DE102005028113A1 - Optical sensor for combustion mixture analysis has channels with optical fibres feeding pulsed UV laser light through lens end windows - Google Patents

Optical sensor for combustion mixture analysis has channels with optical fibres feeding pulsed UV laser light through lens end windows Download PDF

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Abstract

Optical sensor has a housing (1) with optical inputs (11, 15) having optical fibre (31) containing channels (29) with planoconvex lens end windows (25) and pulsed UV (Ultra Violet) laser light fed down some fibres, with others connected to a detection cascade processor.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor mit dessen Hilfe zum Beispiel die Gemischbildungs- und Verbrennungsvorgänge in einer Brennkraftmaschine erfasst und analysiert werden können. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Zündkerze, die mit einem erfindungsgemäßen optischen Sensor ausgestattet istThe The invention relates to an optical sensor with the aid of which, for example the mixture formation and combustion processes in an internal combustion engine recorded and analyzed. Furthermore, the invention relates to a spark plug, which with an inventive optical Sensor is equipped

Zur Erfassung der in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine ablaufenden Vorgänge ist es bekannt, dem Kraftstoff einen sogenannten Tracer, wie zum Beispiel Toluol und 3-Pentanon, zuzusetzen. Die chemischen Eigenschaften von Tracern stimmen mit denen von normalem Kraftstoff weitgehend überein. Zusätzlich haben sie jedoch die Eigenschaft, dass sie fluoreszieren. Dies bedeutet, dass bei einer geeigneten Anregung dieser Tracer mittels eines Lichtstrahls das von den Tracern emittierte Licht eine andere Frequenz aufweist als das Licht, mit dem der Tracer bestrahlt wurde. Aus den Änderungen des von den Tracern emittierten Lichts können Rückschlüsse zum Beispiel auf die Temperatur der Tracer und andere physikalische und/oder chemische Größen gezogen werden. Wenn als Lichtquelle zur Anregung des Tracers eine Laserquelle verwendet wird, spricht man auch von Laser-induzierter Fluoreszenz (LIF). Dieses Messprinzip macht sich der erfindungsgemäße optische Sensor zunutze.to Detecting the running in a combustion chamber of an internal combustion engine operations It is known, the fuel a so-called tracer, such as Example, toluene and 3-pentanone, add. The chemical properties Tracers are broadly consistent with those of normal fuel. Additionally have However, they have the property that they fluoresce. This means, that with a suitable excitation of these tracers by means of a light beam the light emitted by the tracers has a different frequency than the light with which the tracer was irradiated. From the changes The light emitted by the tracers can be used, for example, to determine the temperature the tracer and other physical and / or chemical parameters are drawn. When a laser source is used as the light source to excite the tracer is also called laser-induced fluorescence (LIF). This measurement principle makes use of the optical sensor according to the invention.

Der erfindungsgemäße optische Sensor weist ein Gehäuse mit mindestens zwei optischen Zugängen auf, wobei jeder optische Zugang einen Kanal umfasst, an dessen einem Ende ein Fenster als Sammellinse ausgeführt ist, und wobei in den Kanälen der optischen Zugänge eine oder mehrere Lichtleitfasern vorgesehen sind. Zusätzlich können die Fenster mit Prisma-Wirkung ausgestattet werden.Of the according to the invention optical Sensor has a housing with at least two optical accesses, each optical Access includes a channel, at one end of a window as Conveying lens executed is, and being in the channels the optical accesses one or more optical fibers are provided. In addition, the Windows are equipped with prismatic effect.

Durch den erfindungsgemäßen optischen Sensor ist es möglich, für die LIF-Messungen erforderlichen Funktionen „Anregung des Tracers" und „Detektion des vom Tracer emittierten Lichts" zu trennen. Bei dem erfindungsgemäßen optischen Sensor wird mit mindestens einem optischen Zugang Licht in das Detektionsvolumen des optischen Sensors eingeleitet und mit mindestens einem zweiten Kanal das vom Detektionsvolumen emittierte Licht aufgefangen und über die Lichtleitfaser aus dem optischen Sensor herausgeleitet. Anschließend wird das zu detektierende Licht in einer Auswerteeinheit ausgewertet.By the optical sensor according to the invention Is it possible, for the LIF measurements required functions "excitation of the tracer" and "detection of the light emitted by the tracer " Sensor is illuminated with at least one optical access into the detection volume of the optical sensor and at least a second Channel collected the light emitted by the detection volume and on the Optical fiber led out of the optical sensor. Subsequently, will the light to be detected is evaluated in an evaluation unit.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen optischen Sensors ist es möglich, die Temperatur, aber auch andere physikalische und chemische Parameter, wie beispielsweise die Sauerstoffkonzentration, die Konzentration des Brennstoffs im Detektionsvolumen und anderes mehr mit hoher zeitlicher Auflösung und mit großer Genauigkeit zu messen.With Help of the optical sensor according to the invention Is it possible, the temperature, but also other physical and chemical parameters, such as the oxygen concentration, the concentration of fuel in the detection volume and other more with high temporal resolution and with big ones To measure accuracy.

Außerdem ist es mit Hilfe des erfindungsgemäßen optischen Sensors möglich, ohne Umbauten in einer serienmäßigen Brennkraftmaschine die gewünschten Messungen durchzuführen, so dass die mit dem erfindungsgemäßen Sensor durchgeführten Messungen Rückschlüsse auf die tatsächlich in einer serienmäßig hergestellten Brennkraftmaschine herrschenden Verhältnisse erlaubt. Dadurch lassen sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand Messungen von sehr hoher Genauigkeit und Aussagekraft für die in Serie gefertigten oder seriennahen Brennkraftmaschinen durchführen.Besides that is it with the help of the optical invention Sensors possible, without modifications in a standard internal combustion engine the desired Perform measurements, so that the measurements made with the sensor according to the invention Conclusions on actually in a mass-produced Internal combustion engine allowed prevailing conditions. Leave it with relatively little Effort Measurements of very high accuracy and validity for in Series manufactured or close to serial internal combustion engines perform.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensors ist vorgesehen, dass das den Fenstern der optischen Zugänge zugewandte Ende der Lichtleitfasern abgeschrägt ist.at an advantageous embodiment of the sensor according to the invention is provided that the windows facing the optical access end the optical fibers chamfered is.

Dadurch ist es möglich, den Strahlengang der aus den Lichtleitfasern austretenden Lichtstrahlen und dadurch Ort und Größe des Detektionsvolumens zu beeinflussen und einzustellen.Thereby Is it possible, the beam path of the light rays emerging from the optical fibers and thereby location and size of the detection volume to influence and adjust.

Wenn in jedem optischen Zugang mehrere Lichtleitfasern vorgesehen sind, ist es möglich, mit einem optischen Sensor an verschiedenen Stellen – d. h. in verschiedenen Detektionsvolumina – des Brennraums der Brennkraftmaschine zeitgleich Messungen durchzuführen, so dass beispielsweise die räumliche Verteilung des Kraftstoffs oder die Ausbreitung einer Flammfront innerhalb des Brennraums mit Hilfe des erfindungsgemäßen optischen Sensors gemessen werden kann.If in each optical access several optical fibers are provided, Is it possible, with an optical sensor in different places - d. H. in different detection volumes - the combustion chamber of the internal combustion engine perform measurements at the same time so that, for example, the spatial Distribution of the fuel or the propagation of a flame front within the combustion chamber with the aid of the optical according to the invention Sensors can be measured.

Durch die mittige oder außermittige Positionierung der Lichtleitfasern in den Kanälen können Ort und Größe des Detektionsvolumens eingestellt werden. Dies ergibt sich aus der Linsenwirkung des Fensters.By the central or off-center Positioning of the optical fibers in the channels can be location and size of the detection volume be set. This results from the lens effect of the window.

Die gewünschte Einstellbarkeit kann besonders einfach und genau durch einen Einsatz realisiert werden, der in dem Kanal angeordnet wird. In diesem Einsatz wird die Lichtleitfaser angeordnet und durch Drehen und/oder Verschieben des Einsatzes kann der Abstand und die relative Lage des Endes der Lichtleitfaser zum optischen Fenster genau und rasch eingestellt werden.The desired Adjustability can be particularly easy and accurate by one use be realized, which is arranged in the channel. In this mission the optical fiber is arranged and rotated and / or moved The use of the distance and the relative position of the end of the optical fiber be adjusted to the optical window accurately and quickly.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn in dem Einsatz eine Längsnut zur Aufnahme mindestens einer Lichtleitfaser vorgesehen ist.there it is advantageous if in the insert a longitudinal groove for receiving at least an optical fiber is provided.

Durch die Längsnut ist eine Fixierung der Lichtleitfaser möglich und gleichzeitig kann auf einfache Weise durch mehr oder weniger tiefes Einschieben der Lichtleitfaser in die Längsnut der Abstand des dem optischen Fenster zugewandten Endes der Lichtleitfaser zu dem optischen Fenster eingestellt werden. Auch dadurch lässt sich der Ort des Detektionsvolumens einstellen. Des Weiteren kann durch Drehen der Lichtleitfaser in der Längsnut die Orientierung des abgeschrägten Endes eingestellt werden. Auch dadurch lässt sich der Ort des Detektionsvolumens einstellen.By the longitudinal groove, a fixation of the optical fiber is possible and at the same time can be easily adjusted by more or less deep insertion of the optical fiber into the longitudinal groove, the distance of the optical window facing the end of the optical fiber to the optical window. This also allows the location of the detective adjust volume. Further, by rotating the optical fiber in the longitudinal groove, the orientation of the tapered end can be adjusted. This also allows the location of the detection volume to be adjusted.

Des Weiteren kann über den Abstand des abgeschrägten Endes der Lichtleitfaser zum optischen Fenster die Charakteristik des vom optischen Fenster emittierten Lichtstrahls (divergierend, kollimiert oder konvergierend) beeinflusst werden.Of Further can over the distance of the bevelled End of the optical fiber to the optical window the characteristic of the light beam emitted by the optical window (diverging, collimated or convergent).

Wenn die Lichtleitfaser in einer Längsnut des Einsatzes angeordnet ist, ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die Lichtleitfaser noch weiter außermittig angeordnet werden kann, was weitere Freiheiten bezüglich des Ortes des Detektionsvolumens mit sich bringt.If the optical fiber in a longitudinal groove of the insert is given as a further advantage that the optical fiber are arranged even more eccentrically may, as regards further freedoms the location of the detection volume brings with it.

Alternativ oder zusätzlich zum abgeschrägten Ende der Lichtleitfaser ist es auch möglich, dass die Fenster der optischen Zugänge zusätzlich ein optisches Prisma umfassen.alternative or additionally to the beveled At the end of the optical fiber it is also possible that the windows of the optical accesses additionally comprise an optical prism.

Um die Anregung des im Detektionsvolumen befindlichen Tracers zu ermöglichen, ist weiter vorgesehen, dass mindestens eine Lichtleitfaser eines optischen Zugangs mit einer Lichtquelle verbunden ist. Als Lichtquelle ist besonders geeignet eine Laserquelle, insbesondere ein frequenzvervierfachter hochrepetitiver Kurzpulsfestkörperlaser. Prinzipiell gilt: je höher die Repetitionsrate und je kürzer die Einzelpulse der Laserquelle sind, desto höher ist die mögliche zeitliche Auflösung der Messungen. Selbstverständlich können auch Messungen durchgeführt werden, wenn die Laserquelle im Einzelpuls- oder im Dauerbetrieb gefahren wird.Around to allow the excitation of the tracer in the detection volume is further provided that at least one optical fiber of a optical access is connected to a light source. As a light source is particularly suitable a laser source, in particular a frequency-quadrupled highly repetitive Short-pulse solid-state lasers. In principle: the higher the repetition rate and the shorter the individual pulses of the laser source are, the higher the possible temporal resolution the measurements. Of course can also measurements are carried out when the laser source is driven in single-pulse or continuous mode becomes.

Die Lichtquelle soll, wenn als Tracer Toluol und/oder 3-Pentanon eingesetzt wird, vorzugsweise Licht mit einer Wellenlänge von 260 nm bis 290 nm, besonders bevorzugt mit einer Wellenlänge von 266 nm, emittieren.The Light source should, if used as a tracer toluene and / or 3-pentanone is, preferably light having a wavelength of 260 nm to 290 nm, particularly preferably with one wavelength of 266 nm, emit.

Um das von der Tracersubstanz emittierte fluoreszierende Licht erfassen und auswerten zu können, ist weiter vorgesehen, dass mindestens eine Lichtleitfaser über das optische Fenster das vom Detektionsvolumen emittierte Licht auffängt und an eine Auswerteeinrichtung weiterleitet. Diese Auswerteeinrichtung umfasst vorteilhafterweise eine Detektionskaskade, in der das von dem Tracer im Detektionsvolumen emittierte Licht in verschiedene Wellenlängenbereiche aufgeteilt wird. Aus der Intensität des Lichts in verschiedenen Wellenlängenbereichen und deren Verhältnisse zueinander kann auf die gewünschten Größen, wie beispielsweise Temperatur im Detektionsvolumen, Gemischzusammensetzung und Sauerstoffgehalt im Detektionsvolumen mit Hilfe von Auswerteprogrammen geschlossen werden.Around detect the fluorescent light emitted by the tracer substance and to be able to evaluate is further provided that at least one optical fiber over the optical window captures the light emitted by the detection volume light and to an evaluation device forwards. This evaluation device advantageously comprises a detection cascade in which the of the light emitted to the tracer in the detection volume into different Wavelength ranges is split. From the intensity of light in different Wavelength ranges and their circumstances each other can to the desired sizes, such as for example, temperature in the detection volume, mixture composition and oxygen content in the detection volume with the aid of evaluation programs getting closed.

Die Erfindung betrifft auch eine Detektionskaskade mit mehreren hintereinander angeordneten dielektrischen Spiegeln und je einem Fotomultiplier, die zur Erfassung des von den dielektrischen Spiegeln abgelenkten beziehungsweise ausgefilterten Lichts vorgesehen sind.The The invention also relates to a detection cascade with several consecutive arranged dielectric mirrors and each a photomultiplier, the for detecting the deflected by the dielectric mirrors or filtered out light are provided.

Dadurch ist es möglich, das von dem Tracer im Detektionsvolumen emittierte Licht in verschiedene Wellenlängenbereiche zu zerlegen, die Lichtintensitäten in den verschiedenen Wellenlängenbereichen zu erfassen und durch eine geeignete Auswertung Rückschlüsse auf die im Brennraum der Brennkraftmaschine herrschenden Bedingungen und dort ablaufenden Vorgänge zu ziehen.Thereby Is it possible, the light emitted by the tracer in the detection volume into different Wavelength ranges to disassemble the light intensities in the different wavelength ranges too record and by a suitable evaluation conclusions on the in the combustion chamber of Internal combustion engine prevailing conditions and running there operations to draw.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen beschriebenen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the subsequent drawing, the description and the claims can be removed. All described in the drawing, the description and the claims Features can both individually and in any combination with each other invention essential be.

Zeichnungdrawing

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Ansicht von vorne auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors, 1 a view from the front of a first embodiment of a sensor according to the invention,

2 einen Schnitt entlang der Linie A-A durch einen erfindungsgemäßen optischen Sensor, 2 a section along the line AA through an optical sensor according to the invention,

3 und 4 konstruktive Details des optischen Sensors, 3 and 4 constructive details of the optical sensor,

5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Sensors; und 5 A second embodiment of an optical sensor according to the invention; and

6 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Detektionskaskade. 6 a schematic representation of the detection cascade according to the invention.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

1 zeigt eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Sensors. Der erfindungsgemäße Sensor weist ein Gehäuse 1 auf. In dem Gehäuse 1 ist eine Zündelektrode 3 und eine Masseelektrode 5 vorgesehen. Die Zündelektrode 3 ist von einem Isolatorkörper 7 umgeben. Sowohl die Zündelektrode 3 als auch die Masseelektrode 5 weisen je einen Bügel 9 auf. Zwischen den Enden der beiden Bügel 9 ist eine Funkenstrecke 10 vorhanden, die üblicherweise als Elektrodenabstand bezeichnet wird. Zwischen den beiden Enden der Bügel 9 findet die Funkenbildung statt, wie bei einer herkömmlichen Zündkerze. 1 shows a front view of a sensor according to the invention. The sensor according to the invention has a housing 1 on. In the case 1 is a ignition electrode 3 and a ground electrode 5 intended. The ignition electrode 3 is from an insulator body 7 surround. Both the ignition electrode 3 as well as the ground electrode 5 each have a hanger 9 on. Between the ends of the two stirrups 9 is a spark gap 10 present, commonly referred to as the electrode gap. Between the two ends of the hanger 9 finds the sparks instead of a conventional spark plug.

Je nach Länge und Form der Bügel 9 kann der Ort, an dem der Zündfunke entsteht, innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Somit kann der erfindungsgemäße Sensor gemäß 21 die Funktion einer herkömmlichen Zündkerze übernehmen. Der erfindungsgemäße Sensor kann nämlich in das Zündkerzengewinde einer Brennkraftmaschine eingeschraubt werden und während des Motorlaufs sowohl den Zündfunken bereitstellen als auch gleichzeitig Messungen vornehmen.Depending on the length and shape of the hanger 9 For example, the location where the spark is generated can be varied within wide limits. Thus, the sensor according to the invention according to 21 take over the function of a conventional spark plug. Namely, the sensor according to the invention can be screwed into the spark plug thread of an internal combustion engine and both provide the spark while the engine is running and at the same time make measurements.

Der erfindungsgemäße optische Sensor weist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel drei optische Zugänge 11, 13 und 15 auf.The optical sensor according to the invention has in the in 1 illustrated embodiment, three optical accesses 11 . 13 and 15 on.

Der konstruktive Aufbau der optischen Zugänge 11, 13 und 15 sowie der Strahlengang werden nachfolgend im Zusammenhang mit den 2 bis 4 noch näher erläutert.The constructive structure of the optical access 11 . 13 and 15 and the beam path will be described below in connection with 2 to 4 explained in more detail.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist jeder der optischen Zugänge 11, 13 und 15 jeweils eine Lichtleitfaser 31 auf. Die Lichtleitfaser 31 des optischen Zugangs 13 dient zur Anregung eines Detektionsvolumens 17 und ist deshalb mit dem Buchstaben „A" gekennzeichnet.In the embodiment according to 1 assigns each of the optical accesses 11 . 13 and 15 one optical fiber each 31 on. The optical fiber 31 of optical access 13 serves to excite a detection volume 17 and is therefore marked with the letter "A".

Die in den optischen Zugängen 11 und 15 angeordneten Lichtleitfasern 31 dient zur Detektion des von dem in dem Detektionsvolumen 17 befindlichen Tracers emittierten Lichts und sind mit dem Buchstaben „D" gekennzeichnet. Die Lichtleitfaser 31 des optischen Zugangs 13 ist so ausgestaltet, dass das von der mit dem Buchstaben „A" gekennzeichnete Lichtleitfaser 31 emittierte Licht entlang der Linie 21 emittiert wird.The in the optical access 11 and 15 arranged optical fibers 31 serves to detect that of the in the detection volume 17 Tracers emitted light and are marked with the letter "D" 31 of optical access 13 is designed such that the optical fiber marked with the letter "A" 31 emitted light along the line 21 is emitted.

Die optischen Zugänge 11 und 15 sind so eingestellt, dass deren Lichtleitfasern 31 das aus den durch die Linien 19 und 23 stark vereinfacht angedeuteten Richtungen kommende Licht sammeln und aufnehmen. Dieses Licht wird an eine nicht dargestellte Auswerteeinheit weitergeleitet.The optical accesses 11 and 15 are adjusted so that their optical fibers 31 that out of the lines 19 and 23 in a simplistic sense, gather and collect incoming light. This light is forwarded to an evaluation unit, not shown.

Der Schnittpunkt beziehungsweise der Bereich innerhalb dessen sich der Lichtstrahl 21 und die Detektionsrichtungen 19 und 23 schneiden, sind das sogenannte Detektionsvolumen 17.The intersection or the area within which the light beam 21 and the detection directions 19 and 23 cutting, are the so-called detection volume 17 ,

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Detektionsvolumen 17 sehr nahe an der Funkenstrecke 10 angeordnet, so dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen optischen Sensors die Vorgänge in unmittelbarer Nähe der Funkenstrecke 10 untersucht werden können.In the in 1 illustrated embodiment, the detection volume 17 very close to the spark gap 10 arranged so that with the aid of the optical sensor according to the invention, the processes in the immediate vicinity of the spark gap 10 can be examined.

Um die gewünschte Fluoreszenz des Tracers im Detektionsvolumen 17 zu erreichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in die Lichtleitfaser 31 des optischen Zugangs 13 Licht aus einer Laserquelle, insbesondere einem hochrepetitiven frequenzvervierfachten Festkörper-Lasers eingekoppelt wird. Dieses Licht hat vorteilhaft eine Wellenlänge von 266 nm, wenn als Tracer Toluol und 3-Pentanon eingesetzt werden.To get the desired fluorescence of the tracer in the detection volume 17 To achieve, it has proved to be advantageous when in the optical fiber 31 of optical access 13 Light from a laser source, in particular a highly repetitive frequency-quadrupled solid-state laser is coupled. This light advantageously has a wavelength of 266 nm when used as a tracer toluene and 3-pentanone.

In 2 ist ein Längsschnitt durch das Gehäuse 1 des erfindungsgemäßen optischen Sensors stark vergrößert dargestellt. Anhand dieses Längsschnittes können sowohl der konstruktive Aufbau des optischen Sensors als auch der Strahlengang und der Begriff des Detektionsvolumens näher erläutert werden.In 2 is a longitudinal section through the housing 1 of the optical sensor according to the invention shown greatly enlarged. On the basis of this longitudinal section, both the structural design of the optical sensor and the beam path and the concept of the detection volume can be explained in more detail.

Wie aus 2 ersichtlich, ist an dem vom Brennraum der Brennkraftmaschine gesehenen Ende der optischen Zugänge 11, 13 und 15 ein optisches Fenster 25 im Gehäuse 1 befestigt. Die optischen Fenster 25 sind im dargestellten Beispiel plankonvexe Linsen aus Saphirglas. Aufgrund der Lage der Schnittebene ist der optische Zugang 13 in 2 nicht sichtbar. Er hat jedoch prinzipiell den gleichen Aufbau wie die optischen Zugänge 11 und 15.How out 2 can be seen, is at the end of the optical accesses seen from the combustion chamber of the internal combustion engine 11 . 13 and 15 an optical window 25 in the case 1 attached. The optical windows 25 are in the example shown plano-convex lenses made of sapphire crystal. Due to the position of the cutting plane is the optical access 13 in 2 not visible. However, it basically has the same structure as the optical ports 11 and 15 ,

Die optischen Fenster 25 sind in einen Absatz 27 des Gehäuses 1 eingesetzt und mit dem Gehäuse 1 druckdicht verbunden. Vom Brennraum aus gesehen hinter dem optischen Fenster 25 schließt ein zylindrischer Kanal 29 an den Absatz 27 an, der ebenfalls Teil der optischen Zugänge 11, 13 und 15 ist. Am Rand dieser Kanäle, die koaxial zum optischen Fenster 25 angeordnet sind, ist eine Lichtleitfaser 31 angeordnet.The optical windows 25 are in a paragraph 27 of the housing 1 used and with the housing 1 pressure-tight connected. Seen from the combustion chamber behind the optical window 25 closes a cylindrical channel 29 to the paragraph 27 which is also part of the optical accesses 11 . 13 and 15 is. At the edge of these channels, coaxial with the optical window 25 are arranged, is an optical fiber 31 arranged.

Die Lichtleitfaser 31 ist außermittig zum Mittelpunkt (nicht dargestellt) des optischen Fensters 25 angeordnet. Das dem optischen Fenster 25 zugewandte Ende der Lichtleitfaser 31 ist nicht rechtwinklig zur dessen Längsachse, sondern schräg dazu abgelängt. Wegen dieses schrägen Endes tritt das an dem anderen Ende des Lichtleiters 31 eingekoppelte Licht unter einem von Null verschiedenen Winkel zur Längsachse der Lichtleitfaser 31 aus. Außerdem divergieren die Lichtstrahlen, welche an dem schrägen Ende der Lichtleitfaser 31 austreten. Damit wird erreicht, dass die aus der Lichtleitfaser 31 austretenden Lichtstrahlen auf das optische Fenster 25 erstens ungefähr in dessen Mitte auftreffen und zweitens von dem optischen Fenster 25, das als plankonvexe Linse ausgebildet ist, weiter gebrochen werden.The optical fiber 31 is off-center to the center (not shown) of the optical window 25 arranged. That the optical window 25 facing end of the optical fiber 31 is not perpendicular to its longitudinal axis, but obliquely cut to length. Because of this oblique end, this occurs at the other end of the light guide 31 coupled light at a non-zero angle to the longitudinal axis of the optical fiber 31 out. In addition, the light rays, which at the oblique end of the optical fiber diverge 31 escape. This ensures that the out of the optical fiber 31 emerging light rays on the optical window 25 firstly about to hit its center and secondly from the optical window 25 , which is designed as a plano-convex lens, further refracted.

Die Strahlengänge des aus den Lichtleitfasern 31 des optischen Zugangs 11 austretenden Lichts und des vom optischen Zugang 15 gesammelten Lichts ist in 2 durch eine Vielzahl von Linien (ohne Bezugszeichen) dargestellt.The beam paths of the optical fibers 31 of optical access 11 exiting light and of the optical access 15 collected light is in 2 represented by a plurality of lines (not numbered).

Der Schnittpunkt der von den beiden Lichtleitfasern 31 emittierten beziehungsweise detektierten Strahlenbündel ist das Detektionsvolumen 17 des erfindungsgemäßen Sensors. Je nach Fokussierung des aus dem optischen Fenster 25 austretenden Lichts ist das Volumen innerhalb dessen sich die Strahlenbündel der optischen Zugänge 11 und 15 treffen, mehr oder weniger groß. Dies bedeutet, dass durch eine geeignete Abstimmung der optischen und geometrischen Eigenschaften des optischen Fensters 25, der Schräge des Endes der Lichtleitfasern 31, dessen Abstand zum optischen Fenster 25 und der Durchmesser des Kanals 29 der Ort und die Größe des Detektionsvolumens 17 eingestellt und an den vorgesehenen Einsatzfall angepasst werden kann.The intersection of the two lights conductive fibers 31 emitted or detected beam is the detection volume 17 the sensor according to the invention. Depending on the focus of the out of the optical window 25 leaking light is the volume within which the beams of the optical accesses 11 and 15 meet, more or less big. This means that by a suitable tuning of the optical and geometric properties of the optical window 25 , the slope of the end of the optical fibers 31 whose distance to the optical window 25 and the diameter of the channel 29 the location and size of the detection volume 17 adjusted and adapted to the intended application.

Da der Ort und die Größe des Detektionsvolumens 17 unter anderem von der Lage des Endes der Lichtleitfaser 31 zu den jeweiligen zugehörigen optischen Fenstern 25 abhängt, können auch bei einem bestehenden erfindungsgemäßen optischen Sensor durch Verschieben in axialer und/oder radialer Richtung sowie Drehen der Lichtleitfaser 31 Ort und Größe des Detektionsvolumens 17 eingestellt werden.Because the location and size of the detection volume 17 among other things, the position of the end of the optical fiber 31 to the respective associated optical windows 25 Depends on an existing optical sensor according to the invention by moving in the axial and / or radial direction as well as rotating the optical fiber 31 Location and size of the detection volume 17 be set.

In 3 ist ein Teilschnitt eines alternativen Ausführungsbeispiels eines optischen Zugangs 11, 13, 15 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in dem Kanal 29 noch eine Längsnut 33 vorgesehen, die es erlaubt, die Lichtleitfaser 31 noch stärker außermittig zu positionieren. Dadurch können Ort und auch Größe des Detektionsvolumens 17 in noch weiteren Grenzen eingestellt werden. Wenn die Breite der Längsnut 33 größer ist als der Durchmesser der Lichtleitfaser 31, kann die Lichtleitfaser 31 auch in seitlicher Richtung in der Längsnut bewegt werden, so dass sich ein weiterer Freiheitsgrad bei der Ausrichtung der Lichtleitfaser 31 relativ zum optischen Fenster 25 ergibt.In 3 is a partial section of an alternative embodiment of an optical access 11 . 13 . 15 shown. In this embodiment, in the channel 29 another longitudinal groove 33 provided, which allows the optical fiber 31 even more off-center position. This allows location and size of the detection volume 17 be set in even further limits. If the width of the longitudinal groove 33 greater than the diameter of the optical fiber 31 , the optical fiber can 31 be moved in the lateral direction in the longitudinal groove, so that a further degree of freedom in the orientation of the optical fiber 31 relative to the optical window 25 results.

In 4 ist eine alternative Ausgestaltung eines optischen Zugangs 11, 13, 15 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in den Kanal 29 ein zylindrischer Einsatz 35 eingesetzt. Der zylindrischer Einsatz 35 ist in axialer Richtung in dem Kanal 29 verschiebbar und arretierbar. Außerdem kann der Einsatz 35 auch relativ zum Kanal 29 verdreht werden.In 4 is an alternative embodiment of an optical access 11 . 13 . 15 shown. In this embodiment is in the channel 29 a cylindrical insert 35 used. The cylindrical insert 35 is in the axial direction in the channel 29 movable and lockable. In addition, the use can 35 also relative to the channel 29 to be twisted.

In dem zylindrischen Einsatz 35 ist eine Längsnut 33 vorgesehen, die die Lichtleitfaser 31 aufnimmt. Wenn durch Verschieben und/oder Verdrehen des Einsatzes 35 das abgeschrägte Ende der Lichtleitfaser 31 an die gewünschte Position gebracht wurde, kann beispielsweise durch das Anziehen einer oder mehrerer Madenschrauben (nicht dargestellt) der Einsatz 35 in dem Kanal 29 festgeklemmt und arretiert werden.In the cylindrical insert 35 is a longitudinal groove 33 provided that the optical fiber 31 receives. If by moving and / or twisting the insert 35 the bevelled end of the optical fiber 31 has been brought to the desired position, for example, by tightening one or more grub screws (not shown) of the insert 35 in the channel 29 be clamped and locked.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Justage des optischen Sensors beziehungsweise das Einstellen von Ort und Größe des Detektionsvolumens 17 (siehe 2) besonders einfach möglich.In this embodiment, the adjustment of the optical sensor or adjusting the location and size of the detection volume 17 (please refer 2 ) particularly easy.

In 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Sensors in einer Vorderansicht dargestellt.In 5 a second embodiment of an optical sensor according to the invention is shown in a front view.

Der wesentliche Unterschied zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 5 besteht darin, dass in den optischen Zugängen 11, 13 und 15 nicht nur eine Lichtleitfaser 31 vorgesehen ist, sondern dass beispielsweise in dem optischen Zugang 11 drei Lichtleitfasern 31 vorgesehen sind. In dem optischen Zugang 13 sind zwei Lichtleitfasern 31 vorgesehen, während im optischen Zugang 15 zwei Lichtleitfasern 31 vorgesehen sind.The essential difference between the first embodiment according to 1 and the second embodiment according to 5 is that in the optical ports 11 . 13 and 15 not just an optical fiber 31 is provided, but that, for example, in the optical access 11 three optical fibers 31 are provided. In the optical access 13 are two optical fibers 31 provided while in optical access 15 two optical fibers 31 are provided.

Die von den Lichtleitfasern 31 der optischen Zugänge 11 und 13 emittierten Lichtstrahlen sind mit dem Bezugszeichen 19 gekennzeichnet. Am Schnittpunkt der beiden Lichtstrahlen 19 ist ein erstes Detektionsvolumen 17.1 eingezeichnet. Darüber hinaus gibt es noch zwei weitere Detektionsvolumina 17.2 und 17.3. Die Orte der Detektionsvolumina liegen alle auf einem der Lichtstrahlen 19. Das von den Detektionsvolumina 17.1, 17.2 und 17.3 emittierte Licht wird von den dafür vorgesehenen Lichtleitfasern 31 der optischen Zugänge 11 und 15 aufgenommen und an eine nachgeschaltete Auswerteeinrichtung weitergeleitet. Diese Lichtleitfasern 31 sind durch den Buchstaben „D" gekennzeichnet.The of the optical fibers 31 the optical accesses 11 and 13 emitted light rays are denoted by the reference numeral 19 characterized. At the intersection of the two light beams 19 is a first detection volume 17.1 located. In addition, there are two more detection volumes 17.2 and 17.3 , The locations of the detection volumes are all on one of the light beams 19 , That of the detection volumes 17.1 . 17.2 and 17.3 emitted light is emitted by the optical fibers 31 the optical accesses 11 and 15 recorded and forwarded to a downstream evaluation. These optical fibers 31 are indicated by the letter "D".

Aus 5 wird deutlich, dass mit dem erfindungsgemäßen optischen Sensor durch das Einsetzen mehrerer Lichtleitfasern 31 mit einem erfindungsgemäßen optischen Sensor zeitgleich an verschiedenen Orten Messungen durchgeführt werden können. Im dargestellten Beispiel sind diese Orte die bereits mehrfach erläuterten Detektionsvolumina 17.1., 17.2 und 17.3. Dadurch ist es auch möglich, wenn die Messung mit einer ausreichenden zeitlichen Auflösung durchgeführt wird, beispielsweise die Ausbreitungsgeschwindigkeit und -richtung einer Flammfront und anderes mehr zu erfassen.Out 5 It is clear that with the optical sensor according to the invention by the insertion of multiple optical fibers 31 With an optical sensor according to the invention measurements can be carried out simultaneously at different locations. In the example shown, these locations are the detection volumes already explained several times 17.1 ., 17.2 and 17.3 , As a result, it is also possible, if the measurement is carried out with a sufficient temporal resolution, for example to detect the propagation velocity and direction of a flame front and much more.

Die wichtigsten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Sensors lassen sich wie folgt zusammenfassen: Der Sensor kann anstelle einer Zündkerze in den Motor geschraubt werden und kann neben der Messung auch noch die Zündfunktion erfüllen. Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Sensor auch ohne Zündfunktion eingesetzt werden.The The most important properties of the sensor according to the invention can be as To summarize: The sensor can replace a spark plug can be screwed into the engine and can in addition to the measurement also the ignition function fulfill. Of course you can the sensor according to the invention also without ignition function be used.

Die Messung erfolgt unter Einsatz von optischen Fenstern 25 in denen eine Linsenfunktion und optional noch eine Prismenfunktion beinhaltet ist. Dies wird kombiniert mit angeschrägten Lichtleitfasern 31 als Lichtquelle und Lichtsammler. Dadurch wird sowohl die Aussendung von Licht in den Brennraum in definierte Richtungen als auch die Sammlung von Licht aus dem Brennraum aus definierten Richtungen ermöglicht.The measurement is carried out using optical windows 25 in which a lens function and optionally also a prism function is included. This is combined with beveled Lichtleitfa fibers 31 as a light source and light collector. This allows both the emission of light into the combustion chamber in defined directions as well as the collection of light from the combustion chamber from defined directions.

Die Wahl der Durchmesser, Position und der Anschrägungswinkel der Lichtleitfasern erlaubt in Verbindung mit dem fest eingebauten Fenster mit Linsenfunktion eine einfache Einstellung der Richtungen und des Durchmessers der Lichtbündel im Verbrennungsraum. Da die Richtung durch die Faser bestimmt wird, können in einem Kanal 29 durch mehrere Fasern auch verschiedene Richtungen und Durchmesser und Divergenzzustände der Strahlbündel gleichzeitig definiert werden.The choice of the diameters, position and bevel angles of the optical fibers, in conjunction with the fixed lens-mounted window, allows for easy adjustment of the directions and diameter of the light beams in the combustion chamber. Since the direction is determined by the fiber, can in a channel 29 by different fibers also different directions and diameters and divergence states of the beam are defined simultaneously.

Die Lichtleitfasern 31 werden bevorzugt in einem Einsatz 35 befestigt, der drehbar und verschiebbar in dem Kanal 29 gelagert sein kann. Hierdurch ist eine einfache Veränderung der Lage möglich, wodurch die Richtungen der Strahlbündel beeinflusst werden. Dies ist auch für eine nachträgliche Justage hilfreich. Für große Ablenkwinkel zur optischen Achse kann die Faser am Rande des Kanals in einer Längsnut 33 positioniert werden. Für noch größere Abstände zur optischen Achse ist eine Positionierung in Längsnuten 33 des Gehäuses 1 möglich.The optical fibers 31 are preferred in one use 35 attached, which is rotatable and displaceable in the channel 29 can be stored. As a result, a simple change of position is possible, whereby the directions of the beam are influenced. This is also helpful for a subsequent adjustment. For large deflection angles to the optical axis, the fiber at the edge of the channel in a longitudinal groove 33 be positioned. For even greater distances to the optical axis is a positioning in longitudinal grooves 33 of the housing 1 possible.

Die Verwendung eines einzelnen bzw. mehrerer Kanäle mit der beschriebenen Anordnung kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden:
LIF eines oder mehrerer Volumina: Anregung über einen oder mehrere Kanäle mit dieser Anordnung und Detektion über weitere Kanäle der beschriebenen Art, wobei ein Überlapp der Strahl- und Detektionsbereiche die einzelnen Messvolumina 17 definiert.The use of a single or multiple channels with the described arrangement can be used for various applications:
LIF of one or more volumes: excitation via one or more channels with this arrangement and detection via further channels of the type described, wherein an overlap of the beam and detection areas, the individual measurement volumes 17 Are defined.

Ausrichtung der Strahlengänge auf die Position des Zündfunkens zur Erfassung des bei der Zündung emittierten Lichtes.alignment the beam paths to the position of the spark for detecting the ignition emitted light.

Selektive Erfassung des Lichts aus verschiedenen Richtungsbereichen im Verbrennungsraum, z.B. zur Messung der Flammausbreitung.selective Detecting the light from different directional areas in the combustion space, e.g. for measuring the flame propagation.

Einbringung von hohen Laserleistungen, z.B. zur Zündung von Kraftstoff mit definierter Leistungsverteilung (z.B. an mehreren Punkten).incorporation of high laser powers, e.g. for ignition of fuel with defined Power distribution (e.g., at multiple points).

Die verschiedenen Anwendungen können auch miteinander kombiniert werden.The different applications can also be combined with each other.

Vorteilhaft ist bei der Anwendung die hohe Lichtstärke (maximaler Querschnitt durch Fenster mit Linsenfunktion), die minimale Anzahl der Elemente für die Erzeugung der Bündel sowie eine einfache Einstellung insbesondere von mehreren Richtungen über die Faser bzw. Faserbündel.Advantageous is in the application, the high light intensity (maximum cross section through window with lens function), the minimum number of elements for the generation the bundle and a simple setting in particular of several directions over the Fiber or fiber bundle.

Durch Wahl der Elektrodengeometrie kann die Position des Zündfunkens bei der speziellen Zündkerze noch relativ zu dem Messvolumen (bei LIF) bewegt werden oder auf eine optimale Position für Erfassung der Zündfunken-Lichtemission gebracht werden.By Choice of electrode geometry can change the position of the spark at the special spark plug still be moved relative to the measurement volume (LIF) or on an optimal position for Detection of the spark light emission to be brought.

In 6 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Detektionskaskade dargestellt.In 6 is a schematic representation of a detection cascade according to the invention shown.

Dabei wird unterstellt, dass als Tracersubstanz Toluol und 3-Pentanon eingesetzt wird. Zur Anregung der Tracer im Detektionsvolumen wird, wie bereits erläutert, Licht mit einer Wellenlänge von zum Beispiel 266 nm eingesetzt.there is assumed that used as a tracer toluene and 3-pentanone becomes. To excite the tracer in the detection volume is, as already explains Light with one wavelength used by for example 266 nm.

Wenn nun beispielsweise während einer Messung mit Hilfe der Lichtleitfasern 31, die zur Detektion eingesetzt werden, das von dem Detektionsvolumen 17 emittierte Licht mit Hilfe des optischen Fensters 25 gesammelt und durch die Lichtleitfaser 31 weitergeleitet wird, kann das an dem anderen Ende der Lichtleitfaser austretende Licht aufgeteilt und analysiert werden. Der aus der Lichtleitfaser (nicht dargestellt) austretende Lichtstrahl ist in 6 mit dem Bezugszeichen 39 bezeichnet. Der Lichtstrahl 39 enthält Licht verschiedenster Wellenlängen. Unter anderem ist Streulicht, das ursprünglich aus der Laserquelle herrührt und eine Wellenlänge von 266 nm hat, vorhanden.If, for example, during a measurement with the help of optical fibers 31 , which are used for detection, that of the detection volume 17 emitted light with the help of the optical window 25 collected and through the optical fiber 31 is forwarded, the light emerging at the other end of the optical fiber can be split and analyzed. The light beam emerging from the optical fiber (not shown) is in 6 with the reference number 39 designated. The light beam 39 contains light of different wavelengths. Among other things, stray light originating from the laser source and having a wavelength of 266 nm is present.

Zur Erfassung und Analyse der Fluoreszenzsignale wurde eine Kaskadenschaltung aus vier Photomultipliern 41 und geeigneten Filtern 43 konzipiert. Zur Filterung der gewünschten Spektralbereiche wurden Negativfilter gewählt, die durch sehr spezifische dielektrische Beschichtungen jeweils einen exakt definierten schmalbandigen Wellenlängenbereich aus dem Fluoreszenzsignal herausspiegeln und das verbleibende Spektrum zu etwa 90% transmittieren.For the detection and analysis of the fluorescence signals, a cascade connection of four photomultipliers was used 41 and suitable filters 43 designed. For filtering the desired spectral ranges, negative filters were selected which reflect a precisely defined narrow-band wavelength range from the fluorescence signal by very specific dielectric coatings and transmit the remaining spectrum to approximately 90%.

In 5 ist das Detektionsprinzip skizziert: Zuerst wird das Streulicht herausgespiegelt, danach wird als schwächstes Signal im Spektrum der langwellige Bereich des Toluolspektrums von 320 nm bis 350 nm auf einen Detektor 41 gelenkt. Das relativ starke Signal des Maximums des Toluolspektrums wird danach von einem schmalbandigen 280 nm Bandpass aus dem Fluoreszenzsignal gespiegelt. Mit dieser Filterkombination kann zum Beispiel eine auf Touluol-LIF basierte Temperaturmessung durchgeführt werden. Ein weiterer Photomultiplier 41 kann zum Schluss der Kaskade den gesamten langwelligen Bereich des Fluoreszenzspektrums als Hintergrundreferenz aufzeichnen oder mit einer vorgeschalteten Filterkombination zusätzlich 3-Pentanon-LIF im Wellenlängenbereich von 380 nm–450 nm messen.In 5 the principle of detection is outlined: First, the scattered light is reflected out, then the weakest signal in the spectrum is the long-wave range of the toluene spectrum from 320 nm to 350 nm onto a detector 41 directed. The relatively strong signal of the maximum of the toluene spectrum is then mirrored by a narrow band 280 nm bandpass from the fluorescence signal. With this filter combination, for example, a temperature measurement based on touluol-LIF can be carried out. Another photomultiplier 41 can record the entire long-wave range of the fluorescence spectrum as a background reference at the end of the cascade or additionally measure 3-pentanone LIF in the wavelength range of 380 nm-450 nm with an upstream filter combination.

Zur Messung der Temperaturverteilung in einer mit Toluol versetzten Stickstoffatmosphäre wird der Tracer mit einem UV-Laserpuls von 266 nm zur Fluoreszenz angeregt. Das Verhältnis des Maximums zum langwelligen Ende des Fluoreszenzspektrums zeigt eine deutliche Temperaturabhängigkeit. Dieser Sachverhalt wird bei der Temperaturmessung mit dem erfindungsgemäßen Sensor ausgenützt.to Measurement of the temperature distribution in a toluene offset nitrogen atmosphere becomes the tracer with a UV laser pulse excited by 266 nm to fluorescence. The ratio of the maximum to the long-wave End of the fluorescence spectrum shows a clear temperature dependence. This The situation is in the temperature measurement with the sensor according to the invention exploited.

Eine weitere Bestätigung für die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Detektionskaskade ergab sich aus ersten Messungen an einem freien Stickstoffstrom bei 1 bar dem Toluoldampf mit verschiedenen bekannten Partialdrücken zugesetzt wurde. Hierbei wurde der Tracer durch die Anregungsfaser durch den Sensorkopf mit einem 266 nm Laserpuls mit einer Energie von 0.3 mJ angeregt. Es konnte keinerlei Streulicht oder andere Störsignale gemessen werden. Zudem war das Fluoreszenzsignal stark genug, um von einem Monochromator spektral aufgespalten und von einer verstärkten CCD Kamera auf genommen zu werden.A further confirmation for the operability the detection cascade according to the invention gave from first measurements on a free nitrogen flow at 1 added to the toluene vapor at various known partial pressures has been. Here, the tracer by the excitation fiber through the Sensor head with a 266 nm laser pulse with an energy of 0.3 MJ suggested. There could be no stray light or other interfering signals be measured. In addition, the fluorescence signal was strong enough to Spectrally split by a monochromator and a reinforced CCD Camera to be taken.

Mehrere voneinander unabhängige Messreihen ergaben eine reproduzierbare Eichkurve.Several independent from each other Measurement series yielded a reproducible calibration curve.

Claims (28)

Optischer Sensor mit einem Gehäuse (1) mit mindestens zwei optischen Zugängen (11, 13, 15), wobei jeder optische Zugang (11, 13, 15) einen Kanal (29) umfasst an dessen einem Ende ein Fenster (25) vorgesehen ist, und wobei in den Kanälen (29) der optischen Zugänge (11, 13, 15) eine oder mehrere Lichtleitfasern (31) vorgesehen sind.Optical sensor with a housing ( 1 ) with at least two optical accesses ( 11 . 13 . 15 ), each optical access ( 11 . 13 . 15 ) a channel ( 29 ) comprises at one end a window ( 25 ), and wherein in the channels ( 29 ) of the optical accesses ( 11 . 13 . 15 ) one or more optical fibers ( 31 ) are provided. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Fenstern (25) der optischen Zugänge (11, 13, 15) zugewandte Ende der Lichtleitfasern (31) abgeschrägt ist.Optical sensor according to claim 1, characterized in that the windows ( 25 ) of the optical accesses ( 11 . 13 . 15 ) facing end of the optical fibers ( 31 ) is bevelled. Optischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfasern (31) außermittig zu den Fenstern (25) in den Kanälen (29) angeordnet sind.Optical sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the optical fibers ( 31 ) off-center to the windows ( 25 ) in the channels ( 29 ) are arranged. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfasern (31) in axialer Richtung und in radialer Richtung in den Kanälen (29) verschiebbar und arretierbar sind.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the optical fibers ( 31 ) in the axial direction and in the radial direction in the channels ( 29 ) are displaceable and lockable. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Kanal (29) ein Einsatz (35) vorgesehen ist, dass der Einsatz (35) in dem Kanal () drehbar und/oder in axialer Richtung in dem Kanal (29) verschiebbar ist, und dass in dem Einsatz (35) mindestens eine Lichtleitfaser (31) angeordnet ist.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one channel ( 29 ) an insert ( 35 ) is provided that the use ( 35 ) in the channel (13) rotatable and / or in the axial direction in the channel (FIG. 29 ) and that in the mission ( 35 ) at least one optical fiber ( 31 ) is arranged. Optischer Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kanal (29) oder dem Einsatz (35) eine Aussparung (33) zur Aufnahme mindestens einer Lichtleitfaser (31) vorgesehen ist.Optical sensor according to claim 5, characterized in that in the channel ( 29 ) or use ( 35 ) a recess ( 33 ) for receiving at least one optical fiber ( 31 ) is provided. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (35) in dem Kanal (29) arretierbar sind.Optical sensor according to one of claims 5 or 6, characterized in that the insert ( 35 ) in the channel ( 29 ) are lockable. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Fenster (25) der optischen Zugänge (11, 13, 15) als Linsen, insbesondere als Sammellinsen und/oder als plan-konvexe Linsen, ausgebildet sind.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the optical windows ( 25 ) of the optical accesses ( 11 . 13 . 15 ) are designed as lenses, in particular as converging lenses and / or as plano-convex lenses. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Fenster (25) lichtsammelnde Wirkung aufweisen, insbesondere durch eine diffraktive Optik und/oder beidseitig Linsen und/oder durch die Ausgestaltung als GRIN-Linsen, ausgebildet sind.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the optical windows ( 25 ) have light-collecting effect, in particular by a diffractive lens and / or lenses on both sides and / or by the design as GRIN lenses are formed. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fenster (25) ein optisches Prisma umfassen.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the windows ( 25 ) comprise an optical prism. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtleitfaser (31) mit einer Lichtquelle verbunden ist.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one optical fiber ( 31 ) is connected to a light source. Optischer Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle eine Laserquelle, insbesondere ein frequenzvervierfachter, hochrepetitiver Kurzpuls-Festkörperlaser, eingesetzt wird.Optical sensor according to claim 11, characterized in that in that the light source is a laser source, in particular a frequency-quadrupled, high repetitive short pulse solid state laser, is used. Optischer Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle Licht mit einer Frequenz von mindestens 50 kHz emittiert.Optical sensor according to claim 12, characterized in that that the laser source light with a frequency of at least 50 kHz emitted. Optischer Sensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle ein Nd:YAG-laser mit 100kHz Repetitionsrate und einer Pulsdauer von ca. 10ns ist.Optical sensor according to claim 13, characterized in that that the laser source is a Nd: YAG laser with 100kHz repetition rate and a pulse duration of about 10ns. Optischer Sensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle ein Faserlaser mit 100MHz Repetitionsrate und einer Pulsdauer ca. 3ps ist.Optical sensor according to claim 13, characterized in that that the laser source is a fiber laser with 100MHz repetition rate and a pulse duration is about 3ps. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle UV-Licht, bevorzugt mit einer Wellenlänge von 260 nm bis 290 nm, besonders bevorzugt mit einer Wellenlänge von 266 nm, emittiert.Optical sensor according to one of claims 12 to 15, characterized in that the light source UV light, preferably with one wavelength from 260 nm to 290 nm, particularly preferably with a wavelength of 266 nm, emitted. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lichtleitfaser (31) mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one optical fiber ( 31 ) with an ejector teeinrichtung is connected. Optischer Sensor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung eine Detektionskaskade umfasst.Optical sensor according to claim 17, characterized the evaluation device comprises a detection cascade. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zwei Hochspannungs-Elektroden (3, 5) zur Erzeugung eines Zündfunkens aufweist.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor has two high-voltage electrodes ( 3 . 5 ) for generating a spark. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus Titan hergestellt wird.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 1 ) is made of titanium. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) ein Außengewinde, insbesondere mit den Abmessungen M 18 × 1,5, M14 × 1,25, M12 × 1,25 oder M10 × 1,0, aufweist.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 1 ) has an external thread, in particular with the dimensions M 18 × 1.5, M14 × 1.25, M12 × 1.25 or M10 × 1.0. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fenster (25) aus Saphirglas hergestellt wird.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one window ( 25 ) is made of sapphire crystal. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fenster (25) und m/oder mindestens eine Lichtleitfaser (31) eine hohe Transmission für ultraviolettes Licht hat.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one window ( 25 ) and m / or at least one optical fiber ( 31 ) has a high ultraviolet light transmission. Detektionskaskade mit mehreren hintereinander angeordneten Filtern (43), insbesondere dielektrischen Spiegeln, und mehreren Photomultipliern (41) zur Erfassung des von den Filtern (43) ausgefilterten Lichts.Detection cascade with several filters arranged one behind the other ( 43 ), in particular dielectric mirrors, and a plurality of photomultipliers ( 41 ) to capture the from the filters ( 43 ) filtered out light. Detektionskaskade nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Filter (43) Licht mit einer Wellenlänge von 266 nm, +– 5 nm ausfiltert.Detection cascade according to claim 24, characterized in that a first filter ( 43 ) Filters out light with a wavelength of 266 nm, + - 5 nm. Detektionskaskade nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Filter (43) Licht mit einer Wellenlänge von 335 nm, +– 5 nm, ausfiltert.Detection cascade according to claim 24 or 25, characterized in that a second filter ( 43 ) Light with a wavelength of 335 nm, + - 5 nm, filters out. Detektionskaskade nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Filter (43) Licht mit einer Wellenlänge von 280 nm, +– 5 nm, ausfiltert.Detection cascade according to one of claims 24 to 26, characterized in that a third filter ( 43 ) Light with a wavelength of 280 nm, + - 5 nm, filters out. Detektionskaskade nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein optischer Filter vorgesehen ist, der für Licht mit einer Wellenlänge von 380 nm, +– 5 nm, durchlässig ist, und das ein weiterer Photomultiplier () zur Erfassung des von dem optischen Filter durchgelassenen Lichts vorgesehen ist.Detection cascade according to one of claims 24 to 27, characterized in that an optical filter is provided is that for Light with one wavelength from 380 nm, + - 5 nm, permeable is, and that another photomultiplier () for the detection of is provided to the optical filter transmitted light.
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