CN104053981B - 用于对散射光测量仪进行校准的装置 - Google Patents

Abstract

建议一种用于对散射光测量仪进行校准的校准装置（30），所述散射光测量仪尤其构造用于测量在机动车的废气中的颗粒浓度。所述校准装置（30）具有至少一个散射体（34），该散射体在用光束（17a）照射时发出具有所定义的强度和分布状况的散射光（20’a、20’b），其中所述散射体（34）具有用于所述散射光的发射面（35），为所述发射面分配了至少一个用于对在所述发射面（35）上发出的散射光（20’a、20’b）进行检测的光敏元件（15a、15b）。为所述散射体（34）的发射面（35）分配了一个具有至少一个滤光口（38）的滤光体（37），通过所述滤光口（38）朝所述至少一个光敏元件（15a、15b）的方向发出所述散射光（20’a、20’b）。

Description

用于对散射光测量仪进行校准的装置

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的、用于对散射光测量仪进行校准的装置。

背景技术

在现有技术中知道将散射光方法用于对在气体中的颗粒的和在弥散介质中的其它胶体的浓度进行测量。

由DE 10 2010 002 423 A1中知道一种这样的散射光测量仪，其中光线强的光源将光束投到测量室中，在所述测量室中有有待测量的气体或者胶体。为所述测量室分配了两个光敏元件，所述光敏元件探测在所述气体中存在的颗粒。为了对这样的散射光测量仪的规定的功能进行检查或者对这样的散射光测量仪进行校准，需要在所述测量室中设定所定义的状态，其中所述光源的光束发出具有所定义的强度和分布状况的散射光。

为此，从DE 10 2010 002 423 A1中知道，设置一种校准装置，对于该校准装置来说将散射体装入到所述测量室中，所述散射体在用所述光源的光照射时发出具有所定义的强度和分布状况的散射光，所述散射光由所述两个光敏元件检测。所述校准装置在此应该能够模仿在废气中的颗粒的不同的浓度。存在着用所述校准装置来对具有不同的颗粒浓度的废气值进行模仿的要求。所述散射体在此由透明的基材构成，该基材具有所定义的散射光特性。额外地在所述散射光的、朝所述光敏元件的方向的出射侧并且/或者在所述光束的进入到所述散射体中的入射侧上设置了用于对发散辐射进行抑制或者用于对光效率进行抑制的、着色的层或者灰玻璃滤波器。

如果对于所描述的校准装置来说所述作为光源使用的光束照射到所述散射体上，那么大约3%的光相应地在入射侧和出射侧被扩散。这种扩散的发散辐射能够作为在所述散射体上的发光的亮点（散斑图案）看得见。所述发光的亮点干扰地与所述在所述散射体中的散射中心上产生的发散辐射叠加，使得所述光敏传感器达到饱和，因为照射到所述光敏元件上的光量太大。

发明内容

本发明的任务是，防止所述扩散的发散辐射对由所述光敏元件检测到的发散辐射产生影响。

所述按本发明的、具有权利要求1的特征性特征的校准装置具有以下优点：降低在所述散射体上产生的扩散的发散辐射的、对所述至少一个光敏元件的影响。由此在很大程度上将在所述散射体的入射侧和出射侧上出现的、产生发光的亮点（斑点图案）的、扩散的发散辐射从为了对所述光敏元件进行校准而使用的校准性的发散辐射中隐去。由此另外可以如此调节从所述散射体辐射到所述光敏元件上的散射光的强度，使得所定义的光强照射到所述光敏元件上，用于将所述散射光测量仪校准到具有不同的颗粒浓度的废气值。

有利的改进方案可以通过从属权利要求的措施来实现。

为了实现所述校准装置，设置了具有用于所述散射体的接纳部的基座，利用所述基座能够将所述散射体在所述散射光测量仪的测量室的内部定位在所定义的位置中。

所述基座有利地构造为销栓的形式，所述销栓能够插入到所述散射光测量仪的壳体的开口中，使得所述被接纳在销栓中的散射体在所述测量室的内部处于光束的光路中。

按照第一种实施方式，所述销栓具有用于固定所述滤光体的区段以及用作用于所述散射体的接纳部的缝隙，其中所述销栓在所述光束的光路的区域中具有用于光束用的入射口的第一空隙以及用于光束用的出射口的第二空隙。

按照第二种实施方式，所述销栓由空心圆柱销构成，该空心圆柱销具有圆柱壁并且具有在所述圆柱壁内部构成的空腔，其中所述滤光体由所述圆柱壁所构成，至少一个穿孔作为滤光口被置入到所述圆柱壁中。所述空心圆柱销的空腔在此形成用于所述散射体的接纳部，其中在所述空心圆柱销的圆柱壁中存在着用于所述光束的入射口以及用于所述光束的出射口。

所述滤光体可以具有一个唯一的滤光口，该滤光口指向所述至少一个光敏元件的方向；或者不过可以为每个光敏元件分别设置一个滤光口。

为了进一步减弱所述扩散的发散辐射，有意义的是，在所述散射体上的发射面额外地设有散射层。所述散射层在此可以通过磨削、通过将锯口加入到所述发射面中这种方式或者通过涂覆来实现。

附图说明

本发明的两种实施例在附图中示出并且在下面的描述中得到详细解释。附图示出：

图1是散射光测量仪的剖面图；

图2是图1中的散射光测量仪连同所装入的按本发明的校准装置的、按照线条II-II的剖面图；

图3是按照第一种实施方式的、按本发明的校准装置的示意性的剖面图；

图4是按照第二种实施方式的、按本发明的校准装置的示意性的剖面图；

图5是按照图3的、按本发明的校准装置的透视图；并且

图6是图4中的按本发明的校准装置的透视图。

具体实施方式

在图1中示出的散射光测量仪用于测量在气体中的颗粒浓度或者在弥散介质中尤其是在机动车的废气中的胶体。所述散射光测量仪具有一在壳体10中构成的测量室11、一光源12、比如激光光源、一辐射吸收器13和两个光敏元件15a和15b。进口侧的辐射通道16a从所述光源12通到所述测量室中，并且出口侧的辐射通道16b从所述测量室11通往所述辐射吸收器13。所述辐射吸收器13用于完全吸收或者放弃所述光源12的未被散射的或者仅仅部分被吸收的光。

所述光源12在接通的状态中产生光束17a、尤其是激光束，所述激光束以所定义的强度被耦合输入到所述测量室11中并且在所述测量室11的内部作为光路17b来传播。所述光束17a的光路17b作为另一光束17c从所述测量室11中出来，并且在所述出口侧的辐射通道16b的后面照射到布置在那里的辐射吸收器13上。

所述两个光敏元件15a、15b分别通过散射光通道19a和19b暴露在所述测量室11下面。通过所述散射光通道19a、19b来将在所述测量室11中产生的散射光20a、20b传导给所述光敏元件15a、15b。所述光敏元件15a、15b关于入射的激光束17a的辐射方向以不同的角度来布置，从而从不同的角度作为发散辐射20a和20b探测到在所述测量室11中散射的光。在测量运行中，通过处于所述测量室11中的废气来产生散射光20a、20b，并且由所述光敏元件15a、15b检测到所述散射光。将由所述光敏元件15a、15b产生的电信号输送给未示出的放大器及测评机构，所述放大器及测评机构对所述信号进行测评并且从通过所述测量室11来传导的废气流中求得废气值并且将其输出。

按照图2，在所述散射光测量仪的壳体10上用法兰连接了引入管21，通过该引入管将所述机动车的废气引导到所述测量室11中。在对置的一侧上，在所述壳体10上构造了开口25，在所述散射光测量仪的测量运行中在所述开口25上用法兰连接了未示出的用于测量气体的排出管。

在接下来所描述的校准运行中，不是将所述引入管21连接到所述车辆的排气设备上或者不是将来自所述车辆的废气导入到所述测量室11中。此外，在校准运行中，不是将所述排出管而是将校准装置30装入到所述散射光测量仪的开口25中。所述校准装置30用于对所述散射光测量仪的光敏元件15a、15b进行校准，并且对所述光源12的强度进行监控，并且对光源12的镜组的和/或光敏元件15a、15b的可能出现的污染情况进行探测。

所述校准装置30具有一拥有导向区段40和法兰32的基座31，其中所述基座31借助于所述导向区段40被接纳在所述散射光测量仪的开口25中，并且借助于所述法兰32被固定在所述壳体10上。所述校准装置30通过所述导向区段40以能够再现的方式定位在所述散射光测量仪的壳体10中。此外，在所述基座31上构造了用于接纳散射体34的接纳部33。所述基座31在此以所述散射体34伸入到所述测量室11中，并且在所述测量室11的内部暴露在所述光束17a的光路17b下面。在图2中，作为从图纸平面中出来的射束示出了光路17b。所述散射体34由透明的基材构成，比如由玻璃陶瓷构成，在所述基材中布置了所定义的数目的散射中心，使得所述散射体34在用光束17a照射时朝所述光敏元件15a、15b的方向辐射出校准性的发散辐射20’a、20’b。

图3和4示出了所述校准装置30的示意性的实施方式，其中所述散射体34在所述基座31上被接纳在接纳部33中。在所述基座31中构造了用于所述光束17a的入射口36a以及用于光束17c的出射口36b。所述散射体34朝所述两个光敏元件15a、15具有发射面35，为该发射面分配了一具有至少一个滤光口38的滤光体37。所述滤光体37在此定位在所述发射面35与所述光敏元件15a、15b之间。但是，所述滤光体37也可以直接布置在所述散射体34上。在按照图3的实施例中，构造了一个单个的滤光口38。如此设计并且定位所述滤光口38，使得所述散射体34的发射辐射20’a、20’b到达所述两个光敏元件15a、15b处，并且在此以所定义的强度照射到所述光敏元件15a、15b上，并且将在所述光束17a入射到所述校准体34中时并且在所述光束17c从所述校准体34中出射时产生的、干扰的扩散的发射辐射遮隐。

可以额外地沿着辐射方向在所述滤光口38的前面和/或后面布置一块或者多块散射屏39，通过所述散射屏来进一步抑制在所述光束17a入射所述散射体34中时并且在所述光束17c从所述散射体34中出射时所产生的扩散的发散辐射。这种作用同样可以通过对于所述散射体34的磨削、锯切或者涂覆在指向所述光敏元件15a、15b的发射面35a上产生，方法是：由此在所述散射体34的发射面35上以所定义的形状来产生额外的散射光。所述额外的散射屏39可以布置在所述接纳部33的内部。

所述校准装置30具有销栓41的形式的基座31，在所述销栓41的外壁上构造了所述导向区段40并且所述销栓41借助于所述导向区段40被装入到所述开口25中。所述销栓41由此如此伸到所述测量室11的里面，使得所述被接纳在销栓41上的散射体34处于所述光束17a的光路17b中。在图5中详细地示出了在图2中被装入到所述测量室11中的校准装置30。所述销栓41的形式的基座31具有一拥有用于将所述滤光体37固定的扁平部的区段42、一作为用于所述散射体34的接纳部的缝隙43以及一用于构成入射口36a的第一空隙44a以及一用于构成所述出射口36b的第二空隙44b。所述散射体34在此被装入到所述缝隙43中。所述具有滤光口38的滤光体37以合适的方式被固定在所述扁平部上，其中所述滤光口38如此定向，从而将所述散射光朝所述散射光通道19a、19b的方向并且由此作为校准性的发散辐射20’a、20’b导引给所述光敏元件15a、15b。所述滤光体37如此被固定在所述基座31上，使得所述滤光口38关于所述散射光通道19a、19b保持对于校准作业来说长期稳定的并且位置固定的位置。在图4中的实施例中，为所述两个光敏元件15a、15b中的每个光敏元件分别分配了一个滤光口38a和38b。如此设计所述滤光口38a和38b，使得所述散射体34的发散辐射20’a、20’b 以所定义的强度照射到所述光敏元件15a、15b上，并且在所述光束17a入射所述散射体34中时并且在所述光束17c从所述散射体34中出射时所产生的、干扰的扩散的发散辐射遮隐。

一种关于这方面的具体的实施方式可以从图6中得知。在那里，所述基座31构造为空心圆柱销51，该空心圆柱销具有圆柱壁52和一个在所述圆柱壁52内部构成的空腔53，其中所述圆柱壁52形成所述导向区段40。所述空腔53在这里形成用于所述散射体34的接纳部33。沿着所述光束17a的辐射方向，朝所述空心圆柱销51的圆柱壁52中置入了第一穿孔54a以及沿着所述光路17b的轴线与所述第一穿孔54a对置的第二穿孔54b，其中所述第一穿孔54a形成用于所述光束17a的入射口36a并且所述第二穿孔54b形成用于所述光束17c的出射口36b。在所述圆柱壁52的、指向光敏元件15a和15b的区段上，置入了第三穿孔55a和第四穿孔55b，其中所述第三穿孔55a形成用于所述第一光敏元件15a的滤光口38a并且所述第四穿孔55b形成用于所述第二光敏元件15b的滤光口38b，从而可以将发散辐射20’a、20’b通过所述滤光口38a、38b来传送给所述光敏元件15a、15b。

在这种实施例中，作为所述滤光口38a、38b的补充，也还可以在所述空心圆柱销51与所述光敏元件15a、15b之间布置额外的散射屏39。也可以设想，在所述空心圆柱销51的空腔53的内部也就是说在所述滤光口38a、38b之前安置所述额外的散射屏39。但是也可以设想，至少在所述指向滤光口37a和37b的外侧面上通过对于所述发射面35的磨削、锯切或者涂覆来给所述被装入到空心圆柱销51的空腔53中的散射体34配设具有所定义的形状的散射光。

在另一种未示出的实施方式中，所述散射体34不是如在图6中示出的那样被安放在空腔53中。换而言之，所述入射口36a和出射口36b形成所述用于散射体34的接纳部33。

Claims (13)

1.用于对散射光测量仪进行校准的校准装置（30），其构造用于测量在机动车的废气中的颗粒浓度，所述校准装置具有至少一个散射体（34），该散射体在用光束（17a）照射时发出具有所定义的强度和分布状况的散射光（20’a、20’b），其中所述散射体（34）具有用于形成所述散射光（20’a、20’b）的发射面（35），为所述发射面分配了至少一个用于对在所述发射面（35）上发出的散射光（20’a、20’b）进行检测的光敏元件（15a、15b），其特征在于，为所述散射体（34）的发射面（35）分配了一个具有至少一个滤光口（38）的滤光体（37），所述散射光（20’a、20’b）通过所述滤光口（38）朝所述至少一个光敏元件（15a、15b）的方向发出。

2.按权利要求1所述的校准装置（30），其特征在于，设置了具有用于所述散射体（34）的接纳部（33）的基座（31），用该基座所述散射体（34）能够在所述散射光测量仪的测量室（11）的内部定位在所定义的位置中。

3.按权利要求2所述的校准装置（30），其特征在于，所述基座（31）具有导向区段（40），用该导向区段能够将所述基座（31）装入到所述散射光测量仪的壳体（10）的开口（25）中。

4.按权利要求3所述的校准装置（30），其特征在于，所述基座（31）构造为销栓（41）的形式，所述销栓能够用所述导向区段（40）装入到所述壳体（10）的开口（25）中，使得被接纳在销栓（41）中的散射体（34）在所述测量室（11）的内部处于所述光束（17a）的光路（17b）中。

5.按权利要求4所述的校准装置（30），其特征在于，所述销栓（41）具有一用于将所述滤光体（37）固定的区段（42）和一作为用于所述散射体（34）的接纳部（33）的缝隙（43），并且所述销栓（41）在所述光束（17a）的光路的区域中具有一用来构成用于所述光束（17a）的入射口（36a）的第一空隙（44a）以及一用来构成所述光束（17c）的出射口（36b）的第二空隙（44b）。

6.按权利要求4所述的校准装置（30），其特征在于，所述销栓（41）由空心圆柱销（51）所构成，该空心圆柱销具有圆柱壁（52）并且具有在所述圆柱壁（52）内部构成的空腔（53），所述圆柱壁（52）能够用所述导向区段（40）装入到所述壳体（10）的开口（25）中，并且所述滤光体（37）由所述圆柱壁（52）所构成，至少一个用于构成所述至少一个滤光口（38、38a、38b）的穿孔（55a、55b）被置入到所述圆柱壁（52）中。

7.按权利要求6所述的校准装置（30），其特征在于，所述空心圆柱销（51）的空腔（53）形成用于所述散射体（34）的接纳部（33），并且在所述空心圆柱销（51）的圆柱壁（52）中存在着其它的穿孔（54a、54b），所述其它的穿孔用来构成用于所述光束（17a）的入射口（36a）并且用来构成用于所述光束（17c）的出射口（36b）。

8.按权利要求7所述的校准装置（30），其特征在于，所述入射口（36a）和所述出射口（36b）形成所述用于散射体（34）的接纳部（33）。

9.按前述权利要求中任一项所述的校准装置（30），其特征在于，所述滤光体（37）具有一个唯一的滤光口（38），该滤光口指向所述至少一个光敏元件（15a、15b）的方向。

10.按权利要求1到8中任一项所述的校准装置（30），其特征在于，在所述滤光体（37）中为每个光敏元件（15a、15b）分别构成一个滤光口（38a、38b）。

11.按权利要求1所述的校准装置（30），其特征在于，沿着辐射方向在所述滤光体（37）的前面和/或后面额外地布置了散射屏（39）。

12.按权利要求1所述的校准装置（30），其特征在于，所述散射体（34）上的发射面（35）额外地设有散射层。

13.按权利要求12所述的校准装置（30），其特征在于，所述散射层通过涂覆、磨削或者将锯口置入到所述发射面（35）中这种方式来构成。