößen befreite, aufbereitete, ausgangsseitig am Spannungsabtastspeicher (25) proportionale, anliegende Spannung 2 2 v1 2 k2 exp(x2(a+s)) U2 :2 v v k mit P2 nutzbare Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (7) x2 effektive Weglänge im Medium Durch die Referenzmessung der abgegbenen Strahlungsleistungen beider Infrarot-Emitter und dadurch. daß die abgebene Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (7) der des Infrarot-Emitters (6) nachgeregelt wird, gilt P2 = k P1 mit k=Konstante Wählt man ferner die beiden Weglängen gleich groß, erhält man nach Division der Spannungen U1 durch U2 U = U1/U2 = = s (k1/k2 k) Der angezeigte Meßwert U ist somit ohne Beeinflussung der Fensterverschmutzungsgrade zu dem die Trübung repräsentierenden Streukoeffizienten direkt proportional.The one to be traced back to the infrared emitter (6) from the optical transducer system (13) received, scattered radiation power is approximately proportional to the turbidity. The attenuation of radiation due to absorption and scattering in the medium is given by the exponent considered. The associated with this radiant power, freed from disturbance variables. processed, The voltage present on the output side of the voltage sampling memory (24) results approximately to 1 V1 S V2 k 1 exp (x1 (a + s)) with P1 usable radiation power of the infrared emitter (8) V1 Degree of pollution of the jet entrance window V2 Degree of pollution of the jet exit window s scatter coefficient a absorption coefficient k1 constant to be taken into account the transducer, transducer and amplifier properties and the optical-geometric properties Arrangement x1 effective path length in the medium For the infrared emitter (7), received by the optical transducer system (14) and weakened by the medium Radiated power is produced on the output side that has been freed from disturbance variables, processed at the voltage sampling memory (25) proportional, applied voltage 2 2 v1 2 k2 exp (x2 (a + s)) U2: 2 v v k with P2 usable radiation power of the infrared emitter (7) x2 effective Path length in the medium Through the reference measurement of the emitted radiation power both infrared emitters and thereby. that the emitted radiation power of the infrared emitter (7) which the infrared emitter (6) is readjusted, P2 = k P1 with k = constant If one also chooses the two path lengths to be the same, one obtains after dividing the Voltages U1 through U2 U = U1 / U2 = = s (k1 / k2 k) The displayed measured value U is thus without influencing the degree of soiling of the windows to the one representing the haze Scatter coefficients directly proportional.

Claims (9)

ANSPRÜCHE Optischer Trübungsmesser mit Messung der gestreuten Strahlung und der durch das Medium verursachten Strahlungsschwächung entlang der optischen Achse eines quasi--parallelen Lichtstrahlenbündels, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der optisch geometrischen Anordnung das quasi-parallele Strahlenbündel durch ein Meßzellenfenster unter etwa 45 Grad zur Fensteroberfläche in das Medium eintritt und durch ein weiteres Meßzellenfenster unter etwa 45 Grad zur Fensteroberfläche aus dem Medium austritt. CLAIMS Optical opacimeter with measurement of scattered radiation and the attenuation of radiation caused by the medium along the optical Axis of a quasi-parallel light beam, characterized in that with regard to the optically geometrical arrangement, the quasi-parallel bundle of rays through a measuring cell window at about 45 degrees to the window surface into the medium enters and through another measuring cell window at about 45 degrees to the window surface emerges from the medium. 2. Optischer Trübungsmesser nach Anspruch 1 mit einer Lichtquelle zur Erzeugung eines quasi-parallelen Strahlenbündels und zwei optischen Meßwertaufnehmern, wobei der eine zur Bestimmung der längs der optischen Achse des einfallenden Lichtstrahls durch das Medium geschwächten Strahlungsleistung, der andere zur Messung der senkrecht zur optischen Achse des einfallenden Lichtstrahls durch das Medium innerhalb eines Öffnungswinkels von etwa 20 Grad gestreuten und geschwächten Strahlungsleistung dient. dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl durch ein Meßzellenfenster unter etwa 45 Grad zur Fensteroberfläche in das Medium eintritt und durch ein parallel zu diesem Fenster angeordnetes Meßzellenfenster unter etwa 45 Grad zur Fensteroberfläche aus dem Medium austritt.2. Optical opacimeter according to claim 1 with a light source for generating a quasi-parallel beam and two optical transducers, the one for determining the along the optical axis of the incident light beam radiation power weakened by the medium, the other to measure the perpendicular to the optical axis of the incident light beam through the medium within a An opening angle of about 20 degrees scattered and weakened radiation output serves. characterized in that the light beam passes through a measuring cell window about 45 degrees to the window surface enters the medium and through a parallel Measuring cell window arranged to this window at about 45 degrees to the window surface emerges from the medium. 3. Optischer Trübungsmesser nach Anspruch 1 mit optisch offener Meßsonde und vollständiger Fensterverschmutzungskompensation mit einem Strahleintrittfenster, durch das ein Strahlenbündel mit der optischen Achse senkrecht zur Fensteroberfläche in das Medium eintritt und einem zu diesem Fenster senkrecht angeordneten Strahlaustrittfenster, durch das mit einem optischen Meßwertaufnehmer senkrecht zur optischen Achse des einfallenden Strahlenbündels die innerhalb eines Öffnungswinkels von etwa 20 Grad durch das Medium geschwächte und gestreute Strahlungsleistung bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzelle nicht gegen äußere Lichteinflüsse optisch abgeschirmt werden muß. daß zwei quasi-parallele Strahlenbündel mit zwei Infrarot-Emittern erzeugt und drei optische Meßwertaufnehmer verwendet werden, daß das zweite Strahlenbündel unter etwa 45 Grad zur Fensteroberfläche durch das Strahleintrittfenster in Richtung des Strahlaustrittfensters in das Medium einfällt und die längs der optischen Achse dieses Strahlenbündels durch das Medium geschwächte Strahlungsleistung mit einem zweiten optischen Meßwertaufnehmer durch das Strahlaustrittfenster. auf das Strahlenbündel unter etwa 45 Grad auftrifft, bestimmt wird, daß mit zwei Lichtleitern strahlungsleistungsproportionale optische Signale der beiden Infrarot-Emitter ausgekoppelt und einem dritten optischen Referenzmeßwertaufnehmer zugeführt werden.3. Optical opacimeter according to claim 1 with an optically open measuring probe and complete window pollution compensation with a beam entrance window, through which a bundle of rays with the optical axis perpendicular to the window surface enters the medium and a beam exit window arranged perpendicular to this window, by using an optical transducer perpendicular to the optical Axis of the incident beam which is within an opening angle of approximately 20 degrees weakened and scattered radiation power is determined by the medium, characterized in that the measuring cell is not optically against external light influences must be shielded. that two quasi-parallel bundles of rays with two infrared emitters generated and three optical transducers are used that the second beam at about 45 degrees to the window surface through the jet entrance window in the direction of the beam exit window is incident on the medium and along the optical axis this radiation beam weakened by the medium radiation power with a second optical transducer through the beam exit window. on the bundle of rays falls below about 45 degrees, it is determined that with two light guides radiation power is proportional optical signals of the two infrared emitters coupled out and a third optical Reference transducers are supplied. 4. Optischer Trübungsmesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß erst eine Addition oder Subtraktion einer elektrischen Größe zum der gestreuten Strahlungsleistung proportionalen, elektrischen Meßsignal vor der Letzten von mehreren, zur Meßwertaufbereitung dienenden, Verstärkerstufen vorgenommen wird.4. Optical opacimeter according to claim 1 and 2, characterized in that that only an addition or subtraction of an electrical quantity to the scattered one Radiated power proportional, electrical measuring signal before the last of several, for the processing of measured values, amplifier stages are carried out. 5. Optischer Trübungsmesser nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Infrarot-Emitter mit einem Tastverhältnis von 0,25, jedoch gegenseitig um 180 Grad elektrisch phasenverschoben, angesteuert werden.5. Optical opacimeter according to claim 1 and 3, characterized in that that both infrared emitters with a duty cycle of 0.25, but mutually electrically phase shifted by 180 degrees, controlled. 6. Optischer Trübungsmesser nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die amplitudenmodulierten, strommäßig in der Meßsonde vorverstärkten Meßsignale der optischen Meßwertaufnehmer (13,14) während der Impulsdauer beider Infrarot-Emitter mit dem Faktor "+ 1", während der Ausschaltdauer mit dem Fakter "- 1" multipliziert werden, daß das so aufbereitete Meßsignal des optischen Meßwertaufnehmers (13) mittels eines Spannungsabtastspeichers mit Tiefpaßeigenschaften erster Ordnung während der ersten Periodendauerhälfte des Ansteuersignales des Infrarot-Emitters (6) beginnend beim Einschaltzeitpunkt abgetastet und während der zweiten Periodendauerhälfte gespeichert wird, daß das so aufbereitete Meßsignal des optischen Meßwertaufnehmers (14) genauso, jedoch entsprechend dem zeitlichen Verlauf des Ansteuersignals des Infrarot-Emitters (7) verarbeitet wird.6. Optical opacimeter according to claim 1, 3 and 5, characterized in that that the amplitude-modulated, current-wise preamplified measuring signals in the measuring probe the optical transducers (13,14) during the pulse duration of both Infrared emitter with the factor "+1", during the switch-off period with the factor "- 1" are multiplied, so that the processed measuring signal of the optical transducer (13) by means of a voltage sampling memory with low-pass properties of the first order during the first half of the period of the control signal of the infrared emitter (6) sampled starting at the switch-on time and during the second half of the period is stored that the processed measurement signal of the optical transducer (14) in the same way, but according to the timing of the control signal of the Infrared emitter (7) is processed. 7. Optischer Trübungsmesser nach Anspruch 1,3 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß die im verstärkten Meßsignal des optischen Referenzmeßwertaufnehmers enthaltenen, gemultiplexten, strahlungsleistungsproportionalen Signale beider Infrarot-Emitter mittels zweier Spannungsabtastspeicher durch Abtastung während der Impulsdauer des jeweiligen Infrarot-Emitters und Speicherung während der Ausschaltdauer des jeweiligen Infrarot-Emitters getrennt werden.7. Optical opacimeter according to claim 1, 3 and 5, characterized in that that the contained in the amplified measuring signal of the optical reference transducer, multiplexed, radiation power proportional signals from both infrared emitters by means of two voltage sampling memories by sampling during the pulse duration of the respective infrared emitter and storage during the switch-off period of the respective Infrared emitter to be separated. 8. Optischer Trübungsmesser nach Anspruch 1,3,5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die abgegebene Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (7) so nachgeregelt wird, daß sie proportional zur maximal zulässigen, abgegebenen Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (6) ist, daß zur Linearisierung des Meßwertes in Abhängigkeit der Trübung das aufbereitete, elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (13) durch das aufbereitete, elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (14} dividiert wird.8. Optical opacimeter according to claim 1, 3, 5 to 7, characterized in that that the emitted radiation power of the infrared emitter (7) readjusted that it is proportional to the maximum permissible radiated power emitted of the infrared emitter (6) is that to linearize the measured value as a function of the processed, electrical signal of the optical transducer (13) by the processed electrical signal from the optical transducer (14} is divided. 9. Optischer Trübungsmesser nach Anspruch 1,3,5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die abgegebene Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (7) derart nachgeregelt wird, daß das aufbereitete, elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (14) einen von der Trübung unabhängigen, konstanten Wert aufweist, daß das aufbereitete elektrische Signal des optischen Meßwertaufnehmers (13) mit dem der Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (7) proportionalen aufbereiteten elektrischen Signal des optischen Referenzmeßwertaufnehmers multipliziert und durch das der Strahlungsleistung des Infrarot-Emitters (6) proportionale, aufbereitete, elektrische Signal des optischen Referenzmeßwertaufnehmers dividiert wird.9. Optical opacimeter according to claim 1, 3, 5 to 7, characterized in that that the emitted radiation power of the infrared emitter (7) readjusted in such a way that the processed, electrical signal of the optical transducer (14) has a constant value independent of the turbidity that the processed electrical signal of the optical transducer (13) with that of the radiation power the infrared emitter (7) proportional processed electrical signal of the optical Reference transducer and multiplied by that of the radiated power of the Infrared emitter (6) proportional, processed, electrical optical signal Reference transducer is divided.
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DE19828868A1 (en) * 1998-06-26 2000-05-31 Wtw Weilheim Turbidity measurement in fluids having high concentration of solid matter by comparing measured values with characteristic curve of light intensity against concentration for different wavelengths
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