DE10133970A1 - Gerät zur Dichte- und Konzentrationsbestimmung von sichtbaren Bestandteilen in Fluiden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Dichte- und Konzentrationsbestimmung von sichtbaren Bestandteilen in Fluiden, insbesondere zur Messung der Trübung von Kraftfahrzeugabgasen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Dichte- und Konzentrationsbestimmung von sichtbaren Bestandteilen in Fluiden, insbesondere zur Messung der Trübung von Kraftfahrzeugabgasen der eingangs beschriebenen Art, zu schaffen, mit dem die Genauigkeit der Bestimmung der Dichte- und Konzentrationsmessung bei gleichzeitiger Verlängerung notwendiger Kalibrierintervalle des Messgerätes erhöht wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird dies durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschriebene Anordnung eines Strahlungsempfängers für das reflektierte Licht an dem Eintrittsfenster des Messlichtes mit nachgeschalteter Auswerte- und Korrektureinrichtung zur Ermittlung des Trübungswertes und dessen Korrektur in Abhängigkeit von der Verschmutzung der optischen Fenster erreicht. Dabei wird bei vernachlässigbarer Reflektion bei geringer Partikelbeladung des Fluids oder des Aerosols in der Messkammer das reflektierte Licht gemessen. Aus dem reflektierten Signal wird in einem Korrekturwertspeicher ein Korrekturwert gebildet, der in Abhängigkeit der Verschmutzung der Ein- und Austrittsfenster der Messkammer ein in bekannter Weise ermitteltes Signal der Trübung in einer Auswerteeinrichtung in einen Wert der Trübung wandelt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Dichte- und Konzentrationsbestimmung von sichtbaren Bestandteilen in Fluiden, insbesondere zur Messung der Trübung von Kraftfahrzeugabgasen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
• Vorbekannt ist durch die Schrift DE 43 43 897 A1 eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Dichte- und Konzentrationsbestimmung von sichtbaren Bestandteilen in Fluiden, insbesondere zur Messung der Trübung von Kraftfahrzeugabgasen. Ein derartiges Trübungsmessungsgerät, auch Opacimeter genannt, wird zur Messung der Trübung im Kraftfahrzeugabgasstrom, insbesondere eines Dieselmotors, eingesetzt. Dabei wird mittels Extinktionsmessung die Schwächung eines Lichtstrahles durch eine vom zu messenden Fluid durchströmte Messkammer ermittelt, die als Maß für die Trübung angenommen wird. Die Konzentrationsbestimmung erfolgt gemäß dem Lambert-Beerrschen Gesetz, das die Lichtschwächung beim Durchgang von absorbierenden Medien beschreibt. Zur Ermittlung der Trübung wird über eine Lichtquelle ein ausgehendes optisches Signal durch die optischen Fenster und durch die Messkammer geleitet und durch einen gegenüber der Lichtquelle angeordneten Lichtempfänger einer Signalaufbereitungsstufe zur Auswertung des Lichtstrahls zugeführt. Um ein großes Messvolumen zu erfassen, wird der Lichtstrahl vor dem Eintritt in die Messstrecke durch Kollimatoren auf den Durchmesser des gewünschten Messvolumens aufgeweitet und vor dem Eintritt in den Lichtempfänger durch eine Linse wieder gebündelt. Im Laufe der Betriebszeit werden die optischen Fenster durch den im Abgasstrom vorhandenen Ruß verschmutzt, wodurch die Genauigkeit der Bestimmung der Dichte- und Konzentrationsmessung im Abgasstrom negativ beeinflusst wird. Zur Berücksichtigung der Verschmutzung der optischen Fenster bei der Messung der Trübung muss das Messgerät in entsprechenden Zeiträumen kalibriert werden. Die Kalibrierung erfolgt durch Umschaltung eines Kalibrierventils, wobei anstelle des Abgases ein Spülmedium durch die Messkammer geleitet wird. Die Niederschläge auf den Messfenstern werden erfasst und im Messergebnis berücksichtigt.
• Nachteilig beim bekannten Stand der Technik ist, dass derartige Messgeräte in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen kalibriert werden müssen oder die Fenster zu reinigen sind, um vergleichbare Messergebnisse der Trübung zu erhalten. Außerdem ist der Aufwand zur Kalibrierung des Messgerätes verhältnismäßig groß.
• Vorbekannt ist durch die Schrift DE 36 27 074 A1 eine Einrichtung zur Beobachtung und Auswertung von Verbrennungsvorgängen in Brennräumen von Brennkraftmaschinen. Zum Erfassen des Lichtes der Verbrennung ist ein als Lichtleiter ausgebildetes optisches Fenster am Brennraum angrenzend angeordnet. Dem Lichtleiter kann bei verbrennungsfreien Arbeitstakten Referenzlicht von außen zugeführt werden. Zur Erfassung der Verschmutzung des Lichtleiters und zum Kalibrieren des zu messenden Flammlichtes wird während des Stillstandes der Verbrennungskraftmaschine oder bei den Taktphasen, bei dem kein Flammlicht auftritt, das am brennraumseitigen Ende des Lichtleiters reflektierte Referenzlicht erfasst und das diesbezügliche Signal einer Korrektureinrichtung zugeführt. Bei vorgenannten Betriebszuständen wird das Referenzlicht ohne störenden Lichteinfall aus dem Brennraum an der brennraumseitigen Grenzfläche des Lichtleiters in Abhängigkeit des Verschmutzungsgrades reflektiert. Über die Korrektureinrichtung wird eine Kalibrierung erfasster Werte des Flammlichtes in Abhängigkeit der Verschmutzung der am Brennraum angrenzenden Lichtaufnahmefläche des Lichtleiters vorgenommen. Vorbeschriebene Vorrichtung dient ausschließlich zum Erfassen von Flammlicht in Brennräumen einer Brennkraftmaschine.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Dichte- und Konzentrationsbestimmung von sichtbaren Bestandteilen in Fluiden, insbesondere zur Messung der Trübung von Kraftfahrzeugabgasen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem die Genauigkeit der Bestimmung der Dichte- und Konzentrationsmessung bei gleichzeitiger Verlängerung notwendiger Kalibrierintervalle des Messgerätes erhöht wird.
• Erfindungsgemäß wird dies durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschriebene Anordnung eines Strahlungsempfängers für das reflektierte Licht an dem Eintrittfenster des Messlichtes mit nachgeschalteter Auswerte- und Korrektureinrichtung zur Ermittlung des Trübungswertes und dessen Korrektur in Abhängigkeit von der Verschmutzung der optischen Fenster erreicht. Dabei wird bei vernachlässigbarer Reflektion, bei geringer Partikelbeladung des Fluids oder des Aerosols in der Messkammer das reflektierte Lieht gemessen.
• Erfindungsgemäß wird die Lösung der Aufgabe durch eine Variante der im kennzeichnenden Teil des Nebenanspruches beschriebenen Anordnung einer Kalibrierlichtquelle an einem Austrittsfenster, einer durch eine Strahlung durchdringende Messkammer und einer einem Strahlungsempfänger nachgeschalteten Auswertungseinrichtung und einer Korrektureinrichtung zur Ermittlung eines Wertes der Trübung in Abhängigkeit von der Verschmutzung der optischen Fenster erreicht. Dabei wird bei einer partikelfreien Messkammer und bei einer ausgeschalteten Messlichtquelle durch die Kalibrierlichtquelle eine Strahlung erzeugt, die durch die Verschmutzung an der Innenfläche des optischen Fensters reflektiert und danach einem Strahlungsempfänger zugeführt wird.
• In beiden Fällen wird aus dem reflektierten Signal in einem Korrekturwertspeicher ein Korrekturwert gebildet, der in Abhängigkeit der Verschmutzung der Ein- und Austrittsfenster der Messkammer ein in bekannter Weise ermitteltes Signal der Trübung in einer Auswerteeinrichtung in einen Wert der Trübung wandelt. Durch die Einbeziehung des Verschmutzungsgrades der optischen Fenster, infolge von Partikelablagerungen aus dem zu messenden Fluid innerhalb der Messkammer, bei der Ermittlung eines Wertes der Trübung wird die Genauigkeit der Bestimmung der Dichte- und Konzentrationsmessung auch über einen längeren Betriebszeitraum erhöht. Messfehler, die bei der Ermittlung der Trübung zwangsläufig durch die verschmutzten optischen Fenster auftreten, werden somit durch die Berücksichtigung des Verschmutzungsgrades der optischen Fenster reduziert. Der Transmissionsgrad des Messlichtes durch die verschmutzten Fenster wird somit während der laufenden Messung der Trübung korrigiert. Gleichzeitig wird dabei ein Grenzwert festgelegt, bei dem eine Messung der Trübung durch die verschmutzten optischen Fenster nicht mehr sinnvoll ist. Durch einerseits der Einbeziehung des Verschmutzungsgrades der optischen Fenster in die Ermittlung des Wertes der Trübung und andererseits der Festlegung eines Grenzwertes des Verschmutzungsgrades der optischen Fenster ist das Kalibrieren des Opacimeters nur in größeren Zeitabständen erforderlich und notwendig. Bei der Erzielung eines genaueren Wertes der Trübung werden insgesamt die Betriebskosten reduziert.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben, sie werden in der Beschreibung zusammen mit ihren Wirkungen erläutert.
• Anhand einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
• Es zeigt:
• Fig. 1 den schematisierten Aufbau eines Gerätes zur Dichte- und Konzentrationsbestimmung von sichtbaren Bestandteilen in Fluiden,
• Fig. 2 eine Variante gemäß Fig. 1.
• Das erfindungsgemäße Gerät zur Dichte- und Konzentrationsbestimmung von sichtbaren Bestandteilen in Fluiden wird beschrieben am Beispiel der Ermittlung eines Wertes der Trübung eines Abgasstromes von Kraftfahrzeugen. Dabei wird bei einem Fluid insbesondere von einem gasförmigen Aggregatzustand, beispielsweise von einem Aerosol, ausgegangen. In den dazugehörigen Zeichnungen ist mit 3 die Messkammer bezeichnet, durch die das zu messende Fluid, gemäß dem Ausführungsbeispiel Kraftfahrzeugabgase, strömt. Axial weist die Messkammer 3 optische Fenster 1 und 2 auf.
• Gemäß der Fig. 1 ist am Eintrittsfenster 1 eine Lichtquelle 6 angeordnet, von der in bekannter Weise beim Messprozess, zur Ermittlung eines Wertes der Trübung der Abgase, ein Messlicht als Lichtstrahl ausgesendet wird. Die Strahlen gelangen über einen Lichtleiter 5 und nach Aufweitung durch eine Optik 4 durch das Eintrittsfenster 1 in die vom zu messenden Abgas durchströmte Messkammer 3, durchdringen diese und gelangen, durch die Rußpartikel in ihrer Intensität gemindert, über das Austrittsfenster 2 zu einer Optik 4'. Die außerhalb der Messkammer 3 angeordnete Optik 4' bündelt den durch die Messkammer 3 hindurchgeführten Lichtstrahl und leitet ihn über einen Lichtleiter 21 zu einem Strahlungsempfänger 8a, in dem der Lichtstrahl in ein entsprechendes Ausgangssignal gewandelt wird.
• Gemäß der Fig. 2 ist am Eintrittsfenster 1.1 eine Messlichtquelle 15 angeordnet, von der in bekannter Weise beim Messprozess, zur Ermittlung eines Wertes der Trübung der Abgase, ein Messlicht als Lichtstrahl ausgesendet wird. Die Strahlen gelangen durch das Eintrittsfenster 1.1 in die vom zu messenden Abgas durchströmte Messkammer 3, durchdringen diese und gelangen, durch die Rußpartikel in ihrer Intensität gemindert, über das Austrittsfenster 2.2 zu einer Optik 4. Die außerhalb der Messkammer 3 angeordnete Optik 4 bündelt den durch die Messkammer 3 hindurchgeführten Lichtstrahl und leitet ihn über einen Lichtleiter 7 zu einem Strahlungsempfänger 8, in dem der Lichtstrahl in ein entsprechendes Ausgangssignal gewandelt wird.
• Gemäß der Variante 1 wird von dem Strahlungsempfänger 8a ausgangsseitig das Signal ST der Trübung einer Auswerteeinrichtung 9 zugeführt, in der mittels des Signals SK aus dem Korrekturwertspeicher 11 der Wert WT der Trübung der Abgase ermittelt wird. Gemäß der Variante 2 wird von dem Strahlungsempfänger 8 ausgangsseitig das Signal ST der Trübung über eine geschlossene Schalteinrichtung 20 einer Auswerteeinrichtung 9 zugeführt, in der der Wert WT der Trübung der Abgase ermittelt wird. Die Ermittlung des Wertes WT der Trübung in der Auswerteeinrichtung 9 wird an späterer Stelle noch ausführlich erläutert. In der Zeichnung ist eine zusätzliche Abnahme des Signals ST der Trübung durch ein Anzeigegerät vor der Auswerteeinrichtung 9 dargestellt.
• Beim Durchströmen der Abgase durch die Messkammer 3 lagern sich feste Partikel 12 als Rußschicht an den Innenseiten der optischen Fenster 1 und 2 beziehungsweise 1.1 und 2.2 an. Durch diese Rußschicht wird der Transmissionsgrad der optischen Fenster verändert. Die Stärke des von der Lichtquelle 6 oder von der Messlichtquelle 15 ausgesandten Messlichts wird beim Durchgang durch die optischen Fenster 1 und 2 beziehungsweise 1.1 und 2.2 durch die Verschmutzung reduziert, so dass bei Nichtberücksichtigung des Verschmutzungsgrades der optischen Fenster der Messwert für die Trübung verfälscht wird.
• Die Erfassung des Verschmutzungsgrades der optischen Fenster 1 und 2 beziehungsweise 1.1 und 2.2 geht von der Erkenntnis aus, das sich die Reflektion eines Lichtstrahles an der Grenzfläche zwischen dem Glas der optischen Fenster 1 und 2 und dem in der Messkammer befindlichen Abgases durch die zunehmende Rußbeladung an den Fenstern ändert und dass die Verschmutzung des Eintrittsfensters 1 bzw. 1.1 und des Austrittsfensters 2 bzw. 2.2 gleichmäßig verläuft. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Reflektion des Lichtstrahls an Partikeln im Abgasstrom keinen nennenswerten Einfluss beim Ermitteln des Verschmutzungsgrades der optischen Fenster 1 und 2 beziehungsweise 1.1 und 2.2 haben darf. Entsprechend den Gesetzen der Elektrodynamik kann der Reflexionsgrad an der Grenzschicht zwischen dem Glas der optischen Fenster 1 und 2 beziehungsweise 1.1 und 2.2 und dem Gas ermittelt werden. Bei einem entsprechenden Brechungsindex von Luft und Glas wird somit bei gereinigten optischen Fenstern und bei einer nahezu partikelfreien Messkammer 3 die Transmission um den Reflexionsgrad von ca. 4% gemindert sein. Eine Absorption des Lichtes an den Fenstern kann dabei vernachlässigt werden. Sind die optischen Fenster 1 und 2 beziehungsweise 1.1 und 2.2 mit einer gleichmäßigen durchgehenden Rußschicht belegt ergibt sich ein Reflexionsgrad an der Grenzschicht zwischen Glas und Rußschicht von ca. 17%. Die Absorption des nicht reflektierten Lichtstrahls an der Grenzschicht beträgt dabei ca. 100%. Somit steigt die Reflektion eines Lichtstrahls mit wachsender Rußablagerung auf den optischen Fenstern von 4% auf 17% an. Daraus lässt sich auf die verbleibende Transmission der optischen Fenster 1 und 2 beziehungsweise 1.1 und 2.2 schließen und somit auf deren Verschmutzungsgrad. Die verbleibende Transmission und der Verschmutzungsgrad in Abhängigkeit von der Reflektion muss experimentell bestimmt werden.
• Erfindungsgemäß ist gemäß Fig. 1 zur Erfassung des Verschmutzungsgrades der optischen Fenster 1 und 2 dem optischen Eintrittsfenster 1 ein Lichtleiter 7 zum Empfang eines reflektieren Strahles 13 und zur Weiterleitung der an der Grenzfläche von dem Eintrittsfenster 1 und dem Abgas durch die Schmutzschicht reflektierten Strahlung 13 zu dem Strahlungsempfänger 8, zugeordnet. Dabei ist der Strahlungseintritt des Lichtleiters 7 unmittelbar neben dem Strahlungsaustritt des Lichtleiters 5, der mit der Lichtquelle 6 zur Erzeugung der Strahlung 14 verbunden ist, angeordnet. Eine entsprechende Strahlung 14 zur Erfassung des Verschmutzungsgrades des optischen Eintrittfensters 1 wird nur dann ausgewertet, wenn die Messkammer 3 nahezu partikelfrei ist und somit die Reflektion durch die Partikelbeladung in der Messkammer 3 vernachlässigbar ist.
• Durch die Auswerteeinrichtung 9 wird bei nahezu partikelfreier Messkammer 3 das Signal des Stahlungsempfängers 8 im Korrekturwertspeicher 11 gespeichert. Gleichzeitig wird über die Steuerleitung 18 der Lichtquelle 6 ein Schaltsignal zur Einschaltung der Lichtquelle 6 zugeführt.
• Vorteilhafterweise ist der Lichtquelle 6 ein Lichtleiter 5 zugeordnet, der die Strahlung 14 der Lichtquelle 6 dem Eintrittsfenster 2 zuführt. Die aus dem Lichtleiter 5 austretende Strahlung 14 wird durch die zwischen dem Austritt der Strahlung 14 aus dem Lichtleiter 5 und dem Austrittsfenster 1 angeordnete Optik 4 aufgeweitet. Die aufgeweitete Strahlung 14 durchdingt das Eintrittsfenster 1 der Messkammer 3 und wird dort durch die an der Innenseite des Eintrittsfensters 1 abgelagerten Partikel 12 reflektiert. Eine Reflektion von eventuellen wenigen vorhandenen Partikeln 12 im Abgasstrom haben keinen nennenswerten Einfluss auf die Reflexstrahlung 13, da sie einerseits stark absorbierend sind und andererseits mit zunehmendem Abstand von der Grenzfläche der optischen Fenster 1 und 2 die Lichtenergie durch die unregelmäßige Oberfläche der Partikel 12 als Streulicht 17 in einen großen Raumbereich streuen. Die durch Grenzfläche hervorgerufene Reflexstrahlung 13 wird durch die Optik 4 gebündelt und über den Lichtleiter 7 dem Strahlungsempfänger 8 zugeführt.
• In dem nachgeschalteten Korrekturwertspeicher 11 wird das Signal der Reflexstrahlung 13 gespeichert und in ein Signal SK des Korrekturwertes gewandelt. Das Signal SK des Korrekturwertes stellt somit eine Größe des Transmissionsgrades der optischen Fenster 1 und 2 in Abhängigkeit von deren Verschmutzungsgrades dar, wobei davon ausgegangen wird, dass die Verschmutzung des Eintrittfensters 1 gleich der Verschmutzung des Austrittsfensters 2 ist. Das Signal SK des im Speicher 11 abgelegten Korrekturwertes ist im Messbetrieb neben dem Signal ST der Trübung der Auswerteeinrichtung 9 angeschlossen, wobei die Auswerteeinrichtung 9 das Signal ST der Trübung mittels des Signals SK des Korrekturwertes in Abhängigkeit der Verschmutzung von Ein- und Austrittsfenster 1; 2 in einen Wert WT der Trübung wandelt. In der Fig. 1 ist eine zusätzliche Abnahme des Signals SK der Trübung durch ein Anzeigegerät zwischen dem Korrekturwertspeicher und der Auswerteeinrichtung 9 dargestellt.
• Im Messbetrieb zur Trübungsermittlung der Abgase bei dem die Strahlung der Lichtquelle 6 die vom zu messende Fluid durchströmte Messkammer 3 durchdringt und das Signal ST der Trübung der Auswerteeinrichtung 9 zugeführt wird, wird der Auswerteeinrichtung 9 auch das in dem Korrekturwertspeicher 11 abgespeicherte Signal SK des Korrekturwertes, der die Fensterverschmutzung berücksichtigt, zugeführt. In der Auswerteeinrichtung 9 wird das im Messbetrieb ermittelte Signal ST der Trübung mittels des Signals SK aus dem Korrekturwertspeicher 11 zu einem Wert WT der Trübung gewandelt. Der so ermittelte Wert WT der Trübung wird in einer der Auswerteeinrichtung 9 nachgeschalteter Anzeigeeinrichtung 10 angezeigt.
• Durch die Einbeziehung der Fensterverschmutzung und Bildung eines Korrekturwertes ist es möglich, die Genauigkeit der Ermittlung des Wertes WT der Trübung zu verbessern, da die Ermittlung des aktuellen Trübungswertes in Abhängigkeit von dem ermittelten Korrekturwert der Verschmutzung der Ein- und Austrittsfenster 1 und 2 erfolgt. Der Messfehler, der bei der Ermittlung der Trübung durch die Verschmutzung der optischen Fenster 1 und 2 durch ständig steigende Rußablagerung auftritt, wird somit weitestgehend vermieden beziehungsweise stark reduziert. Das hat zur Folge, das die Kalibrierintervalle des Opacimeters zur Messung der Trübung von Kraftfahrzeugabgasen aufgrund der auftretenden Fensterverschmutzung nicht mehr so oft durchgeführt werden müssen, da durch die erfindungsgemäße Lösung die Fensterverschmutzung in die Messung der Trübung einbezogen wird. Gleichzeitig wird durch den ermittelten Korrekturwert der Verschmutzung der Ein- und Austrittsfenster 1 und 2 ein Grenzwert festgelegt, bei dem die Messung der Trübung durch die verschmutzten Fenster 1 und 2 nicht mehr sinnvoll ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird insgesamt der Aufwand der Messung der Trübung reduziert.
• In der Fig. 2 ist eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt. Im Unterschied zu der in der Fig. 1 dargestellten Lösung ist die Lichtquelle 6 als Kalibrierlichtquelle ausgebildet und an der Seite des Austrittsfensters 2.2 angeordnet. Eine Messlichtquelle 15 zur Aussendung einer Strahlung zur Ermittlung der Trübung ist an der Seite des Eintrittsfensters 1.1 angeordnet. Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Variante ist zur Erfassung des Verschmutzungsgrades der optischen Fenster 1.1 und 2.2 dem optischen Austrittsfenster 2.2 eine Kalibrierlichtquelle 6, zur Aussendung einer Strahlung 14 in Richtung des Austrittsfensters 2.2, und der Lichtleiter 7, zur Weiterleitung der an der Grenzfläche von dem Austrittsfenster 2.2 und dem Abgas durch die Schmutzschicht reflektierten Strahlung 13 zu dem Strahlungsempfänger 8, zugeordnet. Eine entsprechende Strahlung 14 zur Erfassung des Verschmutzungsgrades des Austrittsfensters 2.2 wird nur dann von der Kalibrierlichtquelle 6 in Richtung des optischen Austrittsfensters 2 ausgesandt, wenn die Messkammer 3 nahezu partikelfrei und die Messlichtquelle 15 abgeschaltet ist. Dazu ist die Kalibrierlichtquelle 6 und die Messlichtquelle 15 jeweils über eine Leitung 16 mit einer Wechselschalteinrichtung 19 verbunden. Die Ansteuerung der Wechselschalteinrichtung 19 erfolgt über eine Steuerleitung 18 die mit der Auswerteeinrichtung 9 verbunden ist. Von der Auswerteeinrichtung 9 wird bei nahezu partikelfreier Messkammer 3 über die Steuerleitung 18 ein entsprechendes Schaltsignal zur Umschaltung der Wechselschalteinrichtung 19 zugeführt. Die Wechselschalteinrichtung 19 schaltet auf die in der Fig. 2 dargestellten Schaltstellung, bei der über die Leitung 16 die Aussendung der Strahlung 14 von der Kalibrierlichtquelle 6 aktiviert wird. Durch die Wechselschalteinrichtung 19 wird gleichzeitig die Messlichtquelle 15 abgeschaltet. Gleichzeitig wird von der Auswerteeinrichtung 9 über die Steuerleitung 18 wird ein entsprechendes Schaltsignal zur Umschaltung des Schalters der Schalteinrichtung 20 zugeführt. Bei eingeschalteter Kalibrierlichtquelle 6 wird die direkte Verbindung des Strahlungsempfängers 8 mit der Auswerteeinrichtung 9 unterbrochen. Der Strahlungsempfänger 9 ist, wie in der Fig. 2 dargestellt, mit einem Korrekturwertspeicher 11 verbunden. Bei Durchführung eines entsprechenden Messbetriebs zur Ermittlung der Trübung erfolgt analog eine Umschaltung der Wechselschalteinrichtung 19 und der Schalteinrichtung 20. In der Fig. 2 ist Erfassung der Fensterverschmutzung bei abgeschalteter Messlichtquelle 15 dargestellt. Über die Schalteinrichtung 20 wird zur Ermittlung der Fensterverschmutzung das Signal der Reflexstrahlung 13, analog wie anhand der Fig. 1 beschrieben, als Ausgangssignal des Strahlungsempfängers 8 dem Korrekturwertspeicher 11 zugeführt und mittels des Signals SK des im Speicher 11 abgelegten Korrekturwertes der Wert WT der Trübung in Abhängigkeit der Verschmutzung der optischen Fenster ermittelt.
• Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, den Strahlungsaustritt des Lichtleiters 5 für die Kalibrierlichtstrahlung 14 unmittelbar neben dem Strahlungseintritt des Lichtleiters 7 für die Reflexstrahlung 13 und des Messlichtes anzuordnen. Dadurch ist es möglich, durch die Anordnung der Optik 4 sowohl die Strahlung 14 der Kalibrierlichtquelle 6 entsprechend aufzuweiten als auch die Reflexstrahlung 13 und die Messlichtstrahlung der Lichtquelle 6 gebündelt über den Lichtleiter 7 dem Strahlungsempfänger 8 zuzuführen. Zur Verringerung der Empfindlichkeit gegenüber Verbiegungen - z. B. durch einseitige thermische Ausdehnungen der Messstrecke 5, 4, 1, 3, 2, 4', 21 - weist der als Sendefaser ausgebildete Lichtleiter 5 einen geringeren Faserdurchmesser auf als der als Empfangsfaser ausgebildete Lichtleiter 7. Bei der Reflexionsmessung ist eine Verbiegung des Kollimators nicht zu erwarten und es lassen sich zwei 50 µm Fasern leichter zentrieren als eine 50 µm und eine wesentlich größere Faser.
• In der Fig. 1 und in der Fig. 2 ist jeweils die Schaltung zur Ermittlung des Verschmutzungsgrades der optischen Fenster dargestellt. Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 optisches Eintrittsfenster
  1.1 optisches Eintrittsfenster
  2 optisches Austrittsfenster
  2.2 optisches Austrittsfenster
  3 Messkammer
  4 Optik
  5 Lichtleiter
  6 Lichtquelle
  7 Lichtleiter
  8 Strahlungsempfänger
  8a Strahlungsempfänger
  9 Auswerteeinrichtung
  10 Anzeigeeinrichtung
  11 Korrekturwertspeicher
  12 feste Partikel
  13 Reflexstrahlung
  14 Strahlung
  15 Messlichtquelle
  16 Leitung
  17 Streulicht
  18 Steuerleitung
  19 Wechselschalteinrichtung
  20 Schalteinrichtung
  21 Lichtleiter
  SK Signal des Korrekturwertes
  ST Signal der Trübung
  WT Wert der Trübung
  

Claims (5)

1. Gerät zur Dichte- und Konzentrationsbestimmung von sichtbaren Bestandteilen in Fluiden, insbesondere zur Messung der Trübung von Kraftfahrzeugabgasen folgender Bauart,
eine vom zu messenden Fluid durchströmte Messkammer durchdringt die Strahlung einer abgeschirmten Messlichtquelle, die über ein Eintrittsfenster in die Messkammer gelangt,
über ein der Messlichtquelle gegenüber liegendes Austrittsfenster gelangt die Strahlung durch eine Optik gebündelt über Lichtleiter zu einem Strahlungsempfänger,
der Strahlungsempfänger ist einer Auswerteeinrichtung angeschlossen, die ein Signal der Trübung ausgibt,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- unmittelbar neben dem Strahlungsaustritt des Lichtleiters (5) der Lichtquelle (6) ist der Strahlungseintritt eines Lichtleiters (7) angeordnet, der mit dem Strahlungsempfänger (8a) verbunden ist und dem bei nahezu partikelfreier Messkammer (3) ein Korrekturwertspeicher (11) nachschaltbar ist, der den Korrekturwert einer Reflexstrahlung (13) der Strahlung (14) an der Grenzfläche der Eintrittsfenster (2) zur Messkammer (3) speichert,

- das Signal (SK) des im Speicher (11) abgelegten Korrekturwertes ist im Messbetrieb der Trübungsmessung neben dem Signal (ST) der Trübung der Auswerteeinrichtung (9) angeschlossen, wobei die Auswerteeinrichtung (9) das Signal (ST) der Trübung mittels des Signals (SK) des Korrekturwertes in Abhängigkeit der Verschmutzung von Ein- und Austrittsfenster (1; 2) in einen Wert (WT) der Trübung wandelt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung (9) über eine Steuerleitung (18) mit der Lichtquelle (6) zur Auslösung einer Strahlung und mit dem Korrekturwertspeicher (11) zur Speicherung des Korrekturwertes verbunden ist.

3. Gerät zur Dichte- und Konzentrationsbestimmung von sichtbaren Bestandteilen in Fluiden, insbesondere zur Messung der Trübung von Kraftfahrzeugabgasen folgender Bauart,
eine vom zu messenden Fluid durchströmte Messkammer durchdringt die Strahlung einer abgeschirmten Messlichtquelle, die über ein Eintrittsfenster in die Messkammer gelangt,
über ein der Messlichtquelle gegenüberliegendes Austrittsfenster gelangt die Strahlung durch eine Optik gebündelt über Lichtleiter zu einem Strahlungsempfänger,
der Strahlungsempfänger ist einer Auswerteeinrichtung angeschlossen, die ein Signal der Trübung ausgibt,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- eine als Kalibrierlichtquelle ausgebildete Lichtquelle (6) ist mindestens dem Austrittsfenster (2.2) zugeordnet, die diesem bei nahezu partikelfreier Messkammer (3) und abgeschalteter Messlichtquelle (15) Strahlung (14) zuführt,

- dem Strahlungsempfänger (8) ist ausgangsseitig ein Korrekturwertspeicher (11) angeschaltet, der den Korrekturwert einer Reflexstrahlung (13) der Strahlung (14) an der Grenzfläche der Austrittsfenster (2.2) zur Messkammer (3) speichert,

- das Signal (SK) des im Speicher (11) abgelegten Korrekturwertes ist im Messbetrieb neben dem Signal (ST) der Trübung der Auswerteeinrichtung (9) angeschlossen, wobei die Auswerteeinrichtung (9) das Signal (ST) der Trübung mittels des Signals (SK) des Korrekturwertes in Abhängigkeit der Verschmutzung von Ein- und Austrittsfenster (1.1; 2.2) in einen Wert (WT) der Trübung wandelt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messlichtquelle (15) und die der Kalibrierlichtquelle (6) jeweils über eine Leitung (16) mit einer Wechselschalteinrichtung (19) verbunden sind und die Auswertungseinrichtung (9) über eine Steuerleitung (18) mit der Wechselschalteinrichtung (19) - zur Zuführung eines Signals zur wechselseitigen Ein- und Ausschaltung der Messlichtquelle (15) und der Kalibrierlichtquelle (6) - und mit einer Schalteinrichtung (20) - zur wechselseitigen Zuführung eines Signals zum Korrekturwertspeicher (11) oder eines Signals zur Auswertungseinrichtung (9) - verbunden ist.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als Sendefaser ausgebildete Lichtleiter (5) einen geringeren Faserdurchmesser aufweist als der als Empfangsfaser ausgebildete Lichtleiter (7; 21).