DE102010062268A1

DE102010062268A1 - Absorptionsmesseinrichtung

Info

Publication number: DE102010062268A1
Application number: DE102010062268A
Authority: DE
Inventors: Ralf Bernhard; Achim Gahr
Original assignee: Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: US8908184B2; US20120140228A1; CN102486458B; CN102486458A; DE102010062268B4

Abstract

Es ist eine in einem großen Messbereich flexibel einsetzbare Absorptionsmesseinrichtung zur Messung mindestens einer sich im Absorptionsverhalten eines Mediums wieder spiegelnden Eigenschaft des Mediums, insb. eines Absorptionskoeffizienten (μ), beschrieben, mit einer im Messbetrieb mit dem Medium gefüllten Messkammer (1), in der vollständig durch das Medium verlaufende als Messpfade (M) nutzbare durchstrahlbare Strahlenpfade unterschiedlicher Länge (L) verlaufen, einer Sendeeinheit (3), die im Messbetrieb Strahlung auf den Messpfaden (M) durch die Messkammer (1) hindurch sendet, einer Mess- und Empfangseinheit (5), die auf den Messpfaden (M) durch die Messkammer (1) hindurch tretende Strahlung empfängt und deren von der Eigenschaft des Medium und den Längen (L) der Messpfade abhängige Strahlungsintensitäten (I) misst, und einer Messelektronik (7), die anhand der gemessenen Strahlungsintensitäten (I) und den Längen (L) der Messpfade (M) die Eigenschaft bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Absorptionsmesseinrichtung zur Messung von mindestens einer sich im Absorptionsverhalten eines Mediums wieder spiegelnden Eigenschaft des Mediums, insb. mindestens eines Absorptionskoeffizienten, mit einer im Messbetrieb mit dem Medium gefüllten Messkammer, einer Sendeeinheit, die im Messbetrieb Strahlung durch die Messkammer hindurch sendet, und einer Mess- und Empfangseinheit, die durch die Messkammer hindurch tretende Strahlung empfängt und deren von der Absorption im Medium abhängige Strahlungsintensität misst, und einer Messelektronik, die anhand der gemessenen Strahlungsintensität die Eigenschaft des Mediums bestimmt.
Absorptionsmesseinrichtungen werden heute in einer Vielzahl industrieller Anwendungen, insb. in der Chemie, der Biochemie sowie in der Wasser- bzw. Abwasseraufbereitung, sowohl anhand von entnommenen Proben als auch online zur Messung von Absorptionseigenschaften eingesetzt. Bei der Messung an Proben umfasst die Messkammer regelmäßig eine mit einer Probe des Mediums befüllbare Küvette, die in die Messeinrichtung eingesetzt und durch entsprechend platzierte Fenster der Messeinrichtung hindurch durchstrahlt wird. Daneben gibt es auch Absorptionsmesseinrichtungen, bei denen das Medium in die Messkammer eingesaugt wird. Bei der On-line Messung ist die Messeinrichtung beispielsweise als Sonde ausgebildet, die in das Medium eingebracht wird. Hier wird die Messkammer durch eine Ausnehmung in der Sonde gebildet, die vom Medium ausgefüllt wird, und die durch an gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung angebrachte Fenster hindurch durchstrahlt wird.
Absorptionsmessungen werden je nach Anwendung in unterschiedlichen Frequenzbereichen, insb. im sichtbaren Bereich, im ultravioletten Bereich, oder im infraroten Bereich unter Verwendung entsprechender monochromatischer oder mehrfrequenter Sendeeinheiten ausgeführt.
Die Messung der in Abhängigkeit von der Absorption im Medium durch die Messkammer hindurch austretenden Strahlungsintensitäten kann integral über einen vorgegebenen Frequenzbereich oder über ein Spektrometer frequenzabhänigig erfolgen.
Mit Absorptionsmesseinrichtungen werden regelmäßig Absorptionskoeffizienten des Mediums gemessen, die beispielsweise für eine vorgegebene Frequenz, als Funktion der Frequenz für einen vorgegebenen Frequenzbereich, oder als über einen vorgegebenen Spektralbereich gemittelte Größe bestimmt werden.
Anhand dieser Absorptionskoeffizienten können weitere sich im Absorptionsverhalten des Mediums wieder spiegelnde Eigenschaften des Mediums, wie z. B. bestimmte darin enthaltene Inhaltsstoffe und/oder deren Konzentration, sowie Eigenschaften wie z. B. Trübung oder Färbung über entsprechende Auswerteverfahren bestimmt werden. Darüber hinaus lassen sich auch weitere Eigenschaften, wie z. B. der organische Gesamtkohlenstoffgehalt oder der chemische Sauerstoffbedarf des Mediums über entsprechende Auswerteverfahren ableiten.
In der US 6,956,648 B23 ist eine als spektrometrische Sonde ausgebildete Absorptionsmesseinrichtung zur Messung einer sich im Absorptionsverhalten des Mediums wieder spiegelnden Eigenschaft eines Mediums beschrieben, mit

– einer im Messbetrieb mit dem Medium gefüllten Messkammer,
– in der vollständig durch das Medium verlaufende durchstrahlbare Messpfade gleicher Länge verlaufen,
– einer Sendeeinheit, die im Messbetrieb Strahlung auf den Messpfaden durch die Messkammer hindurch sendet,
– einer Mess- und Empfangseinheit,
– die auf den Messpfaden durch die Messkammer hindurch tretende Strahlung empfängt und deren von der Eigenschaft des Mediums abhängigen durch die Messkammer hindurch tretende Strahlungsintensitäten misst, und
– einer Messelektronik, die anhand der gemessenen Strahlungsintensitäten und der Länge der Messpfade die Eigenschaft bestimmt.

Zusätzlich ist in der hier beschriebenen Sonde eine an die Messkammer angrenzende im Messbetrieb ebenfalls mit dem Medium gefüllte Referenzkammer vorgesehen, durch die parallel zu den in der Messkammer verlaufenden Messpfaden Referenzpfade gleicher Länge verlaufen, die kürzer als die Messpfade sind. Über einen Vergleich der optischen Spektren von die Messkammer auf den Messpfaden durchdringender Strahlung und die Referenzkammer auf den Referenzpfaden durchdringender Strahlung werden hier Veränderungen der Messeinrichtung, wie z. B. altersbedingte Veränderungen der Sendeleistung der Sendeeinrichtung oder der optischen Übertragungssysteme der Absorptionsmesseinrichtung, erkannt.
Absorptionsmesseinrichtung der oben genannten Art weisen grundsätzlich das Problem auf, dass der Messbereich und die im Messbereich erzielbare Messgenauigkeit in hohem Maße von der vorgegebenen Länge L der Messpfade abhängt. Die Ursache hierfür liegt darin begründet, dass die von der Sendeeinheit ausgesendete Strahlungsintensität I₀ über die vorgegebene Länge L des Messpfads im Medium exponentiell mit dem Absorptionskoeffiezienten μ des Mediums abfällt. Für die auf die Mess- und Empfangseinheit auftreffende und von dieser gemessene Strahlungsintensität I gilt demnach: I = I₀e^–μL
Damit ist der Messbereich und die in dem Messbereich erzielbare Messgenauigkeit durch die Genauigkeit festgelegt, mit der der Logarithmus des Verhältnisses von ausgesendeter Strahlungsintensität I₀ zu gemessener Strahlungsintensität I im Verhältnis zur Länge L der Messpfade bestimmt werden kann.
Aufgrund der begrenzten Dynamik heutiger Mess- und Aufnahmeeinheiten ist die Messung nur dann möglich, wenn der Messeffekt, d. h. der Unterschied zwischen ausgesendeter Strahlungsintensität I₀ und gemessener Strahlungsintensität I ausreichend groß ist, und die Absolutwerte der ausgesendeten Strahlungsintensität I₀ und der gemessenen Strahlungsintensitäten I in einem messtechnisch erfassbaren Wertebereich liegen.
Folglich ist zur genauen Messung kleiner Absorptionskoeffizienten μ ein große Länge L der Messpfade erforderlich, während zur genauen Messung großer Absorptionskoeffizienten μ eine vergleichsweise geringe Länge L der Messpfade erforderlich ist.
Das bedeutet für den Anwender, dass er die Absorptionsmesseinrichtung aufgrund der vorgegebenen Länge L der Messpfade nur in einem eng begrenzten Messbereich betreiben kann, und die erzielbare Messgenauigkeit zum Rand des ohne hin schon eng begrenzten Messbereichs absinkt.
Hierdurch ist der Einsatzbereich von Absorptionsmesseinrichtungen mit vorgegebener Messpfadlänge L begrenzt. Ein flexibler Einsatz ein und derselben Absorptionsmesseinrichtung in im Bezug auf die zu messenden Absorptionskoeffizienten μ unterschiedlichen Anwendungen ist in der Regel nicht möglich.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine in einem großen Messbereich flexibel einsetzbare Absorptionsmesseinrichtung anzugeben.
Hierzu umfasst die Erfindung eine Absorptionsmesseinrichtung zur Messung mindestens einer sich im Absorptionsverhalten eines Mediums wieder spiegelnden Eigenschaft des Mediums, insb. eines Absorptionskoeffizienten, mit

– einer im Messbetrieb mit dem Medium gefüllten Messkammer,
– in der vollständig durch das Medium verlaufende als Messpfade nutzbare durchstrahlbare Strahlenpfade unterschiedlicher Länge verlaufen,
– einer Sendeeinheit, die im Messbetrieb Strahlung auf den Messpfaden durch die Messkammer hindurch sendet,
– einer Mess- und Empfangseinheit,
– die auf den Messpfaden durch die Messkammer hindurch tretende Strahlung empfängt und deren von der Eigenschaft des Mediums und den Längen der Messpfade abhängige Strahlungsintensitäten misst, und
– einer Messelektronik, die anhand der gemessenen Strahlungsintensitäten und den Längen der Messpfade die Eigenschaft bestimmt.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung weist die Messkammer in einer von der Sendeeinheit durchstrahlten Ebene eine keilförmige Querschnittsfläche auf, in der die Länge der Strahlungspfade entlang einer senkrecht zu einer Hauptsenderichtung der Sendeeinheit verlaufenden Achse entsprechend einem Öffnungswinkel der Keilform kontinuierlich ansteigt.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung weist die Messkammer in einer von der Sendeeinheit durchstrahlten Ebene eine stufenförmige Querschnittsfläche auf, in der die Länge der Strahlungspfade entlang einer senkrecht zu einer Hauptsenderichtung der Sendeeinheit verlaufenden Achse stufenförmig ansteigt.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung weist die Messkammer eine Eintrittsfläche auf, durch die Strahlung der Sendeeinrichtung in die Messkammer eintritt, und eine Austrittsfläche auf, durch die die Strahlung aus der Messkammer austritt, und die Eintrittsfläche und/oder die Austrittsfläche ist eine gekrümmte, insb. eine konvexe oder eine konkave, Fläche.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Messkammer, insb. deren Eintritts- oder Austrittsfläche, eine Geometrie auf, die eine optische oder mechanische Funktion hat.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung

– sind die Messpfade eine in Abhängigkeit von einem Messbereich, in dem die Absorption zu messen ist, vorgegebene Auswahl an Strahlenpfaden, und
– misst die Mess- und Empfangseinheit, die von der Absorption im Medium und den Längen der ausgewählten Messpfade abhängige Strahlungsintensitäten der ausschließlich auf den Messpfaden durch die Messkammer hindurch tretenden Strahlung.

Gemäß einer ersten Variante der Weiterbildung

– ist ein begrenzter Messbereich vorgegeben, und
– die aus den Strahlenpfaden ausgewählten Messpfade sind diejenigen Strahlenpfade, mit denen aufgrund ihrer Längen in diesem begrenzten Messbereich eine hohe Messgenauigkeit erzielt wird.

Gemäß einer zweiten Variante der Weiterbildung sind zur Erzielung eines maximalen Messbereichs alle Strahlenpfade ausgewählte Messpfade, und die Eigenschaft wird anhand der insgesamt über alle Messpfade von der Mess- und Empfangseinheit aufgenommenen Strahlungsintensität bestimmt.
Gemäß einer Weiterbildung der zweiten Variante

– ist in der Absorptionsmesseinrichtung eine Kennlinie abgespeichert, die eine für die Messkammer charakteristische durch die Längen der Messpfade vorgegebene nichtlineare Abhängigkeit der auf die Mess- und Empfangseinheit auftreffenden Strahlungsintensität oder des Verhältnisses der auftreffenden Strahlungsintensität zur gesendeten Strahlungsintensität von den messbaren Absorptionskoeffizienten wiedergibt, und
– der Absorptionskoeffizient des im Messbetrieb in der Messkammer befindlichen Mediums wird im Messbetrieb anhand der gemessenen auf die Mess- und Empfangseinheit auftreffenden Strahlungsintensität und der Kennlinie bestimmt.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Weiterbildung

– ist in den Strahlengang der Strahlenpfade außerhalb der Messkammer ein System steuerbarer Blenden eingesetzt, und
– es sind über eine Steuerung der Blenden Gruppen von Messpfaden auswählbar, die durch die jeweils geöffnete Blende oder die jeweils geöffneten Blenden verlaufen.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Weiterbildung umfasst die Mess- und Empfangseinheit zeilen- oder arrayförmig angeordnete einzelne Detektoren, insb. Dioden oder CCD's, über die eine getrennte auf deren Position bezogene Messung der darauf auftreffenden Strahlungsintensitäten erfolgt.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Weiterbildung weist die Mess- und Empfangseinheit punkt- oder segmentförmige außen auf der Austrittfläche mündende über die Austrittsfläche verteilt angeordnete Strahlungsempfänger, insb. Glasfasern oder Glasfaserbundel, auf, an die jeweils ein Detektor angeschlossen ist, über den eine auf die Position des zugehörigen Strahlungsempfängers bezogene Messung der darauf auftreffenden Strahlungsintensitäten erfolgt.
Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer Messeinrichtung gemäß der zweiten oder dritten Ausgestaltung, bei dem

– vorab in einer Referenzmessung mit einem in die Messkammer eingebrachten Referenzmedium ein Referenzprofil aufgezeichnet wird, das eine räumliche Verteilung der mit den einzelnen Detektoren gemessenen Strahlungsintensitäten wiedergibt,
– im nachfolgenden Messbetrieb Betrieb regelmäßig oder bedarfsabhängig weitere Intensitätsprofile aufgezeichnet werden, die die dann jeweils vorliegende räumliche Verteilung der mit den einzelnen Detektoren gemessenen Strahlungsintensitäten wiedergeben, und
– über einen Vergleich der im Messbetrieb aufgenommenen Intensitätsprofile mit dem Referenzprofil überwacht wird, ob in denen aufgenommenen Intensitätsprofile Zonen mit übermäßig hoher oder niedriger Absorption auftreten.

Gemäß einer vierten Ausgestaltung der Weiterbildung umfasst die Sendeeinheit mehrere in einer Reihe oder in einem Array angeordnete Strahler, insb. Strahler mit paralleler Strahlführung, die in Abhängigkeit von der Auswahl der Messpfade einzeln zu – bzw. abschaltbar sind.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung

– sind aus den Strahlenpfaden einzelne vorgegebene Gruppen von Messpfaden auswählbar, und
– für mindestens eine der Gruppen ist ein frequenzselektives Filter vorgesehen, das außerhalb der Messkammer in den zugehörigen Strahlengang eingesetzt ist.

Weiter umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Absorptionsmesseinrichtung gemäß der erstgenannten Weiterbildung, bei dem

– eine erste Messung mit einer Auswahl an Messpfaden ausgeführt wird, bei der die Messeinrichtung den maximalen Messbereich aufweist,
– anhand dieser Messung ein engerer Messbereich festgelegt wird, in dem das Messergebnis der ersten Messung liegt,
– anhand dieses engeren Messbereichs eine erneute Auswahl der Messpfade getroffen wird, mit der in diesem eingegrenzten Messbereich die höchste Messgenauigkeit erzielbar ist, und
– nachfolgende Messungen anhand dieser für den eingegrenzten Messbereich getroffenen Auswahl an Messpfaden ausgeführt werden.

Gemäß einer Weiterbildung des letztgenannten Verfahrens, werden die Messergebnisse der nachfolgenden Messungen überwacht, und die Auswahl der Messpfade wird aktualisiert, sobald die Messergebnisse an den Rand des jeweils zuletzt zugrunde gelegten eingegrenzten Messbereichs geraten oder diesen verlassen.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass sie äußerst flexibel einsetzbar ist. Mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung kann nun zum einen unter Ausnutzung des gesamten Spektrums an unterschiedlichen Strahlenpfadlängen in einem äußerst großen Messbereich gemessen werden, und zum anderen durch die Auswahl aufgrund ihrer Länge geeigneter Messpfade in einzelnen Teilbereichen dieses großen Messbereichs eine hohe Messgenauigkeit erzielt werden.
Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen vier Ausführungsbeispiele dargestellt ist, näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt: eine erfindungsgemäße Absorptionsmesseinrichtung mit keilförmiger Messkammer;
2 zeigt: eine erfindungsgemäße Absorptionsmesseinrichtung mit stufenförmiger Messkammer;
3 zeigt: eine erfindungsgemäße Absorptionsmesseinrichtung mit einer Messkammer mit gekrümmter Eintrittsfläche;
4 zeigt: eine erfindungsgemäße Absorptionsmesseinrichtung mit einer Messkammer mit kegelförmiger Ein- und Austrittfläche; und
5 zeigt: logarithmisch aufgetragene Verläufe eines Verhältnisses von gemessener Strahlungsintensität zu ausgestrahlter Strahlungsintensität als Funktion des Absorptionskoeffizienten für mehrere Messkammergeometrien.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Absorptionsmesseinrichtung zur Messung mindestens einer sich im Absorptionsverhalten des Mediums wieder spiegelnden Eigenschaft eines Mediums.
Dabei werden als Haupteigenschaft der Medien deren Absorptionskoeffizienten μ gemessenen, die je nach Ausgestaltung der Absorptionsmesseinrichtung für eine vorgegebene Frequenz, als Funktion der Frequenz für einen vorgegebenen Frequenzbereich, oder als über einen vorgegebenen Spektralbereich gemittelte Größe bestimmt werden.
Anhand dieser Absorptionskoeffizienten μ können weitere sich im Absorptionsverhalten des Mediums wieder spiegelnde Eigenschaften des Mediums, wie z. B. bestimmte darin enthaltene Inhaltsstoffe und/oder deren Konzentration, sowie Eigenschaften wie z. B. Trübung oder Färbung über entsprechende Auswerteverfahren bestimmt werden. Darüber hinaus lassen sich auch weitere Eigenschaften, wie z. B. der organische Gesamtkohlenstoffgehalt oder der chemische Sauerstoffbedarf des Mediums über entsprechende Auswerteverfahren ableiten.
Die dargestellte Messeinrichtung ist als Messsonde ausgebildet, die zur Messung in das Medium eingetaucht wird, bzw. vom Medium umströmt wird.
Die Absorptionsmesseinrichtung umfasst eine im Messbetrieb mit dem Medium gefüllten Messkammer 1, eine Sendeeinheit 3, eine Mess- und Empfangseinheit 5, sowie eine Messelektronik 7. Die Sendeeinheit 3 dient dazu im Messbetrieb Strahlung durch die mit dem Medium ausgefüllte Messkammer 1 hindurch zu senden. Sie umfasst hierzu beispielsweise eine Strahlenquelle 9, z. B. eine oder mehrere Photodioden, deren Strahlung unmittelbar oder über ein Übertragungssystem 11, wie z. B. ein Lichtleiter- und/oder Linsensystem, auf ein der Sendeeinheit 3 zugewandtes die Messkammer 1 diesseitig begrenzendes Fenster 13 durch eine Eintrittsfläche E der Messkammer 1 in die Messkammer 1 sendet. Durch die Messkammer 1 hindurch dringende Strahlung trifft auf der gegenüberliegenden Seite der Messkammer 1 durch eine Austrittsfläche A der Messkammer 1 durch ein weiteres die Messkammer 1 dort begrenzendes Fenster 15 hindurch auf die dahinter angeordnete Mess- und Empfangseinheit 5 auf. Letztere empfängt und misst die darauf auftreffenden Strahlungsintensitäten I und überträgt diese an die daran angeschlossene Messgerätelektronik 7, die hieraus anhand entsprechender Auswerteverfahren die zu messende Eigenschaft des Mediums bestimmt, und einer Anzeige und/oder einer weiteren Verarbeitung zur Verfügung stellt.
Die Erfindung ist völlig analog auch in Absorptionsmesseinrichtungen einsetzbar, die nicht als Sonde mit offener Messkammer 1 in das Medium eingebracht werden, sondern stattdessen das Medium über eine entsprechende Saugeinrichtung in die Messkammer 1 einsaugen oder mit eine Probe des Mediums enthaltenden Küvetten bestückt werden. In dem Fall bildet die in die Absorptionsmesseinrichtung eingesetzte Küvette die Messkammer 1.
Erfindungsgemäß verlaufen in der Messkammer 1 im Messbetrieb vollständig durch das Medium verlaufende durchstrahlbare Strahlenpfade unterschiedlicher Länge. Dies kann auf sehr einfache und vielfältige Weise durch die Geometrie der Querschnittsfläche der in der Messkammer 1 von der Sendeeinheit 3 durchstrahlten Ebene realisiert werden. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, weist die Messkammer 1 hierzu eine keilförmige Querschnittsfläche auf, in der die Länge L(x) der Strahlenpfade entlang einer senkrecht zu einer Hauptsenderichtung Y der Sendeeinheit 3 verlaufenden Achse X entsprechend einem Öffnungswinkel α der Keilform kontinuierlich ansteigt.
Alternativ kann auch eine stufenförmige Querschnittsfläche eingesetzt werden. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierzu, bei dem hierzu die Austrittsfläche A', über die die Strahlung aus der Messkammer 1 austritt, stufenförmig ausgebildet ist. Alternativ kann natürlich auch die der Austrittsfläche A gegenüberliegende Eintrittsfläche E, über die die Strahlung in die Messkammer 1 eintritt stufenförmig ausgebildet sein, oder es können Eintritts- und Austrittfläche E, A stufenförmig ausgebildet sein.
Da die Geometrie der Messkammer 1 bzw. die Geometrie der Ein- und Austrittflächen E, A zur Erzielung von Strahlenpfaden S unterschiedlicher Länge innerhalb sehr weiter Grenzen frei wählbar ist, können hier auch Geometrien verwendet werden, die eine zusätzliche optische oder mechanische Funktion erfüllen.
Hierzu können beispielsweise gekrümmte, vorzugsweise konvexe oder konkave, Eintritts- und/oder Austrittsflächen E, A verwendet werden, die zugleich eine optische Funktion erfüllen. So dient beispielsweise die in 3 dargestellte in die Messkammer 1 hinein gewölbte Eintrittsfläche E_opt vergleichbar einer Linse zur parallelen Strahlführung.
4 zeigt ein Beispiel für eine Messkammergeometrie mit mechanischer Zusatzfunktion. Dort weisen die Eintrittsfläche E_mech und die Austrittsfläche A_mech jeweils eine zur Mitte der Messkammer 1 hin spitz zulaufende Geometrie auf. Eintrittsfläche E_mech und Austrittsfläche A_mech, können hierzu beispielsweise spitzdach- oder kegelförmig ausgebildet sein. Diese Formen unterstützen und beschleunigen ein Abfließen von eventuell an diesen Flächen anhaftenden Tropfen oder Blasen.
Von den aufgrund der Messkammergeometrie grundsätzlich zur Messung der Absorption zur Verfügung stehenden Strahlenpfaden wird im Messbetrieb eine in Abhängigkeit von einem Messbereich, in dem die Absorption zu messen ist, getroffene vorgegebene Auswahl an Strahlenpfaden als Messpfade M für die Messung genutzt.
Die Auswahl kann beispielsweise mit dem Ziel getroffen werden, einen möglichst großen Messbereich abzudecken. Hierzu umfasst sie Messpfade M deutlich verschiedener Längen L. Vorzugsweise werden hierzu alle zur Verfügung stehenden Strahlenpfade als Messpfade M ausgewählt und verwendet.
5 zeigt zur Erläuterung hierzu das logarithmisch aufgetragene Verhältnis des Betrags von gemessener Strahlungsintensität I zu ausgesendeter Strahlungsintensität I₀ als Funktion des Absorptionskoeffizienten μ des Mediums als schwarze Kurve A für eine Messkammer 1, mit geringer für alle Messpfade identischer Länge, als gestrichelte Kurve B für eine Messkammer 1, mit großer für alle Messpfade identischer Länge, als dunkelgraue Kurve C für eine Messkammer mit keilförmiger Querschnittsgeometrie, in der Messpfade unterschiedlicher Länge verlaufen, und als hellgraue Kurve D, für eine Messkammer 1 mit stufenförmiger Geometrie mit nur einer einzigen Stufe, in der ein Teil der Messpfade eine identische geringe Länge und die übrigen Messpfade eine identische größere Länge aufweisen.
Die Kurven A und B weisen aufgrund der dort jeweils für alle Messpfade gleich geringen bzw. gleich großen Länge einen linearen Verlauf auf, dessen Steigung der jeweiligen Messpfadlänge entspricht. Grundsätzlich ist der Messfehler, der bei der messtechnischen Erfassung von Intensitätsverhältnissen I/I₀ von gemessener Strahlungsintensität I zu ausgesendeter Strahlungsintensität I₀ auftritt, umso größer, je geringer der absorptionsbedingte Unterschied zwischen der ausgesendeten Strahlungsintensität I₀ und der auf der Mess- und Empfangseinheit 5 auftreffenden zu messenden Strahlungsintensität I ist. Der Messfehler nimmt folglich in der gezeigten Darstellung zunächst von oben nach unten ab, bis er dann aufgrund der immer geringer werdenden absoluten Größe der zu messenden Strahlungsintensität I wieder ansteigt. Ursache für diesen erneuten Anstieg ist insb. die bei sehr kleinen zu messenden Strahlungsintensitäten I mit abnehmender Strahlungsintensität I immer geringer werdende mit der Mess- und Empfangseinheit 5 erzielbare Auflösung. Hierdurch ist der Messbereich von Messkammern mit nur einer Messpfadlänge bei kurzer Messpfadlänge (Kurve A) auf große Absorptionskoeffizienten μ und bei großer Messpfadlänge (Kurve B) auf kleine Absorptionskoeffizienten μ beschränkt.
Im Vergleich dazu zeigen die Kurven C und D aufgrund der dort zeitgleich verwendeten unterschiedlichen Messpfadlängen einen deutlich nichtlinearen, über die jeweilige Messkammergeometrie vorgegebenen Verlauf auf. Dabei bewirken die enthaltenen Messpfade mit größerer Länge bereits bei niedrigen Absorptionskoeffizienten μ ein deutlich messbares Absinken der auf die die Mess- und Empfangseinheit 5 insgesamt auftreffenden von dieser gemessenen Strahlungsintensität I. Dies zeigt sich in dem steilen Abfall der Kurven C und D im Bereich kleiner Absorptionskoeffizienten μ. Mit ansteigendem Absorptionskoeffizienten μ nimmt der Einfluss der Messpfade mit größerer Länge aufgrund der immer geringer werdenden dort hindurch dringenden Strahlungsintensität immer weiter ab. D. h. der Anteil der über die längeren Messpfade zur Mess- und Empfangseinheit 5 gelangenden Strahlung an der insgesamt auf die Mess- und Empfangseinheit 5 auftreffenden Strahlungsintensität I nimmt mit zunehmendem Absorptionskoeffizienten μ immer weiter ab. Parallel dazu nimmt der Einfluss der Messpfade mit geringerer Länge aufgrund der dort nach wie vor in messbarem Umfang austretenden mit zunehmendem Absorptionskoeffizienten μ absinkenden Strahlungsintensität I zu.
Für jede Messkammer 1 ergibt sich eine durch die Längen L der Messpfade vorgegebene charakteristische eindeutige nichtlineare Abhängigkeit der gemessenen Strahlungsintensität I bzw. des vorzugsweise logarithmierten Verhältnisses von gemessener Strahlungsintensität I zu ausgesendeter Strahlungsintensität I₀ von den messbaren Absorptionskoeffizienten μ, das anhand der Messkammergeometrie berechnet oder experimentell ausgemessen werden kann. Diese Abhängigkeit wird in einem der Inbetriebnahme vorgeschalteten Kalibrationsverfahren bestimmt und beispielsweise in Form einer Kennlinie in der Absorptionsmesseinrichtung abgelegt. Im nachfolgenden Messbetrieb kann nun von der Messelektronik 7 anhand der bezogen auf die ausgesendete Strahlungsintensität I₀ gemessenen Strahlungsintensitäten I und der Kennlinie der zugehörige Absorptionskoeffizient μ und gegebenenfalls auch weitere daraus ableitbare Eigenschaften des Mediums bestimmt werden.
Werden alle Strahlenpfade als Messpfade ausgewählt und genutzt, so ergibt sich aufgrund der unterschiedlichen Längen der Messpfade der größtmögliche mit der Absorptionsvorrichtung abdeckbare Messbereich. Dieser maximale Messbereich ist deutlich größer als Messbereiche, die mit Absorptionsmesseinrichtungen erzielt werden können, die nur Messpfade einer einzigen vorgegebenen Länge aufweisen.
Da bei der Nutzung dieses maximalen Messbereichs ohnehin eine Linearisierung des Messergebnisses anhand der Kennlinie erfolgt, kann hier auf eine parallele Strahlführung der Strahlung durch die Messkammer 1 hindurch verzichtet werden.
Alternativ kann die Auswahl der Messpfade M durch das Ziel vorgegeben sein, in einem enger begrenzten Messbereich innerhalb des maximalen Messbereichs eine höhere Messgenauigkeit zu erzielen. Dies ist immer dann sinnvoll, wenn der Bereich in dem die Absorptionskoeffizienten μ der zu untersuchenden Medien liegen vorab bekannt ist. Der Bereich kann beispielsweise anhand von Angaben des Anwenders über sein Medium vorgegeben sein. Alternativ kann er aber auch vorzugsweise selbsttätig und vollautomatisch von der Absorptionsmesseinrichtung selbst bestimmt werden. In diesem Fall führt die Messeinrichtung zunächst mit der oben beschriebenen Auswahl an Messpfaden, mit der der maximale Messbereich erzielt wird, eine erste Messung aus. Anhand der hiermit gemessenen Absorptionskoeffizienten μ kann nun ein deutlich engerer diesen Absorptionskoeffizienten μ beidseitig umgebender Messbereich festgelegt werden. Anhand dieses engeren Messbereichs wird nun eine erneute Auswahl der Messpfade getroffen, mit der in diesem eingegrenzten Messbereich die höchste Messgenauigkeit erzielbar ist. Vorzugsweise werden die nachfolgend gemessenen Absorptionskoeffizienten μ überwacht, und die Auswahl der Messpfade aktualisiert sobald die Absorptionskoeffizienten μ an den Rand des jeweils zuletzt zugrunde gelegten eingegrenzten Messbereichs geraten bzw. diesen verlassen.
Um mit den ausgewählten Messpfade M in dem enger begrenzten Messbereich eine höhere Messgenauigkeit zu erzielen, werden aus den insgesamt zur Verfügung stehenden Strahlenpfaden diejenigen ausgewählt, die aufgrund ihrer Länge für diesen begrenzten Messbereich am besten geeignet sind. Die Auswahl erfolgt auch hier vorzugsweise anhand des oben anhand von 5 beschriebenen Verlaufs und der für die verwendete Mess- und Aufnahmeeinheit 5 charakteristischen Abhängigkeit der Messgenauigkeit von der ausgestrahlten Strahlungsintensität I₀ und der im Verhältnis dazu zu messenden Strahlungsintensität I, sowie deren absoluten Größen.
Hierzu kann der maximale Messbereich vorab in Teilmessbereiche unterteilt werden, und die für die Messung innerhalb der einzelnen Teilmessbereiche im Hinblick auf die Messgenauigkeit jeweils optimale Auswahl der Messpfade in der Absorptionsmesseinrichtung in einem Speicher abgelegt werden.
Da die Auswahl bei dieser Betriebsart nicht mehr alle Strahlenpfade umfasst, ist die Absorptionsmesseinrichtung derart ausgebildet, dass die Sendeeinheit 3 Strahlung auf allen Messpfaden durch die Messkammer 1 hindurch sendet, und die Mess- und Empfangseinheit 5, ausschließlich die Strahlungsintensitäten I der auf den jeweils ausgewählten Messpfaden M durch die Messkammer 1 hindurch tretenden Strahlung misst.
Dies kann beispielsweise durch ein – in 1 schematisch dargestelltes – senderseitig vor der Messkammer 1 in den Strahlengang eingesetztes System vorzugsweise elektronisch steuerbarer Blenden 17 erfolgen. Über eine beispielsweise in der Messelektronik 7 integrierte Steuerung der einzelnen Blenden 17 des Systems können beispielsweise die Messpfade M1 zur Messung großer Absorptionskoeffizienten μ, die Messpfade M2 zur Messung mittlerer Absorptionskoeffizienten μ, und die Messpfade M3 zu Messung kleiner Absorptionskoeffizienten μ ausgewählt werden, oder die Messpfade M1, M2 und M3 parallel zur Abdeckung des maximalen Messbereichs verwendet werden. Dabei werden über die Steuerung jeweils diejenigen Blenden 17 geöffnet, durch die die jeweils ausgewählten Messpfade M verlaufen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu können natürlich auch empfängerseitig entsprechende Blenden zwischen der Messkammer 1 und der Mess- und Empfangseinheit 5 in den Strahlengang eingesetzt werden. Diese Ausführungsform ist insb. auch in Verbindung mit spektrometrischen Mess- und Empfangseinheiten 5 zur frequenzabhängigen Intensitätsmessung einsetzbar.
Alternativ kann die Auswahl der Messpfade M auch in der entsprechend ausgebildeten Mess- und Empfangseinheit 5 umgesetzt werden.
Die Mess- und Empfangseinheit 5 kann hierzu beispielsweise in 1 dargestellte zeilen- oder arrayförmig angeordnete einzelne Detektoren 19 umfassen, deren Messergebnisse beispielsweise in der Messelektronik 7 einer getrennten auf deren jeweilige Position bezogenen Weiterverarbeitung unterzogen werden. Hierzu eignen sich beispielsweise Diodenzeilen oder CCD-Chips.
Die Verwendung zeilen- oder arrayförmig angeordneter einzelner Detektoren 19 bietet den zusätzlichen Vorteil, dass mit ihnen eine Überwachung der Absorptionsmesseinrichtung ausführbar ist. Hierzu wird vorab in einer Referenzmessung mit einem in die Messkammer 1 eingebrachten Referenzmedium ein Referenzintensitätsprofil aufgezeichnet, das eine räumliche Verteilung der mit den einzelnen Detektoren 19 gemessenen Intensitäten wiedergibt. Anschließend werden im nachfolgenden Betrieb regelmäßig oder bedarfsabhängig weitere Intensitätsprofile aufgezeichnet, die die dann jeweils vorliegende räumliche Verteilung der mit den einzelnen Detektoren 19 gemessenen Intensitäten wiedergibt. Über einen Vergleich der im Messbetrieb aufgenommenen Intensitätsprofile mit dem Referenzprofil können Zonen identifiziert werden, in denen eine übermäßig hohe oder niedrige Absorption stattfindet. Auf diese Weise können Beeinträchtigungen der Messeinrichtung, die sich lokal begrenzt auf das Absorptionsverhalten innerhalb der Messeinrichtung auswirken von der Absorptionsmesseinrichtung selbsttätig erkannt und angezeigt werden. Beispiele hierfür sind Luftblasen im Medium oder Verschmutzungen, wie z. B. Ablagerungen an der Eintrittsfläche E oder der Austrittfläche A, die jeweils am Ort ihres Auftretens eine verstärkte bzw. reduzierte Absorption bewirken.
Alternativ kann die Messpfadauswahl empfängerseitig über in 2 schematisch eingezeichnete punkt- oder segmentförmige Strahlungsempfänger 21, wie z. B. außen auf der Austrittfläche A mündende über die Austrittsfläche A verteilt angeordnete Glasfasern oder Glasfaserbündel, erfolgen, deren Empfangssignale nachfolgend beispielsweise einer entsprechenden Anzahl Detektoren 23 zugeführt werden, über die eine getrennte auf deren Position bezogene Intensitätsmessung erfolgt. Als Detektoren 23 können auch hier beispielsweise Dioden, CCDs, aber auch Spektrometer eingesetzt werden. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ergeben sich auf diese Weise vier einzeln auswählbare Bereiche, in denen die Messpfade M1, M2, M3, M4 eine durch den ausgewählten Bereich vorgegebene innerhalb des jeweiligen Bereichs gleiche, von Bereich zu Bereich ansteigende Länge aufweisen.
Das oben beschriebene Überwachungsverfahren ist auch bei dieser Variante analog anwendbar.
Eine weitere ebenfalls in 2 dargestellte mögliche Umsetzung der Auswahl der Messpfade M besteht darin, in der Sendeeinheit 3 mehrere beispielsweise in einer Reihe oder in einem Array angeordnete Strahler 25 mit vorzugsweise paralleler Strahlführung vorzusehen, die einzeln zu – bzw. abschaltbar sind. Sofern die zur Erzielung einer hohen Messgenauigkeit in einem begrenzten Messbereich ausgewählten Messpfade M – hier beispielsweise die in 1 gezeigten Messpfade M1, M2 oder M3 – aufgrund der Messkammergeometrie unterschiedliche Längen aufweisen, erfolgt die Bestimmung der Absorptionskoeffizienten μ vorzugsweise ebenfalls gemäß der oben beschriebenen Linearisierung anhand einer vorzugsweise speziell für die jeweils ausgewählten Messpfade aufgezeichneten Kennlinie.
Zusätzlich kann für einzelne oder alle Gruppen von auswählbaren Messpfaden M1, M2, M3, M4 jeweils ein senderseitig und/oder empfängerseitig in den zugehörigen Strahlengang eingesetztes frequenzselektives Filter F vorgesehen werden. Die Filter F können beispielsweise in den zugehörigen Segmenten der Fenster 13 bzw. 15 integriert sein, unmittelbar vor den jeweils zughörigen Detektoren 19, 23 angeordnet sein, oder in die entsprechenden Bereiche der Strahlengänge zwischen der Strahlungsquelle 9 bzw. den Strahlungsquellen 25 und der Eintrittsfläche E in die Messkammer 1 oder zwischen der Austrittfläche A und der Mess- und Empfangseinheit 5 eingesetzt sein. So kann der Filter F für die in 2 dargestellten Messpfade M1 beispielsweise wie hier durch Filter F1 dargestellt zwischen der zugehörigen Strahlenquelle 25 und der Eintrittsfläche E, wie hier durch Filter F2 dargestellt unmittelbar hinter der Austrittfläche A oder wie hier durch Filter F3 dargestellt unmittelbar vor dem zugehörigen Detektor 23 angeordnet sein. Die Verwendung frequenzselektiver Filter F ist insb. dann von Vorteil, wenn Eigenschaften von Medien bestimmt werden sollen, deren Absorptionskoeffizienten μ eine deutliche Frequenzabhängigkeit aufweisen. Vorzugsweise wird für jede auswählbare Gruppe von Messpfaden M1, M2, M3 jeweils ein Filter F vorgesehen, dessen Filterfrequenz an die Länge bzw. die mittlere Länge der Messpfade M der jeweiligen Gruppe und vorzugsweise an die zu erwartende Frequenzabhängigkeit des zu messenden Absorptionskoeffizienten μ angepasst ist.
Bezugszeichenliste

1: Messkammer
3: Sendeeinheit
5: Mess- und Empfangseinheit
7: Messelektronik
9: Strahlenquelle
11: Übertragungssystem
13: Fenster
15: Fenster
17: Blenden
19: Detektor
21: Strahlungsempfänger
23: Detektor
25: Strahler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6956648 B23 [0007]

Claims

Absorptionsmesseinrichtung zur Messung mindestens einer sich im Absorptionsverhalten eines Mediums wieder spiegelnden Eigenschaft des Mediums, insb. eines Absorptionskoeffizienten (μ), mit – einer im Messbetrieb mit dem Medium gefüllten Messkammer (1), – in der vollständig durch das Medium verlaufende als Messpfade (M) nutzbare durchstrahlbare Strahlenpfade unterschiedlicher Länge (L) verlaufen, – einer Sendeeinheit (3), die im Messbetrieb Strahlung auf den Messpfaden (M) durch die Messkammer (1) hindurch sendet, – einer Mess- und Empfangseinheit (5), – die auf den Messpfaden (M) durch die Messkammer (1) hindurch tretende Strahlung empfängt und deren von der Eigenschaft des Mediums und den Längen (L) der Messpfade abhängige Strahlungsintensitäten (I) misst, und – einer Messelektronik (7), die anhand der gemessenen Strahlungsintensitäten (I) und den Längen (L) der Messpfade (M) die Eigenschaft bestimmt.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Messkammer (1) in einer von der Sendeeinheit (3) durchstrahlten Ebene eine keilförmige Querschnittsfläche aufweist, in der die Länge (L) der Strahlungspfade entlang einer senkrecht zu einer Hauptsenderichtung der Sendeeinheit (3) verlaufenden Achse entsprechend einem Öffnungswinkel (α) der Keilform kontinuierlich ansteigt.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Messkammer (1) in einer von der Sendeeinheit durchstrahlten Ebene eine stufenförmige Querschnittsfläche aufweist, in der die Länge (L) der Strahlungspfade entlang einer senkrecht zu einer Hauptsenderichtung der Sendeeinheit (3) verlaufenden Achse stufenförmig ansteigt.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Messkammer (1) eine Eintrittsfläche (E) aufweist, durch die Strahlung der Sendeeinrichtung (3) in die Messkammer (1) eintritt, und eine Austrittsfläche (A) aufweist, durch die die Strahlung aus der Messkammer (1) austritt, und die Eintrittsfläche (E) und/oder die Austrittsfläche (A) eine gekrümmte, insb. eine konvexe oder eine konkave, Fläche ist.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Messkammer (1), insb. deren Eintritts- oder Austrittsfläche (E, A), eine Geometrie aufweist, die eine optische oder mechanische Funktion hat.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, bei der – die Messpfade (M) eine in Abhängigkeit von einem Messbereich, in dem die Absorption zu messen ist, vorgegebene Auswahl an Strahlenpfaden sind, und – die Mess- und Empfangseinheit (5), die von der Absorption im Medium und den Längen (L) der Messpfade abhängigen Strahlungsintensitäten (I) der ausschließlich auf den ausgewählten Messpfaden (M) durch die Messkammer (1) hindurch tretenden Strahlung misst.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 6, bei der – ein begrenzter Messbereich vorgegeben ist, und – die aus den Strahlenpfaden ausgewählten Messpfade (M) diejenigen Strahlenpfade sind, mit denen aufgrund ihrer Längen (L) in diesem begrenzten Messbereich eine hohe Messgenauigkeit erzielt wird.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, bei der – zur Erzielung eines maximalen Messbereichs alle Strahlenpfade ausgewählte Messpfade (M) sind, und – die Eigenschaft anhand der insgesamt über alle Messpfade (M) von der Mess- und Empfangseinheit (5) aufgenommenen Strahlungsintensitäten (I) bestimmt wird.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 8, bei der – in der Absorptionsmesseinrichtung eine Kennlinie abgespeichert ist, die eine für die Messkammer (1) charakteristische durch die Längen (L) der Messpfade vorgegebene nichtlineare Abhängigkeit der auf die Mess- und Empfangseinheit (5) auftreffenden Strahlungsintensität (I) oder des Verhältnissen von auftreffender Strahlungsintensität (I) zu gesendeter Strahlungsintensität (I₀) von den messbaren Absorptionskoeffizienten (μ) wiedergibt, und – der Absorptionskoeffizient (μ) des im Messbetrieb in der Messkammer (1) befindlichen Mediums im Messbetrieb anhand der gemessenen auf die Mess- und Empfangseinheit (5) auftreffenden Strahlungsintensität (I) und der Kennlinie bestimmt wird.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, 6 oder 7, bei der – in den Strahlengang der Strahlenpfade außerhalb der Messkammer (1) ein System steuerbarer Blenden (17) eingesetzt ist, und – über eine Steuerung der Blenden (17) Gruppen von Messpfaden (M1, M2, M3) auswählbar sind, die durch die jeweils geöffnete Blende (17) oder die jeweils geöffneten Blenden (17) verlaufen.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, 6 oder 7, bei der die Mess- und Empfangseinheit (5) zeilen- oder arrayförmig angeordnete einzelne Detektoren (19), insb. Dioden oder CCD's, umfassen, über die eine getrennte auf deren Position bezogene Messung der darauf auftreffenden Strahlungsintensitäten (I) erfolgt.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, 6 oder 7, bei der die Mess- und Empfangseinheit (5) außen auf der Austrittfläche (A) mündende über die Austrittsfläche (A) verteilt angeordnete punkt- oder segmentförmige Strahlungsempfänger (21), insb. Glasfasern oder Glasfaserbündel, aufweist, an die jeweils ein Detektor (23) angeschlossen ist, über den eine auf die Position des zugehörigen Strahlungsempfängers (21) bezogene Messung der darauf auftreffenden Strahlungsintensitäten (I) erfolgt.
Verfahren zur Überwachung einer Messeinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei dem – vorab in einer Referenzmessung mit einem in die Messkammer (1) eingebrachten Referenzmedium ein Referenzintensitätsprofil aufgezeichnet wird, das eine räumliche Verteilung der mit den einzelnen Detektoren (19, 23) gemessenen Strahlungsintensitäten (I) wiedergibt, – im nachfolgenden Messbetrieb regelmäßig oder bedarfsabhängig weitere Intensitätsprofile aufgezeichnet werden, die die dann jeweils vorliegende räumliche Verteilung der mit den einzelnen Detektoren (19, 23) gemessenen Strahlungsintensitäten (I) wiedergeben, und – über einen Vergleich der im Messbetrieb aufgenommenen Intensitätsprofile mit dem Referenzprofil überwacht wird, ob in den aufgenommenen Intensitätsprofile Zonen mit übermäßig hoher oder niedriger Absorption auftreten.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, 6 oder 7, bei der die Sendeeinheit (3) mehrere in einer Reihe oder in einem Array angeordnete Strahler (25), insb. Strahler mit paralleler Strahlführung, umfasst, die in Abhängigkeit von der Auswahl der Messpfade (M) einzeln zu – bzw. abschaltbar sind.
Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, 6 oder 7, bei der – einzelne vorgegebene Gruppen von Messpfaden (M1, M2, M3, M4) auswählbar sind, und – für mindestens eine der Gruppen ein frequenzselektives Filter (F) vorgesehen, dass außerhalb der Messkammer (1) in den zugehörigen Strahlengang eingesetzt ist.
Verfahren zum Betrieb einer Absorptionsmesseinrichtung nach Anspruch 6, bei dem – eine erste Messung mit einer Auswahl an Messpfaden (M) ausgeführt wird, bei der die Messeinrichtung den maximalen Messbereich aufweist, – anhand dieser Messung ein engerer Messbereich festgelegt wird, in dem das Messergebnis der ersten Messung liegt, – anhand dieses engeren Messbereichs eine erneute Auswahl der Messpfade (M) getroffen wird, mit der in diesem eingegrenzten Messbereich die höchste Messgenauigkeit erzielbar ist, und – nachfolgende Messungen anhand dieser für den eingegrenzten Messbereich getroffenen Auswahl an Messpfaden (M) ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Messergebnisse der nachfolgenden Messungen überwacht werden, und die Auswahl der Messpfade (M) aktualisiert wird, sobald die Messergebnisse an den Rand des jeweils zuletzt zugrunde gelegten eingegrenzten Messbereichs geraten oder diesen verlassen.