CN108136432A - 液滴探测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液滴探测装置(11，11a，11b)，用于探测从计量阀(DV)、优选微计量阀的喷嘴中排出的液滴(TR)。该液滴探测装置(11，11a，11b)包括一信号产生单元(20)，其被设置用于，产生具有被限定的脉冲频率的载波信号(TS)。该液滴探测装置(11，11a，11b)还具有一调制单元(30，30a)，其被设置用于，通过载波信号(TS)与待探测液滴(TR)的物理交互作用产生被调制的信号(MS)。该液滴探测装置(11，11a，11b)又包括一分析单元(50)，其被设置用于，在考虑到被限定的脉冲频率的情况下，基于测量信号(MS)确定是否有液滴(TR)由计量阀(DV)给出。本发明还涉及一种用于探测计量阀(DV)的液滴(TR)的方法(600)。

Description

液滴探测装置
技术领域
本发明涉及一种液滴探测装置。此外，本发明还涉及一种用于探测计量阀、优选微计量阀的液滴的方法。
背景技术
在稀液态或糊状介质的施加和计量中，诸如粘合剂的施加中会用到计量阀。计量阀在待计量介质的排出部位上具有喷嘴。在传统的针阀中，为了对限定的介质量进行计量是通过将计量针略微地拉出阀座来释放计量阀的开口。在这种情况下，例如在初压力下运行的介质可以贯穿流过喷嘴开口或者说阀开口。当灌装过程或计量过程应当完成时，关闭计量阀的喷嘴。
特别是基于压电式计量阀技术也可以构建所谓的“喷射阀”。在这里是通过计量针或阀推杆的往复运动来实现介质量给出，其中，介质量在计量针或者阀推杆的运动中朝喷嘴开口方向从喷嘴开口中束状地喷出。这使得即使在计量阀和例如待加工构件上的施加表面之间的距离较大的情况下也允许对计量介质的所限定的量进行施加。在此，该计量间距可以根据应用领域而定在半毫米到几毫米之间变化。喷射阀可以在完全不接触待加工构件的情况下高速地实现极其精细的计量。为了能够支配单个液滴的给出，用于探测液滴的传感器以及相应的评估过程是必需的。
在对特别是之前已通过喷射阀产生的液滴进行光学探测的过程中，会遇到以下困难：
首先，计量阀和待加工结构元件的被加载该液滴的表面之间应该维持尽可能小的间距。这个间距可以根据应用情况而定在0.5mm和3mm之间变化。由于该设定会严重地限制液滴传感器的可能的结构高度。此外，待探测液滴的直径非常小，有时会小于10μm。此外，液滴的速度非常快，最高可达50m/s，因此穿过探测传感器所监视的区域的通过飞行时间极其短，只有几微秒。液滴的这种小尺寸和高速度造成传感器信号很弱，其具有很低的信号振幅和不利的信噪比，这使得对液滴进行抗干扰的光学探测非常困难。如果为了获得尽可能强的光学信号并由此转换之后尽可能强的电信号，尝试将光电传感器(例如光电探测器)安装在阀的喷嘴附近，那么就与小几何尺寸系统相冲突。例如由于提供的空间很小，几乎不可能将整个分析电子装置直接定位在传感器上。但是如果将分析电子装置远离传感装置地设置，则存在如下的问题：必须将所检测到的电模拟信号抗干扰地传送到分析电子装置。
在专利文献GB1520606中描述了一种输注装置，其具有流体通道和设置在流体通道周围的液滴探测单元，其用于监视给出的输注剂量。该液滴探测单元包括发光单元和光探测单元。发光单元发出的光与给出的液滴的轨迹交叉。如果通过液滴短暂地遮挡了发光单元发出的光，则该遮挡由光探测单元检测并记录为已发出的液滴。但是，这种监视可能会受到杂散光或外部光源的干扰，因此并不总是给出可靠的探测。
发明内容
因此，本发明的目的在于开发一种适配于狭窄空间关系的液滴探测装置，该液滴探测装置灵敏度高并且抗干扰地进行工作。
本发明的目的通过一种根据权利要求1所述的液滴探测装置和一种根据权利要求15所述的用于探测计量阀的液滴的方法来实现。
用于探测从计量阀的喷嘴排出的液滴的根据本发明的液滴探测装置具有信号产生单元，该信号产生单元被设计用于产生具有被限定的脉冲频率的载波信号。载波信号应该被理解为脉冲化的信号，其以恒定的特征参数(例如频率，即所谓的脉冲频率或还有载波频率；振幅)周期性地变化，例如以特定的节奏被接通和关断。该信号最初在未调制的状态下除了恒定的特征参数之外本身不承载信息。待发送的信息只能通过调制获得，该调制可以通过载波信号与信息源进行某种形式的物理交互来实现。例如，载波信号可以借助于调制信号来调制或者受到其他物理性干扰的影响，例如待探测的液滴。在这种情况下，调制应该被理解为载波信号关于它的参数中的一个或多个(例如振幅、频率或相位)的变化。脉冲频率或载波频率应该高于调制的频率，或者波长应该短于由液滴引起的对信号的“干扰”。
根据本发明的液滴探测装置还包括调制单元，该调制单元被设置用于，产生通过载波信号与待探测液滴的物理交互作用调制后的测量信号。此外，根据本发明的液滴探测装置还具有分析单元，该分析单元被设置用于，基于上述被调制的测量信号在考虑到被限定的脉冲频率的情况下确定液滴是否由计量阀给出。优选地，可以为此在解调单元(其例如可以是分析单元的部件)中，在考虑到被限定的脉冲频率的情况下基于被调制的信号来确定调制信号，并且然后在该调制信号的基础上确定液滴是否由计量阀给出。在该情况下，调制信号应当被理解为通过与液滴相应的信号对载波信号进行调制，该信号可以通过解调再次与载波信号“分开”。载波信号由信号产生单元优选以被限定的脉冲速率和对于调制单元而言优化的占空比来产生。优选地，还可以与载波信号调谐地或由载波信号推导出地由信号产生单元来产生其他的控制信号，例如解调单元的混频器的控制信号，其具有用于边带选择的优化的相位。
调制后的测量信号或调制信号的特定的信号参数值、例如调制信号的振幅和相位的随时间相关性的曲线走向，相应于待探测液滴的特定特性或几何尺寸。所提到的信号参数与待探测液滴的特性或几何尺寸之间的关系不必针对探测是直接已知的。只要事先、例如在示教方法中借助于具有限定几何尺寸的“样本液滴”确定：调制后的测量信号或调制信号的哪些信号参数值对应于具有所期望的特性或几何尺寸的液滴(在示教方法中所利用的“样本液滴”)，即液滴在什么时候被视为探测到，就足够了。相关的调整参数可以例如通过自动观察在示教过程中探测到的目标液滴来找到。
在根据本发明的用于探测计量阀的液滴的方法中，产生具有被限定的脉冲频率的优选脉冲化的载波信号。通过对由计量阀给出的可能的液滴进行运动的轨迹进行加载而引起：通过载波信号与由计量阀给出的待探测液滴的物理交互作用而产生调制后的测量信号。该测量信号当没有液滴给出时相应于基本不变的载波信号，并否则相应于通过液滴的“干扰”被调制的载波信号。对该测量信号进行分析，并在考虑到被限定的脉冲频率的情况下基于被调制的测量信号确定液滴是否由计量阀给出，优选在该被限定的脉冲频率上首先基于调制后的测量信号产生用于进一步分析的调制信号。
本发明的其他特别有利的设计方式和扩展方案在从属权利要求和下面的说明中给出，其中，特定类别的权利要求也可以根据另一类别的从属权利要求被扩展，并且不同实施例的特征可以被组合成新的实施例。
在该液滴探测装置的一种设计方式中，在限定的时间窗口中检查液滴的给出，该时间窗口与计量阀的液滴给出控制是同步的。换句话说，用来探测液滴或者总体上“搜寻”液滴或者在需要时总体上给出一载波信号的时间窗口与计量阀的液滴给出是同步的，使得所设置的液滴给出位于该时间窗口内。
在一种特殊的设计方式中，该液滴探测装置包括解调单元，该解调单元被设计用于执行对测量信号的振幅解调。
在一种特别有效的设计方式中，对测量信号执行正交解调，以便确定同相分量和正交分量。为此可以对解调单元进行相应配置。
优选地，可以基于同相分量和正交分量来确定基于调制后的测量信号的调制信号的振幅的数值和/或相位。例如，调制信号的振幅和相位可以通过同相分量和正交分量的极坐标变换来获得。为此，液滴探测装置的分析单元可以优选地具有被设计用于此目的的调制值确定单元。
在液滴探测装置的一种特殊变型中，液滴探测装置、特别是调制值确定单元被设计用于确定：振幅导数值，包括振幅数值的时间导数；和/或相位导数值，包括调制信号的相位的时间导数。
在一种优选的设计方式中，液滴探测装置、特别是调制值确定单元被设置用于，在时间窗口的预定的固定时间区间内，将预定数量的振幅导数值组合为振幅比较值；和/或在时间窗口的预定的第二时间区间内，将预定数量的相位导数值组合为相位比较值。例如，振幅导数值与相位导数值的组合可以包括：将多个振幅导数值求和或相加成振幅比较值；以及将多个相位导数值求和或相加成相位比较值。原则上，用于振幅导数值的组合和相位导数值的组合的这两个时间区间是在示教阶段期间或者在上面提到的示教方法中被确定的。在这种情况下，在这些时间区间的示教期间会不断地获得数值，而没有时间的限制。因此将这些时间区间确定为，可以在这些时间区间内获得针对振幅导数值和相位导数值的最大值的限定的数量。用于振幅导数值和相位导数值的时间区间优选彼此独立地被确定。也就是说，它们的持续时间和它们的启动时间点是相互独立的。
例如，一时间区间可以包括50个测量值，则最大值的被限定的数量、例如10个应该处于这样大的范围内。于是，在确定该范围之后，即在示教阶段之后，这10个最大值始终从该包含50个测量值的时间区间中确定或搜索并被进一步使用。
然后，基于振幅比较值和/或相位比较值可以优选地确定：调制信号是否指示了液滴。因此，除了调制值确定单元之外，根据本发明的液滴探测装置的分析装置优选还包括探测滤波器单元，其被设置用于，在振幅比较值和/或相位比较值的基础上确定调制信号是否指示了液滴。
为了探测液滴，特别是液滴探测装置的探测滤波器单元可以被设置用于，确定例如由调制值确定单元所确定的振幅比较值与振幅参考值的偏差和/或确定例如由调制值确定单元所确定的相位比较值与相位参考值的偏差。振幅参考值可以例如从先前检测到的调制信号的多个振幅比较值中形成。相位参考值可以例如从先前检测到的调制信号的多个相位比较值中形成。在形成参考值时应该注意的是：只有被归类为正确探测到的液滴的比较值才能被接受用于参考值的确定。
在一种特殊的设计方式中，液滴探测装置可以具有参考值存储装置，从先前检测到的调制信号的多个振幅比较值中形成的振幅参考值和/或从先前检测到的调制信号的多个相位比较值中形成的相位参考值作为可变的参考值被存储在该参考值存储装置中。由此造成：在比较值的就单个液滴的比较值而言整体上平均缓慢的波动下，对参考值进行持续的适配。相对于比较值与绝对参量的比较，由此可以关于参考值缩小所容许的波动宽度。
为了确定液滴是否被探测到，可以将液滴探测装置、特别是探测滤波器单元设计用于确定：振幅比较值与振幅参考值的所确定的偏差和/或相位比较值与相位参考值的所确定的偏差不超过最大值。这些参考值在正常探测过程期间被不断地重新获取。它们与从滤波器示教阶段所确定的相对容许偏差结合代表了一种目标值。该相对容许偏差宽度代表经验参量，因为它们是在滤波器示教期间被确定的。如果所确定的比较值与目标值相差太远，则得出如下结论：要么没有探测到液滴，要么至少没有探测到常规的液滴。
在一种特别优选的变型中被确定的是：用于确定振幅比较值的偏差所使用的振幅参考值是否处于预定的振幅参考值区间中，和/或用于确定相位比较值的偏差所使用的相位参考值是否处于预定的相位参考值区间中。为此又可以对探测滤波器单元做相应配置。例如，可以将针对振幅值和相位参考值的固定参考值区间分别存储在参考值存储装置中。这样的固定参考值区间可以例如在示教阶段中确定，在该示教阶段中还测量了参考值的可能波动宽度。如果所使用的参考值不在该固定参考值区间内，则据此认定：为了确定该参考值主要促成的是非常规的液滴，从而使这样的参考值不再被认为是可靠的。在这种情况下，例如可以将确定结果归类为至少是不可靠的或者完全被放弃。当由计量阀计量给出的液滴的大小仅缓慢但持续地变化时，可能会发生这种状况。现在，如果基于这种被改变的调制值或比较值来形成参考值，则在不利的情况下，参考值也可能相应于与先前确定的目标液滴偏差很大的不正确的液滴。为了避免这样的错误，优选为参考值确定一固定区间，该参考值不允许偏离该固定区间。如果确定参考值不再处于预定的区间内，则可以例如向液滴探测装置的使用者发出系统不再被正确校准的消息。于是，使用者可以采取对策。例如，使用者可以检查计量阀的功能是否正确并消除可能的功能干扰。随后，可以例如在系统重启之后确定正确的参考值。在这种情况下，参考值在重启之后在初始阶段形式中就被确定并且在测量过程期间通过将当前的测量值与迄今为止的参考值进行平均来持续地更新。
在根据本发明的液滴探测装置的一种特别实用的设计方式中，调制单元包括发光单元和光传感器单元。例如可以使用发光二极管、特别是半导体二极管作为发光单元，其将电载波信号转换成光信号。光传感器单元可以包括例如基于光电效应的传感器，优选半导体传感器。
附加地，根据本发明的液滴探测装置的调制单元还可以包括至少两个光导体。这些光导体优选与发光单元和光传感器单元这样相连接并定位，使得从发光单元发出的光被导引至由计量阀发出的液滴的轨迹，与液滴的轨迹交叉，并被输送给光传感器单元。换句话说，两个光导体中的一个将由发光单元发出的光引导向预计由计量阀发出的液滴贯穿飞过的区域。另一个光导体优选与第一光导体相对置地定位，使得其接收可能通过液滴被调制的光，并将该光输送给光传感器单元。当使用两个光导体作为光传输单元时，可以有利地省去直接在液滴轨迹的区域中设置发光单元和光传感器单元。因此，在设计发光单元和光传感器单元的尺寸时，不必考虑在计量阀的喷嘴区域中或者在计量阀和工件之间的通常非常有限的空间情况。
替代地或附加地，根据本发明的液滴探测装置还可以包括具有电容式传感器单元的调制单元。在这种情况下，液滴探测的原理因此可以基于对电容器的电容的调制，该调制是通过相对的相对介电常数由液滴飞行所造成的波动引起的。在这样的设计方案中，调制后的信号的评估和分析以及电载波信号的产生可以类似于其他设计方式进行。
特别优选地，将根据本发明的液滴探测装置的信号产生单元设置用于，产生优选脉冲化的方波信号、即尽可能矩形的载波信号作为载波信号。
在开始真正的液滴探测之前，优选地首先对根据本发明的液滴探测装置进行校准。在这种情况下，例如将载波信号的脉冲宽度调整为，例如在使用光信号工作的一种变型方案中，使基于载波信号形成的光束实现优化亮度。优化亮度涉及到达光电传感器、优选光电二极管的余光，也就是在整个光学路段之后仍然保留并照射到光电二极管上的光。所发出的光的-进而还有接收到的余光的-强度必须选择为，使传感器在运行点上具有其最大的灵敏度。在这种情况下，灵敏度涉及从光强度的轻微波动中得出的光电二极管输出电流的最大可能波动。在更换光波导体时应该对优化亮度的该调整进行适配。
待进行的这种调整涉及例如确定脉冲化载波信号的频率，使接收到的信号，即载波信号以及通过由液滴引起的振幅调制所产生的边带可以优化地通过带通滤波器。然后，通过调整载波信号和解调单元的操控信号之间的相位来选择被调制的测量信号的边带。在这里提到的所有调整都是硬件参数，其原则上仅必须在第一次启动液滴探测或在更换硬件组件时进行更改，例如在更换到另一光波导体长度上时。在这里还有用于三个放大器级(图3：41，44，54)的参数。所有的硬件参数可以手动输入，但是也可以在硬件教导(或者硬件示教阶段)的范畴内自动地查找/调整。
此外，探测滤波器单元的参数可以在示教阶段中通过对“目标液滴”的自动观测来查找。可调整的参数包括：例如用于振幅/相位比较值的检测时间窗口；比较值关于参考值的相对容许范围；以及参考值的容许范围。这些值随着液滴的计量过程的变化而变化。探测滤波器单元的所有参数也可以手动地设置。
优选地，对载波信号的激活与对用于打开计量阀的控制信号的接收是同步进行的，该控制信号由计量阀的控制单元(阀控制单元)发送到液滴探测。在此，优选将该控制信号设置用于矩形信号，其不仅被输出用于打开计量阀，而且被输出用于关闭计量阀。实际的液滴喷出过程发生在计量阀关闭期间。对载波信号的激活在用于打开计量阀的控制信号的第一个上升沿就已经进行，这是因为载波信号需要几微秒来稳定。对控制信号的第二个上升沿，分析单元才做出反应，即，在实际的液滴喷出开始时才做出反应。这是因为液滴只有在这一刻才可能经过调制单元。通过这种方式，可以非常准确地探测实际喷射过程的随时间行为。
附图说明
下面将参照附图并根据实施例对本发明再一次做更详细地说明。在此，相同的部件在不同的附图中具有一致的附图标记。这些附图通常不是按比例绘制的。其中：
图1示出了根据本发明的一实施例的液滴探测装置的示意图，
图2示出了曲线图，该曲线图图示了液滴探测的随时间走向，
图3示出了根据本发明的一实施例的液滴探测装置的详细示意图，
图4示出了根据本发明的一实施例的液滴探测装置的调制单元的示意图，
图5示出了根据本发明的一实施例的液滴探测装置的解调单元的混频器单元的详细示意图，
图6示出了根据本发明的一实施例的液滴探测装置的支配单元的外观示意图，
图7示出了图示根据本发明的一实施例的方法的流程图，
图8示出了细节上图示了在图1和图3中示出的调制值确定单元的功能原理的流程图，
图9示出了细节上图示了在图1和图3中示出的探测滤波器单元的功能原理的流程图，
图10示出了根据本发明的一替代性实施例的液滴探测装置的详细示意图。
具体实施方式
图1示意性示出了计量阀DV上的、根据本发明的一种非常简化的基本实施例的液滴探测装置11。液滴探测装置11包括信号产生单元20。信号产生单元20产生具有被限定的脉冲频率或载波频率的载波信号TS。载波信号TS被传输到调制单元30上，该调制单元被设置用于，(根据待探测液滴)利用调制信号来加载载波信号TS。
调制单元30包括一间隙，由计量阀DV发出的液滴TR的轨迹T在该间隙中延伸。在图1所示的实施例中，调制单元30包括第一信号转换单元31，其将所产生的载波信号TS转换成能使载波信号TS与待探测液滴TR交互作用的信号形式。与第一信号转换单元31相对置地设有第二信号转换单元32，其将可能由待探测液滴TR所调制的测量信号MS又转换为可电传送且能以电子方式进一步处理的信号EMS。信号转换单元31、32也可以附加地包括信号引入单元和信号引出单元(见图2)，信号引入单元和信号引出单元确保了在两个信号转换单元31、32之间的间隙中顺利地实现对与液滴TR进行可能的交互作用的信号的引入和引出。
电调制的测量信号EMS由调制单元30被进一步发送到分析单元50上。分析单元50包括用于对电调制的测量信号EMS进行解调的解调单元40。也就是说，将电调制的测量信号EMS的调制信号MOD(其包含有载波信号和液滴之间是否进行了交互作用的信息)与载波信号TS分开，然后发送到调制值确定单元51上，该调制值确定单元在图1所示的第一实施例中是控制装置60的部件。
调制值确定单元51基于调制信号MOD来确定比较值，例如振幅比较值或相位比较值。这些比较值被发送到探测滤波器单元52上，该探测滤波器单元在已提到的比较值和之前确定的参考值的基础上检查：计量阀DV是否给出了具有预期几何尺寸的液滴TR。
此外，信号产生单元20可以与解调单元40电连接，以便向解调单元40发送参考信号RS，例如所产生的载波信号TS或位移了特定相位的载波信号。信号产生单元20和/或分析单元50可以附加地与计量阀DV的阀控制单元70在信号技术上进行连接。例如，计量阀DV的控制单元发送启动信号IS或触发信号到信号产生单元20和/或分析单元50上，通过这样的信号可以每次都是刚好在计量阀DV给出液滴TR之前不久启动所提到的单元20、50。阀控制单元70利用启动信号IS不仅确定了读取窗口的启动时间点，而且还确定了生成载波信号TS的启动。为了确定读取窗口的启动时间点，启动信号IS被发送到分析单元50上。为了启动生成载波信号，启动信号还被附加地发送到信号产生单元20。附加地，在阀控制单元70和控制装置之间还连接有过程主控计算机80，其从控制装置60获得关于当前液滴计量的信息。
在图2中用曲线图示出了液滴探测的时间流程，在其上部关于时间t示出了计量阀DV的推杆位置SP。在图2的下部记录了用于控制推杆位置的控制信号AS的时间走向。通过阀控制单元70在时间点t0激活计量阀DV的推杆的同时，从阀控制单元70向信号产生单元20发送启动信号IS，该信号产生单元据此生成一载波信号TS。对载波信号TS的激活因此随着计量阀DV的控制信号的第一个上升沿就已经进行，这是因为控制信号需要几微秒来稳定。同时，启动信号IS也被发送到分析单元50上，分析单元被延迟地激活并在时间点t2启动液滴探测。计量阀DV的推杆在时间点t1到达阀被完全打开的位置。在时间点t1，通过计量阀的控制信号来停止计量阀操作。在时间点t2启动计量阀DV的关闭过程。在时间点t2和t3之间，有液滴从计量阀DV发出，并借助于分析单元50来探测液滴。在时间点t3，计量阀被再次完全关闭并且触发信号停止，使得载波信号TS也以特定的延迟被中断。分析单元的响应相对时间点t2被延迟进行，即，在实际的液滴喷出过程开始时才进行。因为只有从该时刻起才可能有液滴经过调制单元30。阀控制单元70的所发出的触发信号IS对于信号产生单元20用作用于产生载波信号TS的启动信号。对于探测滤波器单元52，其被用作针对滤波器时间窗口的时间基准。滤波器时间窗口始终对应于所述触发信号。
图3示出了根据本发明的一种特别优选实施例的液滴探测装置11a。该液滴探测装置11a如同在图1中示出的根据本发明第一实施例的液滴探测装置11那样包括信号产生单元20，其在图3中以虚线示出。在该实施例中，信号产生单元20包括发送信号生成单元21，该发送信号生成单元产生具有被限定的、可预先给定的脉冲频率的发送信号PWM_5，例如作为脉冲化的方波信号。所产生的发送信号PWM_5被发送到功率放大器24上，该功率放大器将发送信号PWM_5放大成载波信号TS。信号产生单元20包括第二信号生成单元23，该信号生成单元被设置用于，将相对于所述载波信号相移的被脉冲化的控制信号PWM_1，...，PWM_4发送到解调单元40的混频器单元43上。用于混频器43的控制信号PWM_1，...，PWM_4的脉冲频率总是等于发送信号PWM_5的频率。控制信号PWM_1，...，PWM_4和发送信号之间的相移是可变的。脉冲频率优选为450kHz+-15kHz。确定载波信号的频率是用于：使所接收到的信号(载波信号和由于通过液滴造成的振幅调制所产生的边带)可以优化地穿过带通滤波器。
然后，通过调整载波信号与解调单元的操控信号之间的相位来选择边带。根据采样定理，载波频率必须大于从液滴通过飞行时间中通过调制单元30所得到的频率的两倍。
载波信号TS从放大器24被发送到调制单元30。调制单元30如同图1所示的调制单元30那样包括第一信号转换单元31和第二信号转换单元32。在如图3所示的实施例中，第一信号转换单元31包括发光单元。该发光单元可以例如是发光二极管，其取决于施加在发光二极管上的载波信号TS而发光。换句话说，最初作为脉冲化电流存在的载波信号TS被转换成脉冲化光信号。第一信号转换单元31在这里与第一光波导体L1连接，该第一光波导体将脉冲化光信号TS输送给间隙ZR，计量阀的待探测液滴TR的轨迹在该间隙中延伸。与第一光波导体L1相对置地设有第二光波导体L2，该第二光波导体连接第二信号转换单元32，并将可能通过液滴TR加以调制的光信号MS继续导引到第二信号转换单元32上。第二信号转换单元32包括例如光电探测器，其接收被调制的光信号MS并再将其转换成可通过电导线传输的调制后的电信号EMS。
然后将调制后的电信号EMS从调制单元30发送到分析单元50，该分析单元也具有一解调单元40。该解调单元40包括用于放大调制后的信号EMS的放大器单元41。该放大器单元41通过信号产生单元20的控制信号输出端22来操控，并一方面用于前置放大由光电探测器32检测到的调制后的信号EMS，另一方面也用作跨阻抗放大器。光电探测器32在此沿截止方向被预加压并以准短路的方式运行。因此，在没有电压波动的情况下，由光电探测器32仅还给出在多量级上线性依赖于照明强度的电流。因此，探测器的通常受到截止层电容限制的带宽明显较高，这是因为不进行电容的再充电。另外，通过预加压还实现了电容的进一步减小，由此使得进一步增加了能获得的带宽。另外，通过跨阻抗放大器将电流信号转换为电压信号。该转换的放大系数是可调的。由此实现了最大的、取决于液滴阴影的、经电压引导的信号调制。
解调单元40还包括滤波器单元42。该滤波器单元42可以包括例如带通滤波器，该带通滤波器仅使调制后的信号EMS的载波频率和两个边带通过。该滤波器单元42还去除了-由外部光入射引起的-可能的干扰信号，这种干扰信号的频率远异于载波信号TS的脉冲频率。另外，滤波器单元42、优选陡边带通滤波器还去除了由于脉宽调制所产生的高次谐波。然后，将这样滤波调制的测量信号EMS继续导引到混频器43，该混频器将被调制并滤波的测量信号EMS与由信号生成单元23产生的、相对于载波信号相移的脉冲化控制信号PWM_1，...，PWM_4混合，并向同相信号放大器44发送同相信号或者说同相分量I，以及向正交信号放大器45发送正交信号或者说正交分量Q。这种对混频器43进行相位准确的操控造成仅解调一边带。同相信号放大器44和正交信号放大器45由信号产生单元20的控制信号输出端22来操控。放大器41、44、45被彼此分开地操控。它们分别通过可经由数据总线(例如I2C-BUS)编程的可变电阻(变阻器)来调整，可变电阻会影响反馈。每个变阻器(进而放大器)在此情况下是被单个调节的。对放大器41的调整在此从数值上讲完全与放大器44和45无关。但是，为了不改变I信号和Q信号之间的关系，放大器44和45总是具有相同的值。尽管如此，它们两个也是被彼此分开操控的。混频器单元43的功能原理在图4中详细示出并稍后还对其进行更详细的说明。同相分量I和正交分量Q在此形成调制信号MOD。
在放大器44、45中对这两个信号分量I、Q进行放大之后，这两个分量I、Q在分析单元50内部被发送到分析单元50的子单元，这些子单元在图2所示的实施例中是控制单元60的部件。控制单元60包括相应的用于信号分量I、Q的输入端53、54。给输入端53、54后置连接AD转换器(未示出)，这些AD转换器将模拟信号分量I、Q转换为数字信号。解调单元40的放大器44、45在其放大系数上是可适配的，并用于将调制信号MOD的由混频器单元43产生的信号分量I、Q提高至对于AD转换器而言优化的电压水平。由此确保了转换器分辨率的最大利用率。为了使AD转换器不由于存在于分量I、Q中的直流部分而被带到其通过参考电压所预先给定的限制电压上，只有由液滴引起的交流部分被放大。
另外，分析单元50还包括已经结合图1描述的调制值确定单元51和探测滤波器单元52。分析单元50的这些子单元在如图3所示的第二实施例中是控制单元60的部件。在调制值确定单元51中对数字化的信号分量I、Q进行数学处理，并例如通过极坐标变换转换为振幅信息和相位信息。探测滤波器单元52可以例如被构造为可参数化的软件滤波器，利用该软件滤波器根据所检测到的信息来确定：液滴是否已经经过由调制单元30所形成的传感器系统。在系统11a开始其常规运行之前，必须通过两个彼此分开运行的初始化过程对其进行调整。
一方面，必须将所有的硬件结构组调整到对于探测来说的优化的工作点。这些调整包括：通过载波信号占空比来确定光传感器32的工作点；使载波信号TS与带通滤波器42的滤波特性曲线进行频率调谐；调整混频器信号PWM_1，...，PWM_4关于载波信号的相位以实现精确的边带选择；找到跨阻抗放大器41的优化放大系数；以及通过ADC前置放大器44、45对针对输入端53、54的AD转换器所用的I信号和Q信号进行信号适配。
另一方面，基于所期望的目标液滴TR，必须对探测滤波器单元52的所有参数进行校准。参数包括：用于搜寻针对振幅值和相位值的导数最大值的时间窗口；这些振幅值和相位值的比较值与参考值的相对容许偏差宽度；以及振幅值和相位值的参考值的绝对容许范围。无论是硬件调整还是滤波器调整都可以手动地或通过自动的示教过程来调整。这些调整对于调制值获取以及关于识别液滴TR的信号判断都是必需的。
在图4中详细示出了调制单元30，就像其可以在根据图3的示例中被使用的那样。在如图4所示的实施例中，调制单元30包括发光二极管31和光传感器32。由发光二极管31产生的脉冲化的光TS借助于第一光导体元件L1通过发射窗口14被输送给间隙ZR，由(具有喷嘴调整螺母DEM的)计量阀DV发出的液滴TR的轨迹在该间隙中延伸。通过液滴TR将脉冲化的光TS调制成调制后的光信号MS。该调制后的光信号MS经由探测窗口15被耦入到第二光导体元件L2中，并输送给光传感器32。由于根据本发明的探测方法对于散射光和其它干扰非常不敏感，但对于有效信号却是最高度敏感的，因此有利地不需要在第一光导体元件L1的发射窗口14上或者在第二光导体元件L2的探测窗口15上使用附加的光学元件，例如透镜系统等。光波导体元件L1、L2的入口侧或出口侧必须尽可能地平面垂直于光波导体L1、L2的纵向轴线。由于光传感器32和发光单元31位于计量阀DV所占据的工作区域的外面，因此光传感器32和发光单元31的几何尺寸可以与计量阀的喷嘴调整螺母DEM的区域中存在的狭窄的场地情况无关地来确定。发光单元31用作信号转换器，其将未调制的电载波信号TS转换为未调制的光信号LS。光传感器32用作信号转换器，其将调制后的光信号MS转换为调制后的电测量信号EMS。对调制后的电测量信号EMS的后续处理将结合图3和图5进行详细说明。
在图5中详细示出了混频器单元43，在该实施例中为正交解调器。该正交解调器43包括：传送器431；开关单元432，其具有并联连接的开关432a、432b、432c、432d；积分器单元433，其具有分别与并联连接的开关432a、432b、432c、432d后置连接的积分器433a、433b、433c、433d；以及第一和第二差分放大器434a、434b，它们分别与两个积分器电连接。正交解调器43被用作单边带混频器，并使调制后的电测量信号EMS再次返回到基带中。通过适当地选择调制后的测量信号EMS关于对混频器43的开关432a、432b、432c、432d进行控制的四个控制信号PWM_1，…，PWM_4的相位，经由后置连接积分器433a、433b、433c、433d的差分放大器434a、434b来选择用于解调的边带。作为差分放大器434a、434b的输出信号生成同相信号I和正交信号Q。
细节地，混频器单元43如下地起作用：测量信号EMS从传送器431被传送到混频器单元43的输入端。传送器431用于不同构件之间的功率适配以及用于对存在的直流部分进行信号平衡和去除。此外，混频器43包括一电阻R，该电阻串联连接到传送器的输出端并与积分器433a、433b、433c、433d一起形成一滤波器。开关432a、432b、432c、432d由第二信号生成单元23以控制信号PWM_1，…，PWM_4来加载或时钟控制，这些控制信号分别针对周期TPWM的四分之一或者载波信号TS的四分之一波接通这些开关432a、432b、432c、432d中的一个。因此，控制信号PWM_1，…，PWM_4与载波信号TS同步。如果这些开关432a、432b、432c、432d中的一个闭合，则测量信号EMS在对应开关432a、432b、432c、432d闭合的时间区间内由配属的积分器433a、433b、433c、433d积分为一平均值。积分器433a、433b、433c、433d可以包括例如并联连接的电容器，并产生测量信号EMS的与载波信号TS的各个四分之一波相配属的那些区段的平均值。在第一个四分之一波中积分得到的平均值被施加在第一差分器434a的标记为“+”的正输入端上，而在第三个四分之一波中积分得到的平均值被施加在第一差分器434a的标记为“-”的负输入端上。在第二个四分之一波中积分得到的平均值被施加在第二差分器434b的正输入端上，而在第四个四分之一波中积分得到的平均值被施加在第二差分器434b的负输入端上。在第一差分器434a的输出端上，产生处于基带中的同相信号I，并在第二差分器的输出端上，产生处于基带中的正交信号Q。在参考专利文献US6230000B1中详细描述了这种混频器单元的功能原理。
图6示出了控制装置60的(壳体)外视图，利用该控制装置可以对液滴探测装置11、11a、11b的各个单元进行操控、分析测量信号、监视各个单元的功能性并使各个系统参数被调整和调谐。在该壳体中安装整个电子装置。该电子装置原则上涉及到包括光电信号转换器(接收光电二极管32和发送LED31)在内的液滴探测的整个系统。这些代表了“光学路段”的边界，即发送光波导体L1、发射窗口和位于外部的液滴路段T。
数据总线接口DB应该在未来尤其用于与阀控制单元的通讯。例如，液滴探测的瞬时状态或者还有针对之前的计量过程的统计(探测到的错误数量和它们发生的时间)可以通过该数据总线接口DB被发送给阀控制单元。针对该数据总线接口DB的另一种应用可能性是：液滴探测可以通过该总线向阀控制单元要求，有意地促成错误计量，以检查液滴探测的正确功能。然后，液滴探测必须可靠地探测这种有意的错误计量。
控制装置60的部件还有通信端口I/O，利用该通信端口从阀控制单元70接收触发信号并通过该通信端口发出与液滴探测装置的系统状态和计量状态相关的信息。
控制装置60还包括串行端口SI，该串行端口被用作到高级别的过程主控计算机80的接口。过程主控计算机80可以通过该串行端口SI控制液滴探测和/或查询关于之前计量的状态报告。
控制单元60还具有输入端RX，该输入端被用作接收光波导体L2到光电元件32上的接口。输出端TX被用作发送光波导体L1到发送发光二极管31上的接口。另一个输入端Us用于向控制装置60供电压。附加的输入端PGM可以被使用作为编程插座用于固件发送。
控制装置60还包括显示器55以及多个指示灯56，...，59。第一指示灯56用于显示不同的系统错误。第二指示灯57用于显示系统状态或系统的活动性。这样的状态例如可以涉及到以下事实：光波导体L1、L2未正确连接、损坏、太长或变脏。第三指示灯58可以包括下述相关信息：已经探测到一被正确计量的液滴。第四指示灯59可以包括如下的消息，即，在计量中出现错误，因此例如没有探测到液滴，或者探测到的液滴相对于目标液滴有太大的偏差。
控制装置60包括两个用于使一液滴探测装置的各个单元调谐一致的按键开关S1、S2。例如，通过在限定的时间段(在此例如为2秒)按压一开关S1来接通第一示教模式“硬件示教模式”，在该模式中例如进行如下的操作：调整载波信号TS的脉冲宽度，以使发光单元31关于基于载波信号TS所形成的光束到达光传感器单元的余光实现优化亮度；确定脉冲化载波信号TS的频率，以使调制后的信号EMS的两个边带能够经过后置连接于传感器装置的滤波器单元42；与操控属于解调单元的混频器单元43的控制信号PWM_1，...，PWM_4相关地调整载波信号TS关于信号PWM_5的相位；以及调整用于电压适配的放大器单元44和45以及用作跨阻抗放大器的放大器单元41。这种硬件示教模式例如是在液滴探测装置的第一次投入运行时或者在更换硬件组件时执行。
通过在限定的时间段(例如也为2秒)按压另一个开关S2来接通第二示教模式“软件示教模式”，在该示教模式中进行如下的操作：例如，按照新的液滴类型对分析单元50的探测滤波器单元52以及调制值确定单元51进行示教。在此情况下要确定：比较值关于参考值的相对容许波动宽度；对于探测滤波器单元52重要的值的检测时间窗口；以及参考值的绝对值范围。例如当有新的测试系列正在等待，也就是应该探测另一种类型的液滴时，执行该软件示教模式。
图7示出了流程图，利用其来图示用于探测计量阀DV的液滴的方法700。在步骤7.Ⅰ中，以限定的脉冲频率和限定的占空比来产生脉冲化载波信号TS。在步骤7.Ⅱ中，通过载波信号TS与由计量阀DV给出的待探测液滴TR的物理性交互作用而产生调制后的测量信号MS。在步骤7.Ⅲ中，基于调制后的测量信号MS来确定调制信号MOD。随后在步骤7.Ⅳ中，基于调制信号MOD确定是否有液滴TR由计量阀DV给出。
图8详细示出了分析单元50的如图1和3所示的调制值确定单元51的功能原理800。在步骤8.Ⅰ中，调制值确定单元51检测分析单元50的与控制单元60的如图2所示的输入端53、54后置连接的AD转换器的同相分量I和正交分量Q。对同向信号I和正交信号Q的采样是连续进行的。在这种情况下，这两个值I、Q优选是绝对同时获得的。值I、Q在其被进一步处理之前要经过中值以及平均值滤波器，以去除由干扰辐射、ADC转换误差等引起的极值。在步骤8.Ⅱ中，信号分量I、Q借助于极坐标变换被转换成信号MOD该信号包括关于调制信号MOD的振幅A和相位的信息。例如，振幅A被如下地获得：
此外，调制信号MOD的相位由以下等式得到：
在此，I和Q相应于被解调的信号或调制信号MOD的同相分量I和正交分量Q的振幅。振幅A和相位如同信号分量I和Q一样是与时间相关的参量。由于高采样率和与此相关的快速值获取，根据等式1和等式2的计算将通过查找表利用线性中间值插值来执行。
在步骤8.Ⅲ中，对调制信号MOD的振幅A和相位关于时间进行求导。在步骤8.Ⅳ中，在预定的时间区间IT中观察导数值dA/dt、并选出导数值dA/dt、的最大值的提前确定的数量，例如最多10个值。该时间区间IT可以例如提前在对整个系统初始化时或者在探测滤波器示教期间确定。在步骤8.Ⅴ中，针对振幅A和相位的调制值AM、被形成为在这些最大值的提前确定的数量上的总和。
图9详细示出了分析单元50的如图1、3和10所示的探测滤波器单元52的功能原理900。在步骤9.Ⅰ中，调制值确定单元51接收根据图8所示的方法确定的、针对振幅A和相位的调制值AM、(也被称为比较值)。在步骤9.Ⅱ中，将这些比较值AM、存储在电子存储器中。接下来在步骤9.Ⅲ中，将所存储的比较值用于参考值计算。确定针对振幅A和相位的参考值RWA、这些参考值RWA、可以例如是较早的振幅值和相位值的平均值，也就是在先前的液滴探测过程中所获取的比较值。
在步骤9.Ⅳ中，计算由调制值确定单元51确定的、针对振幅A和相位的调制值AM、与参考值RWA、的偏差AW。随后，在步骤9.Ⅴ中，在分别被确定的偏差AW和最大容许相对偏差(向上为AW_上或向下为AW_下)之间进行比较。如果偏差过大，这在图9中以“j”表示，则在步骤9.Ⅵ中通知，确定液滴有错误。容许偏差AW_上或AW_下的尺度是基于一个或多个目标液滴在初始化过程中或者在液滴探测装置的已提到的软件示教模式中确定的。
为了同样能够识别蠕变误差，例如下述现象：待探测液滴TR的大小在从计量阀DV中频繁地重复给出液滴TR期间非常缓慢地发生变化，也要监视参考值RWA、也就是例如关于之前的液滴的调制值AM、的平均值。在步骤9.Ⅶ中，确定针对振幅A和相位的参考值RWA、是否位于预定的绝对值区间ARI、PRI中。如果参考值RWA、没有位于该预定的值区间ARI、PRI中，这在图9中被标记为“n”，则在步骤9.Ⅷ中发出以下通知：现在存在液滴错误的结论。这个错误情况的解决只有在平均值稳定后才会进行，即，当关于之前的液滴再次存在有效的参考值时。如果参考值RWA、位于预定的值区间ARI、PRI中并且当前液滴的调制值AM、与参考值RWA、的关系位于相对容忍范围内，这在图9中被标记为“j”，则在步骤9.IX中发出以下通知：探测到正确的液滴。该结果的给出可以例如通过在图6中示出的指示灯58、59进行。
在图10中在细节上示出了根据本发明另一个实施例的液滴探测装置11b，该液滴探测装置11b如同在图2中示出的根据本发明第二实施例的布置方案11a那样包括信号产生单元20，其在图9中以虚线示出。在该第三实施例中，信号产生单元20包括发送信号生成单元21，其产生发送信号PWM_5例如作为被脉宽调制的脉冲化方波信号。所产生的发送信号PWM_5被发送到功率放大器24上，该功率放大器将发送信号PWM_5放大成载波信号TS。信号产生单元20包括第二信号生成单元23，该第二信号生成单元被设置用于，将相对于所述载波信号相移的脉冲化操控信号PWM_1，...，PWM_4发送到混频器单元42上。
载波信号TS从放大器24发送到调制单元30上。与图2中所示的调制单元不同，调制单元30a包括电容器31a，优选具有第一和第二电容器板31b、31c的平板电容器。因此，在图9所示的实施例中，使用电容器31a来替代图2所示的发光二极管31和图2所示的光电探测器32作为信号转换器。电容器31a使得载波信号TS能够从发送支路电容式耦入到接收支路中。电容器31a被定位为，使得由计量阀DV给出的液滴TR的轨迹T在电容器31a的电容器板31b、31c之间垂直于所形成的电场的场力线走向延伸。液滴TR会影响到发送支路和接收支路之间所获得的耦合。该耦合取决于电容器31a的电抗XC。由飞行通过的液滴TR引起的电容器31a的电抗XC的轻微变化会引起对载波信号TS的调制。电抗XC通过以下关系式给出：
在此，f是施加在电容器31a上的载波信号TS的频率，C是电容器31a的电容。因此，在载波频率f恒定的情况下，电抗Xc的变化ΔXc仅取决于电容器31a的电容的变化ΔC。电容器31a的电容通过以下公式给出：
在此，ε0是真空介电常数，εr是电容器31a的相对介电常数，A是电容器板31b、31c的面积，而参数d是电容器板31b、31c之间的间距。由于电容器板31b、31c的面积A以及电容器板31b、31c之间的间距d是不变的，因此使得电容C并由此使得电抗Xc的变化仅取决于特定于材料的相对介电常数εr的变化Δεr。如果液滴TR进入到位于两个电容器板31b、31c之间的间隙中，则相对介电常数εr在该区域中的变化取决于液滴的计量和液滴的材料。因此，对载波信号TS的调制是由相对介电常数εr的由液滴所导致的波动引起的。光波导体在该实施方式中不是必需的。为此，电容器板31b、31c必须相对接近液滴TR的飞行轨迹进而被定位在计量阀DV的输出端。
可能由液滴TR调制的测量信号MS作为被调制的电测量信号EMS从调制单元30被发送到分析单元50上。分析单元50如同图2所示的实施例那样包括解调单元40，该解调单元基本上具有与根据图2所示实施例中的解调单元40一样的具有相同功能的相同组件。
解调单元40因此具有用于放大调制后的电测量信号EMS的放大器单元41。该放大器单元41用于对由调制单元30检测到的调制后的电测量信号EMS进行前置放大，并受到信号产生单元20的控制信号输出端22操控。该放大器单元在这里被设置用于普通的电压放大器，而不是像在光学探测变型方案中那样被设置用于跨阻抗放大器。另外，解调单元40还包括滤波器单元42。该滤波器单元42可以包括例如带通滤波器，该带通滤波器仅能通过调制后的电测量信号EMS的载波频率和两个边带。滤波器单元42还去除了可能地由干扰场引起的干扰信号，这些干扰信号的频率例如远异于载波信号TS的频率。另外，该滤波器单元、优选陡边带通滤波器还去除了由于脉宽调制所产生的高次谐波。然后，将这样滤波调制的电测量信号EMS继续导引到混频器43上，该混频器将被调制并滤波的测量信号EMS与由第二信号生成单元23所产生并相对于载波信号相移的脉冲化控制信号PWM_1，...，PWM_4混合，并发送同相信号或者说同相分量I到同相信号放大器44上，并发送正交信号或者说正交分量Q到正交信号放大器45上。对混频器43的这种相位准确的操控导致仅解调一边带。同相信号放大器44和正交信号放大器45由信号产生单元20的控制信号输出端22来操控。放大器41、44、45是被彼此分开操控的。它们通过可经由数据总线(例如I2C-BUS)编程的可变电阻(变阻器)来调整。每个变阻器(进而放大器)在此是被单独调节的。
在此，对放大器41的设调整从数值上讲是完全独立于放大器44和45的。但是，为了不改变I信号和Q信号之间的关系，放大器44和45总是具有相同的值。尽管如此，它们两个也是被分开操控的。
在放大器44、45中对这两个信号分量I、Q进行放大之后，这两个分量I、Q在分析单元50的内部被发送到分析单元50的子单元上，这些子单元在图2所示的实施例中是控制单元60的部件。控制单元60包括用于信号分量I、Q的输入端53、54。给输入端53、54还后置连接AD转换器(未示出)，这些AD转换器将模拟信号分量I、Q转换为数字信号。解调单元40的放大器44、45在其放大系数上是可适配的，并用于将混频器单元43产生的信号分量I、Q提高至对于AD转换器而言优化的电压水平。由此确保了转换器分辨率的最大利用率。为了使AD转换器不由于存在于分量I、Q中的直流部分而被带到其通过参考电压所预先给定的限制电压上，只有由液滴引起的交流部分被放大。此外，分析单元50还包括调制值确定单元51和探测滤波器单元52。分析单元50在如图9所示的实施例中是操控单元60的部件。
在调制值确定单元51中对数字化的信号分量I、Q进行数学处理，并例如通过极坐标变换转换为振幅和相位信息。探测滤波器单元52可以被构造为例如可参数化的软件滤波器，利用该探测滤波器单元，根据所检测到的信息确定：液滴是否已经经过由调制单元30a所构成的传感器系统。在系统11a开始其常规运行之前，必须通过两个彼此分开运行的初始化过程对其进行调整。一方面必须将所有的硬件结构组件调整到对于探测来说优化的工作点上。这些调整包括：使载波信号TS与带通滤波器42的滤波特性曲线进行频率调谐；调整混频器信号PWM_1，...，PWM_4关于载波信号的相位，以实现精确的边带选择；找到跨阻抗放大器41的优化放大系数；以及通过ADC前置放大器44、45对用于输入端53、54的AD转换器的I信号和Q信号进行信号适配。
另一方面，必须关于预期的目标液滴TR对探测滤波器单元52的所有参数进行校准。参数包括：用于搜寻针对振幅和相位值的导数最大值的时间窗口；振幅和相位值的比较值与参考值的相对容许偏差宽度；以及振幅和相位值的参考值的绝对容许范围。无论是硬件调整还是滤波器调整都可以手动地或通过自动的示教过程来调整。
最后，需要再次指出的是：在上述详细说明的装置中仅涉及到实施例，在不脱离本发明保护范围的前提下，本领域技术人员能够以各种不同的方式对这些实施例进行修改。另外，不定冠词“一”或“一个”的使用并不排除相关特征也能够多重地存在。术语“单元”也应包括那些由多个可能也在空间上分开的子单元组成的组件。此外，也可以用术语“单元”来指代虚拟的逻辑单元，使得同一个硬件组件可以包括这些逻辑单元中的多个。这例如特别适用于调制单元30、解调单元40以及可能还有信号产生单元20和分析单元50。
附图标记列表
11，11a，11b 液滴探测装置
20 信号产生单元
21 发送信号生成单元
22 信号产生单元的控制信号输出端
23 发送信号生成单元
24 功率放大器
30 调制单元
30a 调制单元
31，32 信号转换单元
31a 电容器
31b，31c 电容器板
40 解调单元
41 放大器单元
42 滤波器单元
43 混频器
44 同相信号放大器
45 正交信号放大器
50 分析单元
51 调制值确定单元
52 探测滤波器单元
53，54 用于信号分量I、Q的输入端
56，...，59 指示灯
60 控制装置
70 阀控制单元
80 过程主控计算机
431 传送器
432 开关单元
432a，432b，432c，432d 开关
433 积分器单元
433a，433b，433c，433d 积分器
434a，434b 差分放大器
AM 振幅调制值/振幅比较值
ARI 振幅参考值区间
AS 控制信号
AW 偏差
AW_上向上的相对偏差
AW_下向下的相对偏差
dA/dt 振幅导数值
相位导数值
DB 数据总线接口
DEM 喷嘴调整螺母
DV 计量阀
EMS 电调制测量信号
I 同相信号分量
I/O 通信端口
IS 启动信号
IT 时间区间
L1，L2 光波导体
LS 光信号
max 最大偏差值
MOD 调制信号
MS 测量信号/调制后的信号
PGM 用于固件传送的编程插座
PRI 相位参考值区间
PWM_1，...，PWM_4 控制信号
PWM_5 发送信号
Q 正交分量
R 电阻
RS 参考信号
RWA 振幅参考值
相位参考值
RX 输入端
S1，S2 按压开关
SI 串行端口
SP 推杆位置
T 轨迹
TPWM 周期
TR 液滴
TS 载波信号
TX 输出端
US 用于给控制装置供电压的输入端
ZR 间隙
ZW 间隙
相位调制值/相位比较值。

Claims (16)

1.一种液滴探测装置(11，11a，11b)，用于探测从计量阀(DV)、优选微计量阀的喷嘴中排出的液滴(TR)，所述液滴探测装置具有：
-信号产生单元(20)，其被设置用于，产生具有被限定的脉冲频率的载波信号(TS)，
-调制单元(30，30a)，其被设置用于，通过所述载波信号(TS)与待探测液滴(TR)的物理交互作用来产生调制后的测量信号(MS)，
-分析单元(50)，其被设置用于，在考虑到被限定的脉冲频率的情况下，基于所述测量信号(MS)确定：是否有液滴(TR)由所述计量阀(DV)给出。
2.根据权利要求1所述的液滴探测装置，其被设置用于，在被限定的时间窗口内检查液滴(TR)的给出，所述时间窗口与所述计量阀(DV)的液滴给出控制是同步的。
3.根据权利要求1或2所述的液滴探测装置，其具有解调单元(40)，所述解调单元被设置用于，对所述测量信号(MS)执行振幅解调。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液滴探测装置，其具有解调单元(40)，所述解调单元被设置用于，对所述测量信号(MS)执行正交解调，以确定同相分量(I)和正交分量(Q)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液滴探测装置，其中，所述分析单元(50)包括调制值确定单元(51)，所述调制值确定单元被设置用于，优选在所述同相分量(I)和所述正交分量(Q)的基础上确定基于所述调制后的测量信号(MS)的调制信号(MOD)的相位和/或所述振幅的数值。
6.根据权利要求5所述的液滴探测装置，其中，所述调制值确定单元(51)被设计用于确定：振幅导数值(dA/dt)，包括所述振幅的数值的时间导数；和/或相位导数值包括所述调制信号(MOD)的相位的时间导数。
7.根据权利要求6所述的液滴探测装置，其中，在固定的时间区间(IT)内，将预定数量的振幅导数值(dA/dt)组合为振幅比较值(AM)，和/或将预定数量的相位导数值组合为相位比较值
8.根据权利要求6所述的液滴探测装置，其中，在固定的时间区间(IT)内，将预定数量的所述振幅导数值(dA/dt)的最大值组合为振幅比较值(AM)，和/或将预定数量的相位导数值的最大值组合为相位比较值
9.根据权利要求7或8所述的液滴探测装置，其中，所述分析装置(50)包括探测滤波器单元(52)，所述探测滤波器单元被设置用于，基于所述振幅比较值(AM)和/或所述相位比较值来确定：所述调制信号(MOD)是否指示了液滴(TR)。
10.根据权利要求9所述的液滴探测装置，其中，所述探测滤波器单元(52)被设置用于，确定由所述调制值确定单元(51)所确定的振幅比较值(AM)与振幅参考值(RWA)的相对偏差，和/或确定由所述调制值确定单元(51)所确定的相位比较值与相位参考值的相对偏差。
11.根据权利要求10所述的液滴探测装置，其具有参考值存储装置，由先前检测到的调制信号(MOD)的多个振幅比较值(AM)形成的振幅参考值(RWA)和/或由先前检测到的调制信号(MOD)的多个相位比较值形成的相位参考值作为可变的参考值被存储在所述参考值存储装置中。
12.根据权利要求10或11所述的液滴探测装置，其中，所述探测滤波器单元(52)被设计用于确定：所述振幅比较值(AM)与所述振幅参考值(RWA)的所确定的相对偏差和/或所述相位比较值与所述相位参考值的所确定的相对偏差是否不超过相对的下边界值和上边界值。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的液滴探测装置，其中，所述探测滤波器单元(52)被设计用于确定：用于确定所述振幅比较值(AM)的偏差所使用的绝对振幅参考值(RWA)是否位于预定的绝对振幅参考值区间(ARI)中，和/或用于确定所述相位比较值的偏差所使用的绝对相位参考值是否位于预定的绝对相位参考值区间(PRI)中。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的液滴探测装置，其中，所述调制单元(30)包括：
-发光单元(31)和光传感器单元(32)；
-和/或电容式传感器单元。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的液滴探测装置，其中，所述信号产生单元(20)被设置用于，产生方波信号作为载波信号(TS)。
16.一种用于探测计量阀(DV)的液滴(TR)的方法(600)，所述方法具有以下步骤：
-产生具有被限定的脉冲频率的载波信号(TS)，
-利用所述载波信号(TS)对由所述计量阀(DV)给出的可能的液滴(TR)在其上进行运动的轨迹(T)进行加载，从而通过所述载波信号(TS)与所述液滴(TR)的物理交互作用来产生调制后的测量信号(MS)，
-在考虑到所述被限定的脉冲频率的情况下，基于所述测量信号(MS)来确定：是否有液滴(TR)由所述计量阀(DV)给出。
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