DD297240A5 - METHOD FOR MEASURING THE PUNCTUAL INCREASE OF REMISSIONS, REFLECTIONS AND TRANSMISSION SPECTROS BY MEANS OF ONLY ONE LED - Google Patents

METHOD FOR MEASURING THE PUNCTUAL INCREASE OF REMISSIONS, REFLECTIONS AND TRANSMISSION SPECTROS BY MEANS OF ONLY ONE LED Download PDF

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DD297240A5
DD297240A5 DD34343390A DD34343390A DD297240A5 DD 297240 A5 DD297240 A5 DD 297240A5 DD 34343390 A DD34343390 A DD 34343390A DD 34343390 A DD34343390 A DD 34343390A DD 297240 A5 DD297240 A5 DD 297240A5
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Katy Boerner
Michael Thomas
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mesztechnischen Erfassung des punktualen Anstieges von Remissions-, Reflexions- und Transmissionsspektren. Das Verfahren kann sowohl in der Farbmesztechnik zur Ermittlung der gesuchten Spektren als auch in anderen Prozessen, bei denen die Kontrolle und/oder UEberwachung der spektralen Konstanz/Veraenderung von Materialien bedeutsam ist, eingesetzt werden. Erfindungsgemaesz wird der punktuale Anstieg von Remissions-, Reflexions- und Transmissionsspektren erfaszt, indem die von einer LED (10) ausgestrahlte Wellenlaenge durch Pulsbreitenmodulation des die LED (10) durchflieszenden Stromes If(t) veraendert wird, wobei die remittierten, reflektierten bzw. transmittierten Lichtimpulse der LED (10) von dem Empfaenger (11) in eine elektrische Groesze umgeformt und nur am Ende jedes Sendeimpulses der LED (10) fuer die weitere Bearbeitung uebernommen (MWUES) und bis zur naechsten Abfrage gespeichert (MWUEH) werden. Fig. 1{Remissionsspektrum; Reflexionsspektrum; Transmissionsspektrum; punktualer Anstieg; Pulsbreitenmodulation; Farbmesztechnik; spektrale Veraenderungen; spektrale Konstanz; LED}The invention relates to a method for mesztechnische detection of the punctual increase of reflectance, reflection and transmission spectra. The method can be used both in colorimetry for determining the spectra sought and in other processes in which the control and / or monitoring of the spectral constancy / change of materials is significant. According to the invention, the point increase in reflectance, reflection and transmission spectra is detected by varying the wavelength emitted by an LED (10) by pulse width modulation of the current If (t) flowing through the LED (10), the remitted, reflected or transmitted Light pulses of the LED (10) of the receiver (11) converted into an electrical Groesze and only at the end of each pulse of the LED (10) for further processing (MWUES) and stored until the next query (MWUEH). Fig. 1 {remission spectrum; Reflection spectrum; Transmission spectrum; point increase; Pulse width modulation; Farbmesztechnik; spectral changes; spectral constancy; LED}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht eich auf alle Anwendungsfalle, In denen mit Hilfe von LED Remissions·, Reflexions· und Trensmlsslonsspektren meßtechnisch erfaßt werden.The invention relates to all application cases in which measuring technology is detected by means of LED reflectance, reflection and separation spectra.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Es ist eine Vorrichtung zur punktualen Ermittlung von 3 Remissionsgraden mittels 1 roten, 1 grünen und 2 blauen LED's (GB:It is a device for the punctual determination of 3 remission grades by means of 1 red, 1 green and 2 blue LEDs (GB: Q01N 21/27 2165842) und ein Patent (DD: Q01J 3/50 99439) zur optoelektronischen punktualen Ermittlung mehrererQ01N 21/27 2165842) and a patent (DD: Q01J 3/50 99439) for optoelectronic point detection of several Remissionsgrade und daran anschließender Berechnung von Teilen des Remissionsspektrums bekannt, wobei für die MessungRemission grades and subsequent calculation of parts of the remission spectrum known, wherein for the measurement

und Berechnung eines Remissionsgrades eine LED benötigt wird und zur originalgetreuen Darstellung des gesamten Spektrumseine sehr große Anzahl von LED's nötig ist.and calculating a degree of remission, an LED is needed and for the faithful representation of the entire spectrum, a very large number of LEDs is needed.

Weitere Patente zur Ermittlung von Spektren mittels optoelektronischer Bauelemente, ohne Filter bzw. mechanisch bewegteFurther patents for the determination of spectra by means of optoelectronic components, without filters or mechanically moved Teile sind nicht bekannt.Parts are not known. Diese Vorrichtungen sind nur zur punktualen Erfassung von Remissions·, Reflexions· und Transmissionsspektren mittels LEDThese devices are only for the selective detection of reflectance, reflection and transmission spectra by means of LEDs

und Strahlungsempfängern geeignet.and radiation receivers.

Dabei sind sehr viele LED verschiedener Wellenlängen und somit eine lange Meßzeit nötig, um ein Spektrum zuThere are a lot of LEDs of different wavelengths and thus a long measurement time needed to a spectrum

charakterisieren.characterize.

Besonders bei großen Schwankungen der Funktionsverläufe der Spektren bestehen Probleme der meßtechnischen ErfassungEspecially with large fluctuations in the functional characteristics of the spectra there are problems of metrological detection

mittels optoelektronischer Bauelemente.by means of opto-electronic components.

Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel ist die billige, schnelle und genaue Erfassung von Remissions·, Reflexions· und Transmissionsspektren.The aim is the cheap, fast and accurate detection of reflectance, reflection and transmission spectra. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den punktualen Anstieg von Remissions-, Reflexions- und Transmissionsspektren imThe invention is based on the object, the punctual increase of reflectance, reflection and transmission spectra in Bereich der Schwerpunktwellenlänge einer LED zu erfassen.Range of the center wavelength of an LED to capture. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß jede einzelne der zur meßtechnischen Ermittlung der SpektrenAccording to the invention the object is achieved in that each one of the metrological determination of the spectra

benötigten LED (10) mit einem pulsbreitenmodullerten Strom I = f (t) im Ampere-Bereich dergestalt durchflossen wird, daß diebekannte und bisher unerwünschte Kristallerwärmung, welche die Ursache für einen bevorzugten Ablauf vonrequired LED (10) is traversed with a pulse width modulated current I = f (t) in the ampere range in such a way that the known and previously undesirable crystal warming, which is the cause of a preferred expiration of

Rekombinationsprozessen unter Photonenaufnahme und damit für eine langwelligere emittierte Strahlung ist, ausgenutzt wird,Recombination processes under photon uptake and thus for a longer wavelength emitted radiation is exploited,

um mittels einer LED (10) die zu messende Probe mit η verschiedenen Wellenlängen zu bestrahlen und dadurch η Meßwerte desoptoelektronischen Ümpfängers (11) zur weiteren rechentechnischen Auswertung zur Verfügung zu stellen.to irradiate by means of an LED (10) the sample to be measured with η different wavelengths and thereby provide η measured values of the optoelectronic receiver (11) for further computational evaluation.

Die Impulsdauer des die LED ansteuernden Stromes I = f (t) ist dabei so zu wählen, daß die durch den Strom I = f (t)The pulse duration of the current I = f (t) driving the LED is to be chosen such that the current through the current I = f (t)

hervorgerufene Kristallerwärmung nicht zu irrevorsiblen Strukturveränderungen in der Kristallstruktur der LED (10) führt.caused crystal warming does not lead to irre-sensitive structural changes in the crystal structure of the LED (10).

AusfOhrungsbetsplolAusfOhrungsbetsplol DIo Erfindung soll anhand der belllegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Ee zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Ee show Flg. 1: Zeltverläufe: I - f (t) Zeltpunkte der Meßwertübernahme (MWÜ)Flg. 1: Course of Tents: I - f (t) Tasks of Measured Value Transfer (MWÜ)

Flg. 2: Schaltungstechnische Realisierung der Ansteuerung der LEO (10) und eynchrone Vorverarbeitung der durch den optoelektronischen Empfänger (11) empfangenen Meßwerte:Flg. 2: Circuit realization of the control of the LEO (10) and synchronous preprocessing of the measured values received by the optoelectronic receiver (11):

Der Taktgenerator (1) erzeugt eine Impulsfolge, welche durch den Impulsformer (2) In Ihrer Impulsbreite moduliert und Otter den LED-Treiber (3) de: LED (10) zugeführt wird.The clock generator (1) generates a pulse train, which is modulated by the pulse shaper (2) In their pulse width and Otter the LED driver (3) de: LED (10) is supplied.

Das Verzögerungsglied (4) gewährleistet eine Impulsbreitenabhängige Verkürzung des LED-Impulse, so daß das Ausgangesignal des optoelektronischen Empfängers (11), welches durch den Verstärker (6) vorverarbeitet wird, nur zum Ende jedes Sendeimpulses der LED (10) durch die Sample & Hold-Schaltung (7) übernommen (MWÜ ·> S) und für die ADU (8) bis zur Übernahme des nächsten Meßwertes zur Verfügung gestellt (MWÜ = H) wird. Über eine Schnittstelle zum Computer (9) werden die In der ADU gewandelten Werte zur weiteren rechentechnischen Auswertung an den Computer übergeben. Dieser steuert über die Schnittstelle zum Computer (9) den Logik-Dekoder (6), den Impulsformer (2) und das Verzögerungsglied (4), d. h. es Ist eine softwaremäßige Einstellung des Tastverhältnieses und der Impulsbreite des die LED (10) ansteuernden Signals möglich.The delay element (4) ensures a pulse width-dependent shortening of the LED pulses, so that the output signal of the optoelectronic receiver (11), which is preprocessed by the amplifier (6), only at the end of each transmission pulse of the LED (10) by the sample & hold Circuit (7) (MWÜ ·> S) and provided for the ADU (8) until the next measured value is taken over (MWÜ = H). Via an interface to the computer (9), the values converted in the ADU are transferred to the computer for further computational evaluation. This controls via the interface to the computer (9) the logic decoder (6), the pulse shaper (2) and the delay element (4), d. H. It is a software setting of Tastverhältnieses and the pulse width of the LED (10) driving signal possible.

Claims (3)

1. Verfahren zur meßtechnischen Erfassung des punktualen Anstieges von Remissions·, Reflexionsund Transmlsslonsspekti en mittels nur einer LED, dadurch gekennzeichnet, daß eine LED (10) von einem pulsbreitenmodullerten Strom I ·=· f (t) so durchflossen wird, daß sich ihre emittierte Wellenlänge entsprechend I = f (t) verändert, wobei die emittierte Strahlung alternierender Wellenlänge die zu untersuchende Probe bestrahlt und die von der Probe remittierte, reflektierte bzw, transmittierte Strahlung von einem optoelektronischen Empfänger (11) gemessen wird und zur weiteren Berechnung zur Verfügung gestellt wird, wobei die Meßzeit des optoelektronischen Empfängers (11) kleiner als die kleinste Emissionszeit der LED (10) ist, wobei LED (10) und optoelektronischer Empfänger (11) synchron angesteuert werden.1. A method for metrological detection of the punctual increase of reflectance, reflection and Transmlsslonsspekti s by means of only one LED, characterized in that an LED (10) by a pulse width modulated current I · = · f (t) is traversed so that their emitted Wavelength corresponding to I = f (t) changed, wherein the emitted radiation of alternating wavelength irradiates the sample to be examined and the remitted from the sample, reflected or transmitted radiation from an optoelectronic receiver (11) is measured and provided for further calculation , wherein the measuring time of the optoelectronic receiver (11) is smaller than the smallest emission time of the LED (10), wherein LED (10) and optoelectronic receiver (11) are driven synchronously. 2. Verfahren nach Anspruch 1. gekennzeichnet dadurch, daß der pulsbreitenmodulierte Strom I = f (t) 0,5... 10A beträgt und die Impulsdauer Im ηβ.,.μβ Bereich liegt.2. The method according to claim 1, characterized in that the pulse width modulated current I = f (t) is 0.5 ... 10A and the pulse duration is in the ηβ.,. Μβ range. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß auf Grund der kurzon Meßzeit im us-Bereich bevorzugt optoelektronische Empfänger (11) eingesetzt werden.3. The method according to claim 1, characterized in that preferably optoelectronic receiver (11) are used due to the kurzon measuring time in the us range.
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