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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Partikelbeladung
und des Volumenstromes eines Fluidstromes.
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Bei
geringen Partikelbeladungen in Gasen oder Flüssigkeiten wird als Konzentrationsparameter
häufig die
Anzahl der Partikel je Volumeneinheit angegeben. Die Angabe der
Anzahlkonzentration spielt vor allem bei reinen Medien eine wichtige
Rolle, bei denen sich bereits kleine Mengen an Verunreinigungen
stark auf die Qualität
auswirken können.
Im Falle höherer
Feststoffkonzentrationen existieren zu deren Bestimmung eine Vielzahl
technischer Lösungen,
die jedoch hier nicht Gegenstand der Ausführungen sind.
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Die
Bestimmung der Anzahlkonzentration von Partikeln erfolgt meist durch
Partikelzähler.
Dabei durchströmt
das zu analysierende Fluid eine Messzone. Bei optischen Partikelzählern erfolgt
in der Messzone eine Streuung eines Lichtstrahles durch die Partikel.
Anhand der Messung der Menge des gestreuten Lichtes oder der Messung
der Schwächung
des Lichtes in Ausbreitungsrichtung können einzelne Partikel detektiert und
gezählt
werden. Dabei erfolgt eine Umwandlung der gemessenen Intensitäten in ein
Sensorsignal. Durch Amplituden- oder Laufzeitmessung kann die Größe der Partikel
gefunden werden. Entsprechende Verfahren bzw. Vorrichtungen sind
z.B. in
DE 19822652 ,
DE 19724364 beschrieben.
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Die
Messung der Anzahlkonzentration der Partikel erfolgt bei einem herkömmlichen
Verfahren oft derart, dass in einem definierten Volumen des Fluids
alle Partikel gezählt
werden und die Anzahl der gezählten Partikel
in das Verhältnis
zum analysierten Volumen gesetzt wird. Das analysierte Volumen kann
bei Laboranalysen durch eine direkte Volumenmessung bestimmt werden.
Bei Online-Messtechnik wird das Volumen mittels einer Volumenstrommessung
ermittelt oder der Partikelzähler
wird mit einem konstanten Volumenstrom betrieben. Im zweiten Fall
kann das analysierte Volumen einfach aus dem Produkt von Messzeit
und Volumenstrom berechnet werden. Bei der simultanen Messung des
Volumenstromes muss durch Integration während der gesamten Messzeit
eine Volumenberechnung erfolgen. Eine entsprechende Vorrichtung
mit einem Volumenstrommessgerät
wird in
DE 04110231 beschrieben.
Nachteilig bei derartigen Vorrichtungen bzw. Verfahren ist die Notwendigkeit
des zusätzlichen
Volumenstrommessgerätes
bzw. die Gewährleistung
eines konstanten Volumenstromes durch den Partikelzähler.
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In
diesem Zusammenhang sind auch Lösungen
bekannt, die die Durchflussabhängigkeit
der Partikelzähler
zur Konzentrationsbestimmung minimieren. In
DE 10343457 wird ein Verfahren zur
Minimierung der Durchflussabhängigkeit
von Messgeräten
beschrieben, welches zusätzliche
Stelleinrichtungen zur Minimierung von Durchflussschwankungen aufgrund
von Viskositätsänderungen
des Fluids verwendet.
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Weiterhin
werden auch signaltechnische Möglichkeiten
beschrieben, die eine Erkennung von Partikeln anhand des Sensorsignals
verbessern und dadurch den Einfluss von Durchflussänderungen
reduzieren. In
DE 10247353 wird
die Messstrahlgeometrie so gewählt,
dass die Lichtstrahlquerschnittsfläche in Richtung der Fluidströmung größer gewählt wird
als quer bezogen auf die Eintrittsfläche. Dadurch entstehen, auch
bei im Verhältnis
zur Lichtstrahlquerschnittsfläche
kleinen Partikeln, längere
Partikelsignale, die sicher erkannt und ausgewertet werden können und
aufgrund des Übertragungsverhaltens
der Elektronik weniger abhängig
von der Strömungsgeschwindigkeit
und damit auch vom Volumenstrom durch den Sensor sind. Nachteilig
bei dieser Lösung
sind jedoch die statistisch höhere
Wahrscheinlichkeit der partiellen Anstrahlung der Partikel und die damit
verbundene fehlerhafte Größenerkennung
(Randzonenfehler) sowie die zeitliche Überlagerung von mehreren Partikelsignalen
bei größeren Querschnitten
des Messstrahls, die eine fehlerhafte Bestimmung der Anzahlkonzentration
bewirkt (Koinzidenzfehler).
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In
DE 19735066 wird ein Auswerteverfahren
für einen
Partikelzähler
und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens beschrieben, welches ohne zusätzliches Messgerät zur Bestimmung
des Volumenstromes die Konzentration bestimmen kann. Hierbei wird
die Aufbereitung des Sensorsignals so durchgeführt wird, dass innerhalb eines
vorgegebenen Zeitraumes die individuellen Verweilzeiten der Partikel
in der Messzone ermittelt werden und durch Summation der Verweilzeiten
ein Summensignal gebildet und dieses unter Berücksichtigung eines Kalibrierfaktors
zur Berechnung des Konzentrationswertes genutzt wird. Vorteilhaft
bei diesem Verfahren ist, dass keine zusätzliche Volumenstrommessung
benötigt
wird. Nachteilig an einer individuellen Laufzeitmessung ist der
zunehmende Messfehler bei kleinen Partikeln im Bereich der unteren
Empfindlichkeitsgrenze insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten.
Dies erfordert praktisch eine Durchflussbegrenzung. Weiterhin nachteilig
wirkt sich bei dem in
DE 19735066 beschriebenen
Verfahren aus, dass implizit voraussetzt wird, dass die individuelle
Laufzeit der Partikel unabhängig
von der Partikelgröße ist.
Dies ist jedoch nicht der Fall, da die bestimmende Weglänge sich
aus der Summe der Partikelgröße und der
Weglänge
durch den Messstrahl ergibt. Bei Partikeln, die klein gegenüber der
Größe des Messstrahles
sind, spielt das keine Rolle, aber mit zunehmender Größe wächst der
Einfluss der Partikelgröße auf die
individuelle Verweilzeit deutlich. Das führt dazu, dass bei der Messung
einer identischen Konzentration bei großen Partikeln ein größerer Wert
für die
summierten Verweilzeiten ermittelt wird als bei kleineren Partikeln.
Dieser Unterschied lässt
sich dann nur durch die Verwendung von partikelgrößenabhängigen Kalibrierfaktoren
kompensieren, was in
DE 19735066 jedoch
nicht beschrieben wird. Dadurch kann das Verfahren nur auf spezifische
Partikelsysteme kalibriert werden. Bei Anwendung des Verfahrens
auf Partikel mit einer anderen Größe können fehlerhafte Ergebnisse
auftreten. Bei transienten Strömungen
führt das
Verfahren nach
DE 19735066 ebenfalls
zu fehlerhaften Ergebnissen, da die individuelle Laufzeit der Partikel
nicht unabhängig
von der Partikelgröße ist,
sondern diese in Abhängigkeit
von der Partikelgröße der Strömung des
Fluids nach- oder vorweglaufen. Häufig tritt dieser Fall bei
pulsierenden Strömungen
auf, wie sie beispielsweise von Pumpen oder Schaltvorgängen in
hydraulischen Netzwerken hervorgerufen werden können.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das die Messung
der Anzahlkonzentration von Partikeln in Fluiden sowie die Messung
des Volumenstromes des Fluides ermöglicht. Beim erfindungsgemäßen Verfahren
wird somit der Nachteil, dass bei vielen Verfahren zur Bestimmung
der Anzahlkonzentration der Partikel der Volumenstrom bzw. das analysierte
Messvolumen bekannt sein muss, eliminiert, da das Verfahren selbst
die Volumenstrommessung ermöglicht.
Ebenso wird der Nachteil, dass beliebige Schwankungen des Volumenstromes
während
einer Messung nicht auftreten dürfen,
durch das erfindungsgemäße Verfahren aufgehoben.
Außerdem
kann die zur Umsetzung des Verfahrens benötigte Elektronik im Vergleich
zu Vorrichtungen von bestehenden Verfahren einfacher gestaltet werden,
da weder individuelle Partikelverweilzeiten oder individuelle Partikelgrößen ermittelt
werden müssen.
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Die
Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1
gelöst.
In einer Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
durchströmt
das zu analysierende Fluid das Messvolumen. Die Partikel, die sich
im Messvolumen befinden, erzeugen ein Signal, das zur Auswertung
verwendet werden kann. Im Falle eines Partikelzählers nach dem Lichtblockadeprinzip
ist das Sensorsignal (1) die Lichtschwächung beim Durchtritt eines
Partikels durch das Messvolumen, im Falle eines Partikelzählers, der
nach dem Streulichtprinzip arbeitet, ist das Sensorsignal (1)
die gemessene Streuintensität
des Partikels. In beiden Fällen
kann anhand des Sensorsignals erkannt werden, ob sich Partikel im
Messraum aufhalten. Die Amplitude des Signals enthält die Information über die
Größe des Partikels.
Durch Vergleich der Amplitude mit einem Schwellwert (2)
kann aus dem Sensorsignal ein digitales Signal (3) abgeleitet
werden, an dem erkannt werden kann, ob sich Partikel mit einer dem
Schwellwert entsprechenden oder größeren Partikelgröße im Messvolumen
befinden. Im erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt eine periodische oder auch zeitlich zufällige Abtastung (4)
des digitalen Signals (3). Bei jeder Abtastung wird geprüft, ob sich
im Messvolumen Partikel befinden. Erfindungsgemäß werden alle Ereignisse gezählt, bei
denen Partikel detektiert wurden. Das Verhältnis der Abtastungen mit detektierten
Partikeln zu der Gesamtanzahl der Abtastungen lässt sich als Detektionswahrscheinlichkeit
der Partikel bezeichnen. Aus der Detektionswahrscheinlichkeit kann
mittels mindestens eines Kalibrierfaktors oder einer Kalibrierfunktion
die Anzahlkonzentration berechnet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Verfahren der Konzentrationsbestimmung hat sich überraschenderweise gezeigt,
dass es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich
ist, die Anzahlkonzentration ohne die direkte Zählung aller einzelnen, die
Messzone passierenden, Partikel zu bestimmen und ohne die individuellen
Laufzeiten der Partikel zu erfassen. Als einzige Vorraussetzung
für das
Verfahren muss während
der Messung nur gewährleistet
sein, dass das gesamte Fluid im Messvolumen zwischen zwei Abtastungen
vollständig
ausgetauscht wird und dass die Abtastungen zufällig gegenüber dem Auftreten der Partikel
im Fluidstrom sein müssen.
Dies ist bei einer annähernd
homogenen Durchmischung des Fluids und bei technisch relevanten
Strömungsgeschwindigkeiten der
Fall.
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Neben
der Bestimmung der Anzahlkonzentration kann das Verfahren auch zur
Bestimmung des Volumenstromes erweitert werden. Hierzu wird neben
der Detektionswahrscheinlichkeit zusätzlich die Partikelzählrate gemessen.
Die ist als Anzahl der gezählten
Partikel je Zeiteinheit definiert. Der Volumenstrom durch den Sensor
wird mit mindestens einem Kalibrierfaktor oder einer Kalibrierfunktion
aus dem Verhältnis
der Partikelzählrate
zur Detektionswahrscheinlichkeit bestimmt.
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Weitere
Merkmale der Erfindung können
den Unteransprüchen
entnommen werden. Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen
und experimentellen Ergebnissen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1:
Einen prinzipiellen Verlauf des Sensorsignals und des digitalisierten
Sensorsignals
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2:
Ergebnisse einer Simulationsrechnung der Detektionswahrscheinlichkeit
der Partikel in Abhängigkeit
der Anzahlkonzentration für
3 Partikelgrößen a) kreisrunder
Strahlquerschnitt, (b) rechteckiger Strahlquerschnitt
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3:
Schematische Darstellung eines experimentellen Aufbaus zur Testung
des Verfahrens
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4:
Gemessene Detektionswahrscheinlichkeiten und gemessenes Verhältnis von
Partikelzählrate zur
Detektionswahrscheinlichkeit einer Suspension mit 2,3 μm-Latex-Partikeln bei unterschiedlichen
Konzentrationen
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5:
Aus den Messergebnissen aus 4 berechnete
normierte Konzentration und normierter Volumenstrom einer Suspension
mit 2,3 μm-Latex-Partikeln
in Abhängigkeit
von einer vorgegebenen Konzentration
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Dem
Messverfahren zur Konzentrationsbestimmung liegt die Idee zugrunde,
dass bei jeder Abtastung das Volumen der Messzone, das Messvolumen
V
mess, analysiert wird. Bei N Abtastungen
wird somit ein Gesamtvolumen analysiert, das dem N-fachen von V
mess entspricht. Das Verhältnis der Abtastungen mit detektierten
Partikeln N
Partikel zu der Gesamtanzahl
der Abtastungen N lässt
sich auch als Detektionswahrscheinlichkeit W
D der
Partikel bezeichnen. Die Anzahlkonzentration c
N ergibt
sich entsprechend Gleichung (1) aus der Detektionswahrscheinlichkeit
der Partikel dividiert durch das Messvolumen:
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Bei
geringen Konzentrationen und für
kleine Partikel liefert der Zusammenhang nach Gleichung (1) sehr
gute Ergebnisse. Es hat sich hierbei als praktikabel erwiesen, das
Messvolumen als Kalibrierfaktor anzupassen. Zwei Effekte werden
jedoch durch die Beziehung nicht berücksichtigt:
- 1.
Bei höheren
Konzentrationen befinden sich gleichzeitig mehrere Partikel in der
Messzone. Diese Koinzidenzerscheinungen führen zu einer Unterbewertung
der Partikelanzahlen. Da es sich hierbei um ein statistischen Phänomen handelt
und die Wahrscheinlichkeit, dass sich mehrere Partikel gleichzeitig
im Messvolumen befinden, bei bekannten Messvolumen berechenbar ist,
kann in gewissen Grenzen eine einfache mathematische Korrektur entsprechend
der Gleichung (2) erfolgen:
- Auch hier hat es sich in der praktischen Umsetzung als günstig erwiesen,
eine allgemeine Kalibrierfunktion (Gleichung (3)) zu verwenden:
- Das Messvolumen ist abhängig
von der Partikelgröße. Größere Partikel
werden zum Messvolumen bereits zugehörig erkannt, obwohl ihr Schwerpunkt
noch außerhalb
des eigentlichen Messvolumens liegt, da bereits ein teilweiser Anschnitt
des Partikels durch den Beleuchtungsstrahl einen vergleichbaren
optischen Effekt erzielt wie ein kleines Partikel, dass sich vollständig im
Lichtstrahl befindet. Dadurch ergibt sich, dass größere Partikel
in einem größeren Messvolumen
erfasst werden als kleine Partikel und somit die Vorraussetzung,
dass das Messvolumen eine konstante Größe ist, verletzen. Zur Minimierung
bzw. Eliminierung dieses störenden
Einflusses der Partikelgröße können zwei
Herangehensweisen angewendet werden.
• Die Wahrscheinlichkeit, dass
ein großes
Partikel zum Messraum zugehörig
erkannt wird, obwohl der Schwerpunkt sich noch außerhalb
des Messraumes befindet, nimmt mit der Wahrscheinlichkeit zu, mit
der sich das Partikel in der Nähe
der Kontur des Messstrahles befinden kann (Anschnittswahrscheinlichkeit). Dies
ist umso stärker
der Fall, je länger
die Kontur des Messstrahles bezogen auf die Querschnittsfläche des
Strahles ist. Im Falle eines kreisförmigen Strahlquerschnittes
ergibt sich eine minimale Länge
der Kontur bezogen auf die Querschnittsfläche des Strahles und damit
auch eine minimale Anschnittwahrscheinlichkeit für die Partikel. Wie auch die
Simulationsergebnisse in der 2 zeigen,
ist der Einfluss der Partikelgröße auf die
Detektionswahrscheinlichkeit bei dem kreisförmigen Querschnitt mit einem
Durchmesser von 120 μm
(2a) wesentlich geringer ausgeprägt als bei
einem flächengleichen
rechteckigen Strahl mit einer Kantenlänge von 25 μm × 452 μm (2b).
Die Rechnungen basieren auf einer Messraumtiefe von 800 μm.
• Anhand
des Sensorsignals kann zusätzlich,
z.B. durch eine Spitzenwertanalyse, die Größe der Partikel bestimmt werden.
Bei Kenntnis der Partikelgröße kann
die Anzahlkonzentration partikelgrößenabhängig korrigiert werden. Die
entsprechende Kalibrierfunktion würde dann zusätzlich die
gemessene Partikelgröße d mit
berücksichtigen:
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Die
Volumenstrommessung basiert auf dem Zusammenhang, dass die Anzahlkonzentration
aus dem Quotienten von Partikelzählrate
und dem Volumenstrom durch die Messzone J berechnet werden kann:
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Bei
bekannter Anzahlkonzentration ist der Volumenstrom durch die Messzone
demzufolge das Verhältnis
von Zählrate
zu Anzahlkonzentration. Entsprechend Gleichung (1) ist diese wiederum
proportional zu dem Verhältnis
von Zählrate
zu Detektionswahrscheinlichkeit.
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Obwohl
die Gleichung (1) nur für
geringe Konzentrationen gültig
ist, liefert der Zusammenhang nach Gleichung (6) auch für höhere Konzentration
sehr gute Ergebnisse, da sich die Koinzidenzerscheinungen sowohl
auf die Zählrate
als auch auf die Detektionswahrscheinlichkeit in nahezu gleicher
Weise auswirken und bei der Verhältnisbildung
kompensieren. Anhand der Proportionalität aus Gleichung (6) kann vom
Volumenstrom J durch die Messzone mittels eines Kalibrierfaktors
oder einer Kalibrierfunktion auf den praktisch interessierenden
Volumenstrom durch den Sensor JSensor geschlossen
werden.
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Experimentelle
Messergebnisse konnten die Wirksamkeit des Verfahrens belegen. Hierzu
wurde eine Versuchsanordnung zur Partikelzählung nach dem Lichtblockadeprinzip
entsprechend 3 aufgebaut. Mit dieser Anordnung
werden folgende Funktionen realisiert:
Ein Laser mit Fokussierungsoptik
(5) wird mit dem Fokus in das Fluid mit den zu detektierenden
Partikeln (7) in die Durchflusszelle (6) gerichtet
und nach dem Durchtritt durch das Fluid mit dem Fotodetektor (9)
empfangen. Befindet sich ein Partikel in der Messzone (8),
erfolgt eine Schwächung
der Lichtintensität
auf dem Detektor. Die Änderung
der Lichtintensität
wird durch einen Verstärker
(10) in das Sensorsignal umgewandelt.
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Mit
dem Komparator (11) wird das Sensorsignal durch den Vergleich
mit einem Schwellwert (2) in das digitalisierte Sensorsignal
(3) überführt. Dieses
wird durch einem Mikrokontroller (12) in periodischen Abständen abgetastet
(4). Der Mikrokontroller zählt die Anzahl der Abtastungen
mit Partikeln und die Gesamtzahl aller Abtastungen. Die Auswertung
und Anzeige der Zählergebnisse
erfolgt durch einen über
eine Schnittstelle angeschlossenen Computer (13). Die experimentellen
Untersuchungen wurden mit folgenden Parametern durchgeführt: Durchmesser
des Laserfokuspunkts ca. 20 μm,
Weglänge
des Lichtstrahles durch das Fluid ca. 2,0 mm. Es wurden monodisperse
Latexpartikel mit einem Durchmesser von 2,3 μm verwendet. Die Abtastung des digitalisierten
Sensorsignals (3) wurde mit einer Frequenz von 2000 Hz
durchgeführt.
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Das
Diagramm in 4 zeigt gemessene Werte für die Detektionswahrscheinlichkeit
und das Verhältnis
von Partikelzählrate
zu Detektionswahrscheinlichkeit für eine Konzentrationsreihe
bei konstantem Volumenstrom. Die Konzentration der Partikel wurde
durch Zugabe definierter Mengen einer hochkonzentrierten Partikelsuspension
mit 2,3 μm
Latexpartikeln schrittweise erhöht.
Es zeigt sich, dass die Detektionswahrscheinlichkeit der Partikel
bei geringen Konzentrationen linear zunimmt. Das korrespondiert
zu dem Zusammenhang aus Gleichung (1). Bei höheren Konzentrationen nimmt
die Detektionswahrscheinlichkeit der Partikel nur unterproportional
zu, da die Wahrscheinlichkeit, dass sich gleichzeitig mehrere Partikel
in der Messzone befinden, größer ist.
In diesem Fall kann der Zusammenhang entsprechend Gleichung (2)
beschrieben werden. Mittels eines Kalibrierfaktors konnte aus der
gemessenen Detektionswahrscheinlichkeit eine Konzentration berechnet
werden. Im Diagramm in 5 ist eine sehr gute Übereinstimmung
der so gemessenen Konzentrationen mit den vorgegebenen Konzentrationswerten
zu erkennen.
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Weiterhin
kann in 4 erkannt werden, dass im untersuchten
Konzentrationsbereich das Verhältnis der
Partikelzählrate
zur Detektionswahrscheinlichkeit der Partikel nahezu konstant ist,
da während
der Untersuchungen der Volumenstrom durch den Sensor nicht variiert
wurde. Nur bei den geringen Konzentrationswerten traten kleine Abweichungen
auf. Diese sind vorrangig auf die geringere Anzahl von abgetasteten
Partikelereignissen und der damit verbundenen schlechteren statistischen
Sicherheit zurückzuführen. Eine
Verbesserung könnte
hier eine längere
Messzeit bringen. Die Umrechnung des Verhältnisses von Partikelzählrate zur Detektionswahrscheinlichkeit
mittels eines Kalibrierfaktors in einen Volumenstrom ist in 5 zu
sehen. Hierbei wurde der Volumenstrom zur besseren Verdeutlichung
der Abweichungen auf einen Wert von eins normiert.
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Zur
Verbesserung der statistischen Sicherheit bei geringen Partikelkonzentrationen
ist es sinnvoll, möglichst
viele Abtastungen zur Ermittlung der Detektionswahrscheinlichkeit
durchzuführen.
Hierzu kann entweder die Messzeit verlängert oder die Abtastfrequenz
erhöht
werden. Da als Bedingung für
das Verfahren jedoch gewährleistet
sein muss, dass das gesamte Messvolumen zwischen zwei Abtastungen
vollständig
ausgetauscht wird, ist der Erhöhung
der Abtastfrequenz eine Grenze gesetzt. Die Wahl der optimalen Abtastfrequenz
kann jedoch durch das Verfahren selbst erfolgen, da bei bekanntem
Volumenstrom die Zeit für
den vollständigen
Austausch des Messvolumens abgeschätzt und dementsprechend die
Abtastfrequenz gewählt
werden kann. Eine weitere vorzugsweise Möglichkeit zur sicheren Bestimmung
geringer Partikelkonzentrationen ist die Ausleuchtung eines größeren Strömungsquerschnittes.
Um die aus der vergrößerten Messzone resultierende
Verringerung der Empfindlichkeit der Messanordnung auszugleichen,
kann die Abbildung der Messzone nicht auf einen Detektor, sondern
gleichzeitig auf mehrere Detektoren, z.B. Detektorarrays, erfolgen.
Dies entspricht faktisch einer Parallelschaltung von partikelsensitiven
Sensoren.
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Durch
den vorgegebenen Schwellwert werden Partikel ab einer bestimmten
Größe detektiert.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
gemessene Anzahlkonzentration bezieht sich somit auf alle Partikel,
die dem Schwellwert entsprechen oder größer sind. Häufig interessiert aber die
Konzentration der Partikel in einem bestimmten Partikelgrößenbereich.
Hierzu ist es zweckmäßig, die
Messung bei mindestens zwei Schwellwerten, die dem interessierenden
Partikelgrößenbereich
entsprechen, durchzuführen.
Aus der Differenz der beiden gemessenen Anzahlkonzentrationen kann
die Konzentration der Partikel in diesem Größenbereich ermittelt werden.
Bei der Verwendung weiterer Schwellwerte kann eine höhere Auflösung bezüglich der
Konzentration in Abhängigkeit
von der Partikelgröße erfolgen.
Die Messung bei mehreren Schwellwerten kann vorzugsweise parallel
mittels mehrerer Komparatoren oder sequentiell durch die Veränderung
des Schwellwertes erfolgen. Die zweite Variante setzt voraus, dass
während
der gesamten Messzeit die Partikel sich nicht entmischen und die
Konzentration konstant bleibt.
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Eine
Zielstellung bei der Messung der Partikelkonzentration ist bei reinen
Medien häufig
die Überwachung
von Kontaminationen durch grobe Partikel. Bei klaren Lösungsmitteln
ist die Überwachung
meist unproblematisch, da im klaren Lösungsmittel das Licht wenig
absorbiert wird. Jedoch stellt zum Beispiel bei Poliersuspensionen
für die
optische Industrie und die Halbleiterindustrie oder auch bei Farbdispersionen
das Fluid bereits selbst eine hochkonzentrierte Partikeldispersion
dar, bei der jedoch auch einzelne grobe Partikel, deren Größe deutlich über der
mittleren Größe der Partikel
der Dispersion liegt, zu einer erheblichen Qualitätsminderung
führen
können.
Dies kann sich bei Poliersuspensionen in Form von Kratzern oder
bei Farbdispersionen als Fehlstellen darstellen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es ebenfalls möglich,
die Konzentration der groben Partikel in derartigen lichtabsorbierenden
Dispersionen zu ermitteln. Hierzu hat es sich als günstig erwiesen,
die Verstärkung
des Sensorsignals so einzustellen, dass die lichtabsorbierende Wirkung
der Dispersion kompensiert wird.
