DE102011009158B3

DE102011009158B3 - Optisches Gasdetektorsystem

Info

Publication number: DE102011009158B3
Application number: DE201110009158
Authority: DE
Inventors: Dr. Tröllsch Arne
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2011-01-22
Filing date: 2011-01-22
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2031-01-23

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Gasdetektorsystem zur Erfassung einer Gaskomponente entlang einer Messstrecke mit einem Sender, der eine Lichtquelle aufweist, die mit einer Optik versehen ist, sodass der Sender einen gerichteten Lichtstrahl emittiert und mit einem Empfänger (9''') der vorgesehen ist, beabstandet zu dem Sender angeordnet zu werden, wobei In dem Empfänger (9''') im Brennpunkt (17) einer Linsenanordnung (13) ein Detektor (19) angeordnet ist. Die Aufgabe, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem die Justierung des Empfängers (9''') relativ zu dem Sender weiter optimiert werden kann, wird dadurch gelöst, dass in dem Empfänger Mittel (33') vorgesehen sind, die angepasst sind, auf die Linsenanordnung (13) treffende Strahlung außerhalb von deren Brennpunkt (17) zu erfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Gasdetektorsystem zur Erfassung einer Gaskomponente entlang einer Messstrecke mit einem Sender, der eine Lichtquelle aufweist, die mit einer Optik versehen ist, sodass der Sender einen gerichteten Lichtstrahl emittiert, mit einem Empfänger, der vorgesehen ist, mit einem Abstand zu dem Sender angeordnet zu werden, wobei der Empfänger ein Gehäuse aufweist, das mit einer Linsenanordnung versehen ist, die eine optische Achse definiert und einen Brennpunkt aufweist, wobei in dem Empfänger ein Detektor vorgesehen ist, der im Brennpunkt der Linsenanordnung angeordnet ist, und wobei Mittel vorgesehen sind, um den Lichtstrahl in einem vorgegebenen Muster über die zu dem Sender weisende Oberfläche der Linsenanordnung zu bewegen.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ausrichten eines optischen Gasdetektorsystems.
Aus dem Stand der Technik sind optische Gasdetektorsysteme bekannt, bei denen ein Sender einen Lichtstrahl mit einer vorgegebenen veränderbaren Wellenlänge emittiert, und in einem großen Abstand zu dem Sender ist ein Detektor angeordnet, mit dem die Intensität des Lichtstrahls erfasst wird, so dass sich ein Intensitätsspektrum ergibt, also die Intensität als Funktion der Wellenlänge gemessen wird. Aus einem derartigen Spektrum kann dann auf das Vorhandensein bestimmter Gaskomponenten bzw. Gasarten im Bereich der Messstrecke geschlossen werden.
Da der Detektor durchaus in einer Entfernung von 10 Meter bis zu 50 Meter, in besonderen Anwendungsfällen auch in einer Entfernung von mehr als 100 Meter vom Sender entfernt angeordnet sein kann, kommt es darauf an, dass Sender und Empfänger exakt zueinander ausgerichtet sind. Zum Ausrichten ist es bekannt, dass zunächst der Empfänger grob zu dem Sender ausgerichtet wird, so dass der im Empfänger enthaltene Detektor zumindest eine geringe Intensität des vom Sender emittierten Lichts erfasst. Anschließend wird mit Hilfe einer Positioniereinrichtung im Sender der daraus emittierte Strahl geringfügig verkippt und die vom Detektor erfasste Intensität erfasst.
Auf der Grundlage der in Abhängigkeit des Verkippungsgrads erfassten Intensität kann dann die Ausrichtung des Senders und des Empfängers weiter optimiert werden.
Aus der WO 2006 0642 56 ist eine Methode zur Ausrichtung eines Gasmesssystem mit einer offenen optischen Messstrecke und einem Sender mit einer Lichtquelle und einem Empfänger bekannt, bei welchem mit Hilfe einer Rotation eines ausgesendeten Laser-Lichtstrahls der Lichtquelle am Sender eine Ausrichtung des Senders vorgenommen wird. Die Rotation des Laser-Lichtstrahls am Sender erfolgt dabei entlang einer Kreisbahn mittels einer Anordnung von Spiegeln und Piezoelementen.
Der Empfänger weist in der Regel eine Linsenanordnung auf, durch die das Licht in den Empfänger fällt, wobei im Brennpunkt der Linsenanordnung der Detektor angeordnet ist.
Durch die zuvor beschriebene Vorgehensweise kann eine vergleichsweise gute, aber noch nicht perfekte Ausrichtung des Empfängers zu dem Sender hergestellt werden, wobei im Wesentlichen die Ausrichtung des Senders im Vordergrund steht. Wenn der Strahl mit Hilfe der im Sender vorhandenen Positioniereinrichtung gemäß einem vorgegebenen Muster über die zu dem Sender gewandte Oberfläche der Linsenanordnung bewegt wird, kommt es zu keiner Änderung der von dem Detektor erfassten Intensität. Dies ergibt sich einfach daraus, dass auch dann, wenn der Lichtstrahl über die Oberfläche der Linsenanordnung bewegt wird, dieser, aufgrund der großen Entfernung zwischen Sender und Empfänger, de facto parallel zur optischen Achse auf die Linsenanordnung auftrifft und daher der einfallende Strahl immer durch den Brennpunkt läuft und damit am gleichen Ort auf dem Detektor auftrifft.
Somit ist es nicht möglich, die Positionierung des Empfängers relativ zu dem Sender weiter zu optimieren.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass der Begriff ”Rotieren” des Lichtstrahls, der von dem Sender emittiert wird, im Sinne der vorliegenden Erfindung so verstanden wird, dass er sich mit einem vorgegebenen Muster periodisch über die Oberfläche der Linsenanordnung bewegt, also entsprechend gegenüber einer Nullstellung ausgelenkt wird. Dabei kann sich der Strahl entlang eines Kreises um die Nullstellung bewegen. Es ist aber auch denkbar, dass nur bestimmte vorgegebene Punkte angesteuert werden. In jedem Fall ist aber die Position, die der Strahl hat, bzw. der Winkel, unter dem er relativ zu der Nullstellung emittiert wird, vorgegeben, so dass es möglich ist, im Detektor die Intensität als Funktion der Auslenkung relativ zu der Nullstellung zu erfassen. Es ist nun aber wünschenswert, einen möglichst großen Anteil des von dem Sender emittierten Lichts auch in dem Detektor zu erfassen, so dass eine noch weitere Optimierung der Justierung über das hinaus wünschenswert ist, was mit der zuvor genannten Vorgehensweise möglich ist. Weiterhin ist es wünschenswert, dass durch diese weitere Justierung eine hohe Toleranz gegen eine Verkippung des Empfängers im Betrieb erreicht wird.
Daher ist es ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Gasdetektorsystem bzw. ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Justierung des Empfängers relativ zu dem Sender weiter optimiert werden kann.
Diese Aufgabe wird vorrichtungsmäßig mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 1 bis 13.
Die Aufgabe zur Justierung eines Empfängers relativ zu einem Sender bei einem optischen Gasdetektorsystem wird durch ein Verfahren zum Ausrichten eines Gasdetektorsystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 15 bis 19.
Dadurch, dass in dem Empfänger Mittel vorgesehen sind, die angepasst sind, auf die Linsenanordnung treffende Strahlung außerhalb von deren Brennpunkt zu erfassen, wird erreicht, dass bei dem Erfassen des eintretenden Lichtstrahls außerhalb des Brennpunkts sich der Ort ändert, an dem das Licht auf den Detektor auftrifft, wenn der Lichtstrahl, der vom Sender kommt, über die zu dem Sender weisende Oberfläche der Linsenanordnung bewegt wird.
Wenn nun der Empfänger nicht korrekt zu dem Sender ausgerichtet ist und der Lichtstrahl beispielsweise kreisförmig oder elliptisch über die Linsenoberfläche bewegt wird, kommt es zu einer Modulation der im außerhalb des Brennpunkts angeordneten Detektor erfassten Intensität. Zusammen mit der Information über das Muster, mit dem der Strahl bewegt bzw. rotiert wird, kann aus dieser Modulation auf die Richtung geschlossen werden, in die der Empfänger nachjustiert werden muss. Wäre der Lichtstrahl hingegen exakt auf der optischen Achse und im Brennpunkt erfasst worden, käme es nicht zu dieser Modulation.
In bevorzugter Weise ist die Lichtquelle in dem Sender als Laser ausgebildet, der sich in einfacher Weise durchstimmen lässt, um dann mit dem Detektor im Empfänger ein Absorptionsspektrum aufnehmen zu können. Außerdem lässt sich mit Hilfe eines Lasers eine sehr lange Messstrecke verwirklichen, da der Strahl sehr stark gebündelt ist. Darüber hinaus wird in bevorzugter Weise als Detektor ein Halbleiterdetektor verwendet.
Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn die Mittel zum Bewegen des von dem Sender emittierten Strahls in dem Sender vorhanden ist. Es ist aber auch denkbar, dass vor der Linsenanordnung eine bewegliche Blende oder eine schaltbare Linse vorgesehen ist.
Es ist in einer ersten Alternative der vorliegenden Erfindung möglich, Mittel vorzusehen, mit denen der Detektor in dem Empfänger entlang der durch die Linsenanordnung definierten optischen Achse bewegt werden kann. Dann kann während des Justiervorgangs der Detektor im Gehäuse einfach verschoben werden, wobei dann der von dem Sender emittierte Lichtstrahl über die Oberfläche der Linsenanordnung ”rotiert”, also nach einem vorgegebenen Muster bewegt wird.
Es ist auch denkbar, dass die Senkrechte der Oberfläche des Detektors in dem Empfänger gegenüber der optischen Achse verkippt ist, wobei ein Justierdetektor vorgesehen ist, der derart angeordnet ist, dass er entlang der optischen Achse auf den Detektor einfallendes und davon reflektierendes Licht erfasst. Dann ist der Justierdetektor ebenfalls außerhalb des Brennpunkts angeordnet, so dass sich bei rotierendem Lichtstrahl der Strahlfleck auf der Oberfläche des Justierdetektors bewegt.
Bei einer derartigen Anordnung ist es weiter bevorzugt, wenn der Justierdetektor derart ausgerichtet ist, dass die Senkrechte der Oberfläche des Justierdetektors gegenüber der Richtung verkippt ist, entlang derer entlang der optischen Achse auf den Detektor fallendes Licht auf den Justierdetektor fällt. Dies bedeutet, dass der Justierdetektor nicht senkrecht zu der Richtung steht, in der Licht auf ihn einfällt, wodurch verhindert wird, dass das einfallende Licht letztlich zurück zu dem Sender reflektiert werden kann.
Schließlich ist es auch denkbar, dass in der Verbindungslinie zwischen der Linsenanordnung und dem Detektor eine optisches Element, beispielsweise ausgebildet als ein beweglicher Spiegel oder als ein bewegliches Prisma oder als ein diffraktives optisches Element angeordnet ist, der so beweglich ist, dass es in die Verbindungslinie bewegt werden, beziehungsweise eingeschwenkt werden kann oder diese freigibt, wobei ein Justierdetektor vorgesehen ist, der derart angeordnet ist, dass er dann den einfallenden Lichtstrahl erfasst, wenn das optische Element Spiegel in die Verbindungslinie bewegt ist, und wobei bei in die Verbindungslinie bewegtem optischem Element die optische Weglänge zwischen Justierdetektor und Linsenanordnung von der optischen Weglänge zwischen Linsenanordnung und Detektor abweicht. Bei einem derartigen Aufbau ist der Justierdetektor ebenfalls außerhalb des Brennpunkts der Linsenanordnung angeordnet, so dass sich auch hier wieder der Strahlfleck über die Detektoroberfläche und gegebenenfalls darüber hinaus bewegt.
Außerdem kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform das Erfassen des Lichtstrahls außerhalb des Brennpunkts auch dadurch erreicht werden, dass temporär oder dauerhaft eine Vorschaltlinse vor die Linsenanordnung gesetzt wird, die nur dann zum Einsatz kommt, wenn der Empfänger gegenüber dem Sender justiert wird. Dadurch wird der Brennpunkt der Kombination von Linsenanordnung und Vorschaltlinse von dem Detektor in Richtung auf die Linsenanordung zu oder von der Linsenanordnung weg verschoben.
Durch eine konvexe oder konkave, plan-konvexe oder plan-konkave Ausführung der Vorschaltlinse, eine positiv oder negative Licht-brechende Gradientenlinse, ein diffraktives Element, eine schaltbare Linse, beispielsweise eine LC-Linse oder einem halbdurchlässigen oder dichroitischen Spiegel kann die Brennweite der Linsenanordnung entweder verlängert oder verkürzt werden, weiterhin kann die Lichtführung und die Lichtintensität mittels der Linsenausführungen oder durch Kombinationen von Linsen in einem Linsensystem nach den Gesetzen der bildgebenden Optik (Licht-Bündelung und Licht-Streuung) gezielt der Messsituation angepasst werden. In einer Ausführung der Vorschaltlinse als halbdurchlässiger oder dichroitischer Spiegel ist es möglich, dass die Vorschaltliste permanent, also auch im Betrieb im optischen Strahlengang verbleiben kann, sodass die Ausrichtung des Empfängers jederzeit auch im Messbetrieb überprüft werden kann, ohne das ein optisches Element für die Überprüfung der Empfängerausrichtung in den optischen Strahlengang eingeschwenkt werden muss. Ein weiterer Vorteil einer permanenten Ausführung ist der, dass keine beweglichen Teile im Empfänger angeordnet sein müssen, die für eine dauerhaften Einsatz konstruktiv robust gegen Umgebungseinflüsse und Erschütterungen gestaltet sein müssen.
In einer besonderen Variante dieser weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorschaltlinse mit Mitteln zum „Rotieren” und/oder Mitteln zur Fokussierung kombiniert. In bevorzugter Weise ist diese Kombination als ein gemeinsames Fokussierelement, umfassend eine schaltbare Linse, beispielsweise eine LC-Linse, beispielsweise in Form eines sogenannten „LC-Shutters”, oder eine Linse aus elektrochromatischen Glas und einer Vorschaltlinse ausgeführt.
Die elektrochromatische Linse oder die LC-Linse lassen sich durch Anlegen von elektrischen Spannungen oder elektrischen Potenzialen hinsichtlich der optischen Licht-Durchlasseigenschaften und der Eigenschaften in Bezug auf Lichtbrechung elektrisch steuern. Dadurch ist es möglich, Teile der Oberfläche der Linse in den optischen Eigenschaften zu verändern, Licht-durchlässig, teilweise Licht-durchlässig oder Licht-undurchlässig zu schalten und damit ein vorbestimmtes örtliches Muster und/oder eine zeitliche Musterabfolge vorbestimmter örtlicher Muster vorbestimmter Lichtdurchlässigkeit zu erzeugen oder eine Veränderung der Lichtbrechung der Linse zu bewirken.
Durch eine Aktivierung und eine Deaktivierung von einzeln, zeilenweise oder spaltenweise ansteuerbaren Segmenten der LC-Linse durch ein Steuerelement wird eine Fokussierung und Defokussierung ermöglicht, die einerseits eine Verkürzung oder Verlängerung der Brennweite der Linsenanordnung bewirkt.
In einer weiteren optionalen Variante kann durch Aktivierung und eine Deaktivierung von LC-Segmenten zusätzlich ein vorgegebenes Muster erzeugt werden, so dass sich ein „Rotieren” ergibt. Daraus ergibt sich eine Möglichkeit, durch Aktivierung und eine Deaktivierung von LC-Segmenten zyklisch im Betrieb die Empfänger-Ausrichtung überprüfen zu können, ohne dass durch manuellen oder automatischen Eingriff zusätzliche Mittel in den Strahlengang eingebracht werden müssen.
Da auf diese Weise die Fokussierung über einen weiten Bereich verändert werden kann, eignet sich diese Variante mit Anordnung der LC-Linse besonders zur Erstjustage oder in Situationen, in denen eine starke Dejustage gegeben ist.
Weiterhin ermöglicht die Variante mit der Anordnung der LC-Linse eine Integration des „Rotierens” zur Justage des Empfängers, d. h. einer der Strahlführung des vom Sender emittierten Lichtstrahles mittels der Anordnung der LC-Linse über die Oberfläche der Linsenanordnung am Empfänger nach einem vorgegebenen Muster abweichend von der der Nullstellung. Somit ist das Fokussierelement mit LC-Linse in Verbindung mit dem Steuerelement ausgebildet, Teile der Oberfläche des Fokussierelementes so zu verändern, dass sich ein vorbestimmtes Muster vorbestimmter Lichtdurchlässigkeit oder eine Musterabfolge vorbestimmter Lichtdurchlässigkeiten ergibt und sich damit ein „Rotieren” eines Lichtstrahls auf einer Kreisbahn oder nach einem vorbestimmten alternativen Bahn- oder Muster-Verlauf ergibt. Dies ist insbesondere vorteilhaft insbesondere für den Fall, dass der Sender nicht zu einem „Rotieren” ausgebildet ist.
Des Weiteren ist es durch die Verwendung elektrochromatische Linsen oder LC-Linsen in einer Anordnung mit einer Vorschaltlinse ermöglicht, selektiv spezielle Farbspektren des Lichts durchzulassen oder zu filtern, so dass sich eine solche Anordnung auch bevorzugt in Messsystemen geeignet ist, in denen, nicht wie bei einem Laser als Lichtquelle, kein im Wesentlichen monochromatisches Licht von der sendenden Lichtquelle abgestrahlt wird.
Des Weiteren wird gemäß Patentanspruch 14 die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ausrichten eines Gasdetektorsystems mit einem Sender, der eine Lichtquelle aufweist, die mit einer Optik versehen ist, so dass der Sender einen gerichteten Lichtstrahl emittiert, mit einem Empfänger, der beabstandet zu dem Sender angeordnet ist, wobei der Empfänger ein Gehäuse aufweist, das mit einer Linsenanordnung versehen ist, die eine optische Achse und einen Brennpunkt festlegt, wobei in dem Empfänger ein Detektor vorgesehen ist, der im Brennpunkt der Linsenanordnung angeordnet ist, und wobei Mittel vorgesehen sind, um den Lichtstrahl in einem vorgegebenen Muster über die zu dem Sender weisende Oberfläche der Linsenanordnung zu bewegen, mit den folgenden Schritten:

– Aussenden eines Lichtstrahls mit dem Sender und Erfassen des ausgesendeten Lichtstrahls an einem Punkt, der außerhalb des Brennpunkts der Linsenanordnung liegt, wobei der Lichtstrahl über die zu dem Sender weisende Oberfläche des Linsenanordnung mit einem vorgegebenen Muster bewegt wird und wobei die Intensität des erfassten Lichts als Funktion des Orts, den der Lichtstrahl auf der zum Sender weisenden Oberfläche der Linsenanordnung einnimmt, erfasst wird, und
– Verändern der Position des Empfängers relativ zu dem Sender, sofern die Änderung der Intensität des erfassten Lichts als Funktion des Orts eine vorgegebene Schwelle überschreitet.

Wie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert, ist es mit diesem Verfahren möglich, die Justierung des Empfängers relativ zum Empfänger weiter zu optimieren, da durch das Erfassen des einfallenden Lichtstrahls außerhalb des Brennpunkts allein durch Bewegen des Lichtstrahls über die zu dem Sender weisende Oberfläche der Linsenanordnung noch eine Information über eine mögliche Fehlausrichtung gewonnen werden kann.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 15 bis 19 beschrieben, wobei hier die im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erwähnten Vorteile erreicht werden.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung an Hand einer Zeichnung erläutert, in der die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt sind, wobei
die 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Gasdetektorsystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
die 2 eine schematische Darstellung eines Empfängers eines Gasdetektorsystems gemäß dem Stand der Technik zeigt,
die 3 eine schematische Darstellung des Empfängers des Gasdetektorsystems aus 1 in einer ersten Ausführungsform zeigt,
die 4 eine zweite alternative Ausführungsform des Empfängers des Gasdetektorsystems aus 1 zeigt,
die 5 eine dritte alternative Ausführungsform des Empfängers des Gasdetektorsystems aus 1 zeigt,
die 6a und 6b eine vierte alternative Ausführungsform des Empfängers des Gasdetektorsystems aus 1 zeigen,
die 7 eine fünfte alternative Ausführungsform des Empfängers des Gasdetektorsystems aus 1 zeigt und
die 8 und 9 den Verlauf der Intensität des vom Detektor erfassten Lichts als Funktion des Orts des einfallenden Strahls auf der zum Sender weisenden Oberfläche der Linsenanordnung zeigen.
In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Gasdetektorsystems 1 schematisch dargestellt, das einen Sender 3 mit einer nicht dargestellten Lichtquelle aufweist, wobei die Lichtquelle in bevorzugter Weise als Laser ausgebildet ist. Der Sender 3 ist mit einer Optik 5 versehen, so dass der von dem Sender 3 emittierte Strahl relativ zu der eigentlichen Strahlachse 7 in einem begrenzten Umfang verkippt werden kann. Insbesondere ist es dadurch möglich, den Strahl zu ”rotieren”, wobei unter dem Begriff ”Rotieren” im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden wird, dass der Strahl gemäß einem vorgegebenen Muster periodisch um die Strahlachse 7 herum bewegt wird. Des Weiteren weist das Gasdetektorsystem 1 einen Empfänger 9 auf, der beabstandet von dem Sender 3 angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen dem Sender 3 und dem Empfänger 9 in einem Entfernungsbereich von 10 m bis zu 50 m, in besonderen Anwendungsfällen auch 100 m und mehr betragen kann und eine Messtrecke 10 definiert. Wie 1 weiter zeigt, ist in dem Empfänger 9 in einem Gehäuse 11 eine Linsenanordnung 13 mit einer im Betrieb zum Sender 3 weisenden Oberfläche 14 vorgesehen, auf die der von dem Sender 3 ausgesandte Lichtstrahl dann auftrifft. Die Linsenanordnung 13 definiert eine optische Achse 15 und weist einen Brennpunkt 17 auf. Im Brennpunkt 17 ist ein Detektor 19 angeordnet, der in bevorzugter Weise als Halbleiterdetektor ausgebildet ist und mit dem die Intensität des auf die Linsenanordnung 13 fallenden Lichts erfasst werden kann. Dazu ist der Detektor 19 mit einer Kontrolleinrichtung 21 verbunden, mit der der Detektor 19 ausgelesen werden kann. Im Normalbetrieb wird die Wellenlänge des von dem Sender 3 ausgestrahlten Lichts verändert und die jeweilige Intensität mit dem im Empfänger 9 angebrachten Detektor 19 erfasst, sodass ein Absorptionsspektrum aufgenommen wird, aus dem auf das Vorhandensein von Gaskomponenten im Bereich entlang der Messstrecke 10 geschlossen werden kann. Hierbei ist es wichtig, dass Sender 3 und Empfänger 9 exakt zueinander ausgerichtet sind.
Wenn, wie dies beim Stand der Technik üblich und in 2 dargestellt ist, der Detektor 19 fest im Brennpunkt 17 der Linsenanordnung 13 angeordnet ist, treffen auf die Oberfläche 14 der Linsenanordnung 13 auftreffende Strahlen unabhängig davon, an welcher Stelle sie vom Sender 3 kommend darauf auftreffen, immer an nahezu derselben Stelle des Detektors 19 auf diesen auf, da aufgrund der großen Entfernung zwischen Sender 3 und Empfänger 9 eine minimale Verkippung des vom Sender 3 emittierten Strahls de facto nichts daran ändert, dass die einfallenden Strahlen parallel zur optischen Achse 15 verlaufen und daher im Brennpunkt 17 zusammentreffen. Wenn der vom Sender 3 ausgesandte Strahl mit Hilfe der Optik 5 über die Oberfläche 14 der Linsenanordnung 13 ”rotiert” wird, also gemäß einem vorgegebenen Muster periodisch über die Oberfläche 14 der Linsenanordnung 13 bewegt wird, kommt es nicht zu einer Veränderung der von dem Detektor 19 erfassten Intensität. Somit ist es beim Stand der Technik nicht möglich, die Ausrichtung des Empfängers 9 relativ zu dem Sender 3 weiter darüber hinaus zu optimieren, dass der Strahl bei allen Positionen, die beim Rotieren durchlaufen werden, vollständig auf die Oberfläche 14 der Linsenanordnung 13 auftrifft. Dazu muss der Empfänger 9 so justiert werden, dass der Detektor 19 mittig zum Brennpunkt 17 angeordnet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher der Empfänger 9 in einem ersten Ausführungsbeispiel in der Weise ausgestaltet, wie dies in 3 dargestellt ist. Dabei ist der Detektor 19 innerhalb des Gehäuses 11 entlang der optischen Achse 15 verschiebbar angeordnet, so dass er, wie durch den Doppelpfeil 23 dargestellt, entlang der optischen Achse 15 zwischen einer ersten Normalstellung (gestrichelt) und einer zweiten Justierstellung (durchgezogene Linie) verschoben werden kann. Während die eigentlichen Messungen in der Normalstellung durchgeführt werden, wird der Detektor 19 während des Justierens in die Justierstellung verfahren, sodass auf die Linsenanordnung 13 auftreffende Strahlung von dem Detektor 19 außerhalb von deren Brennpunkt 17 erfasst wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind also die Mittel, um die auf die Linsenanordnung 13 treffende Strahlung außerhalb des Brennpunkts 17 zu erfassen, dadurch realisiert, dass der Detektor 19 verschiebbar ausgestaltet ist.
Der Empfänger 9 kann so zum Sender 3 ausgerichtet sein, dass die Strahlachse 7 nicht mit der optischen Achse 15 des Empfängers 9 zusammenfällt (siehe 1). Dann tritt, wenn der Detektor 19 in der Justierstellung ist, der in 9 dargestellte Fall ein, wenn der vom Sender 3 emittierte Strahl mit Hilfe der Optik 5 ”rotiert” wird, sodass er einem vorgegebenen Muster folgend periodisch an unterschiedlichen Positionen auf der Oberfläche 14 der Linsenanordnung 13 auftrifft. Wenn eine solche Fehlausrichtung vorliegt und sich der Detektor 19 nicht im Brennpunkt 17 befindet, treffen die Strahlen während des Rotierens nicht immer vollständig auf die Oberfläche des Detektors 19 auf (Punkte 1, 5 und 6 in 9). Dies führt dazu, dass die Intensität, die vom Detektor 19 in der Justierstellung erfasst wird, als Funktion des jeweiligen Punkts in dem Muster, mit dem der Strahl über die Linsenanordnung 13 bewegt wird, moduliert ist. Dies ist im rechten Teil von 9 dargestellt, wo die Intensität als Funktion der Position des Strahls auf der Linsenanordnung dargestellt ist.
Aus der Form der Modulation kann aufgrund der Kenntnis des jeweiligen Auftreffbereiches des Strahls auf der Oberfläche 14 der Linsenanordnung 13 auf die Richtung der Fehlausrichtung geschlossen werden und der Empfänger 9 entsprechend nachjustiert werden. Insbesondere kann der Strahl kreisförmig über die Oberfläche 14 der Linsenanordnung 13 rotiert werden, so dass er unterschiedliche Punkte periodisch durchläuft, die um den Mittelpunkt der Linsenanordnung 13 angeordnet sind. Wenn bei einem bestimmten dieser Punkte eine verminderte Intensität gemessen wird, muss der Empfänger 9 in die Richtung verkippt werden, die durch die Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt der Linsenanordnung 13 und dem Auftreffpunkt des Strahls festgelegt ist, bei dem die reduzierte Intensität auftritt. Bei dem Beispiel aus 9 wäre dies der Punkt 6.
Auf diese Weise wird solange vorgegangen, bis der in 8 dargestellte Fall eintritt. In diesem Fall treffen die Strahlen immer vollständig oder mit gleicher Intensität (Leistung) auf die Oberfläche des Detektors 19 auf, unabhängig davon, an welchem Punkt des Musters, mit dem der Strahl rotiert wird, sich dieser befindet. Dann liegt keine Modulation mehr vor (rechte Hälfte von 8).
Somit ist es möglich, die Justierung des Empfängers 9 weiter zu optimieren, indem während des Rotierens die auf die Linsenanordnung 13 auftreffende Strahlung außerhalb des Brennpunkts 17 erfasst wird, wobei dazu im ersten Ausführungsbeispiel der Detektor 19 entlang der optischen Achse 15 verschoben wird.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 4 dargestellt ist, ist in dem Empfänger 9' neben dem Detektor 19 ein Justierdetektor 25 vorgesehen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Detektor 19 derart angeordnet, dass die Senkrechte 27 zu der Oberfläche des Detektors 19 gegenüber der optischen Achse 15 verkippt ist, so dass auf den Detektor 19 auftreffendes Licht von der optischen Achse 15 weg reflektiert wird. Der Justierdetektor 25 ist derart angeordnet, dass er entlang der optischen Achse 15 auf den Detektor 19 auftreffendes und reflektiertes Licht erfasst. Bei dieser Ausführungsform ist der Detektor 19 wiederum im Brennpunkt 17 der Linsenanordnung 13 angeordnet, so dass sichergestellt ist, dass das von dem Justierdetektor 25 erfasste Licht außerhalb des Brennpunkts 17 erfasst wird.
Damit sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Mittel, um die auf die Linsenanordnung 13 treffende Strahlung außerhalb des Brennpunkts 17 zu erfassen, durch den Justierdetektor 25 realisiert. Dadurch ergibt sich wiederum die gleiche Möglichkeit, die bereits im Zusammenhang mit dem in 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel erläutert worden ist. Zum Justieren des Empfängers 9' wird bei rotierendem, von dem Sender 3 emittierten Strahl, der sich dann über die Oberfläche 14 der Linsenanordnung 13 bewegt, die Intensität aufgenommen, die von dem Justierdetektor 25 erfasst wird. Wenn die Strahlachse 7 und die optische Achse 15 nicht miteinander zusammenfallen, ergibt sich für die von dem Justierdetektor 25 erfasste Intensität wiederum ein Verlauf, wie er in 9 in der rechten Hälfte dargestellt ist. Damit kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Justierung des Empfängers 9' weiter optimiert werden. Des Weiteren ist bei dem in 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Justierdetektor 25 derart angeordnet, dass die Senkrechte 29 der Oberfläche des Justierdetektors 25 gegenüber der Richtung, entlang derer entlang der optischen Achse 15 auf dem Detektor 19 fallendes Licht auf den Justierdetektor 25 fällt, verkippt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass auf den Justierdetektor 25 einfallendes Licht nicht wieder zurück und letztlich auch zurück zu dem Sender 3 reflektiert wird.
Bei dem in 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel eines Empfängers 9'' ist der Detektor 19 wiederum im Brennpunkt 17 der Linsenanordnung 13 angeordnet. Zum Justieren ist darüber hinaus ein Justierdetektor 25' vorgesehen. Schließlich ist in der Verbindungslinie zwischen der Linsenanordnung 13 und dem Detektor 19 ein beweglicher Spiegel 31 vorgesehen, der eine erste, mit gestrichelter Linie dargestellte Stellung und eine zweite, mit durchgezogener Linie dargestellte Justierstellung einnehmen kann. Wenn der Spiegel 31 in der ersten Stellung ist, kann auf die Oberfläche 14 der Linsenanordnung 13 einfallendes Licht ungehindert zum Detektor 19 gelangen, so dass der Spiegel 31 im Normalbetrieb bei der Messung keinen Effekt hat. Zum Justieren wird der Spiegel 31 jedoch in die Justierstellung verschwenkt, so dass er in der Verbindungslinie zwischen Linsenanordnung 13 und Detektor 19 angeordnet ist. Dann wird auf die Linsenanordnung 13 auftreffendes Licht auf den Justierdetektor 25' reflektiert, da dieser derart angeordnet ist, dass er den einfallenden Lichtstrahl erfasst, wenn der Spiegel 31 in die Verbindungslinie bewegt ist. Des Weiteren sind Spiegel 31 und Justierdetektor 25' derart angeordnet, dass die optische Weglänge zwischen Justierdetektor 25' und Linsenanordnung 13 von dem Abstand zwischen Linsenanordnung 13 und Brennpunkt 17 abweicht. Das bedeutet, dass die Summe aus den Abständen zwischen Linsenanordnung 13 und Spiegel 31 in der Justierstellung sowie zwischen Spiegel 31 in der Justierstellung und Justierdetektor 25' abweicht von dem Abstand zwischen Linsenanordnung 13 und Brennpunkt 17. Durch diesen Aufbau ist wiederum verwirklicht, dass der Justierdetektor 25' das auf die Linsenanordnung 13 einfallende Licht an einem Ort erfasst, der von dem Brennpunkt 17 der Linsenanordnung 13 abweicht. Damit kann auch hier wieder in der Weise vorgegangen werden, wie dies bereits im Zusammenhang mit den 3 und 4 beschrieben worden ist, da sich auch hier der Punkt, an dem der Strahl auf den Justierdetektor 25 trifft, dann ändert, wenn der Strahl über die Oberfläche 14 der Linsenanordnung rotiert wird.
Bei dem in den 6a und 6b dargestellten vierten Ausführungsbeispiel eines Empfängers 9''' ist eine Vorschaltlinse 33', 33'' vorgesehen, die während des Justierens des Empfängers 9''' vor die Linsenanordnung 13 geschaltet bzw. dort angebracht wird.
Das führt dazu, dass mit montierter Vorschaltlinse 33', 33'' der Detektor 19 nicht mehr im Brennpunkt der in diesem Fall aus Vorschaltlinse 33', 33'' und Linsenanordnung 13 gebildeten Anordnung ist und, dass auf die Linsenanordnung 13 bzw. die Vorschaltlinse 33', 33'' treffende Strahlung außerhalb des Brennpunkts erfasst wird.
Unter dem Begriff einer Vorschaltlinse ist im Sinne der vorliegenden Erfindung dabei auch eine Kombinationen von mehreren Linsen in einem Linsensystem mit umfasst.
In der 6a ist die Vorschaltlinse 33' plan-konvex ausgebildet.
Es ergibt sich mit einer Verkürzung der Brennweite ein Brennpunkt 17', die von dem Brennpunkt 17 abweicht, den die Linsenanordnung 13 ohne die Vorschaltlinse 33' hat, wobei sich der Brennpunkt 17' an eine Position zwischen der Linsenanordnung 13 und den Detektor 19 verschiebt, Die Ausrichtung des nun auf dem Detektor 19 erfassten Bildes ist identisch mit der Ausrichtung des Bildes, das der Detektor 19 ohne die Vorschaltlinse 33' erfasst.
In der 6b ist die Vorschaltlinse 33'' plan-konkav ausgebildet. Es ergibt sich eine Verlängerung der Brennweite die von dem Brennpunkt 17 abweicht, den die Linsenanordnung 13 ohne die Vorschaltlinse 33'' hat, wobei sich der Brennpunkt 17' in Bezug zur Linsenanordnung 13 an eine Position hinter den Detektor 19 verschiebt. Die Ausrichtung des nun auf dem Detektor 19 erfassten Bildes ist nicht identisch mit der Ausrichtung des Bildes, das der Detektor 19 ohne die Vorschaltlinse 33'' erfasst. Das vom Detektor 19 erfasste Bild steht nun auf dem Kopf.
Damit kann auch hier zur Ermittlung der Empfänger-Verkippung und zur Feststellung der Empfänger-Dejustage in einer ähnlichen Weise vorgegangen werden, wie bereits im Zusammenhang mit den 3, 8 und 9 beschrieben.
Aus den 6a und 6b ist ersichtlich, dass sich, angepasst an die Messaufgabe und die räumlichen Gegebenheiten im Gehäuse 11 des Empfängers 9''' durch die Wahl der Linsenform (konvex, konkav, plan-konvex, plan-konkav) oder eines Linsensystems und auch Kombinationen vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten zur Verschiebung des Brennpunktes 17 ergeben. Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit ergibt sich noch daraus, dass die Vorschaltlinse 33', 33'' sowohl vor die Linsenanordnung 13, bevorzugt außerhalb des Gehäuses 11, in Richtung zum Sender 3 angeordnet werden kann, aber ebenfalls zwischen der Linsenanordnung 13 und dem Detektor 19, bevorzugt innerhalb des Gehäuses 11, angeordnet werden kann, jeweils angepasst an die räumlichen Gegebenheiten im Gehäuse 11 und die bestmögliche Gestaltung zur Vermeidung von Abbildungsfehlern und Lichtverlust, da durch Abbildungsfehler und Lichtverlust die Messempfindlichkeit des Gasdetektorsystems 1 (1) nachteilig beeinflusst wird.
Ob in der praktischen Ausführung eine Anordnung durch den Einschub einer Vorschaltlinse 33', 33'' eine Brennweitenverkürzung oder eine Brennweitenverlängerung gewählt wird, ist im Wesentlichen wegen der Ausrichtung des Bildes von Bedeutung, da dieser Umstand beim „Rotieren” des Strahles bei der Zuordnung des vom Detektor erfassten Bildes zur Verkippung des Empfängers 9''' bei der darauf basierenden Ausrichtung des Empfängers 9''' durch die Kontrolleinrichtung 21 (1) berücksichtigt werden muss, um nicht unter falschen Annahmen durch die Ausrichtung selbst eine weitere Dejustage zu bewirken.
Bei dem in der 7 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel eines Empfängers 9'''' ist eine Vorschaltlinse 33 in Kombination gemeinsam mit einer LC-Linse 330 als ein Fokussierelement 333 vorgesehen, das vor der Linsenanordnung 13 dort angeordnet ist. Die Ausführung nach dieser 7 entspricht im Wesentlichen der Ausführung nach 6, wobei der Strahlverlauf des in das Gehäuse 11 eintretenden Lichts in dieser 7 nicht mit eingezeichnet ist. Im Unterschied zur Ausführung nach der 6 ist das Fokussierelement 333 dauerhaft, auch während des Messbetriebs vor dem Empfänger 9'''' angeordnet. Das Fokussierelement 333 ist mit Hilfe von Steuerleitungen 335 mit einem Steuerelement 334 verbunden, welches ausgebildet ist, über elektrische Steuersignale, bestimmte Bereiche der LC-Linse 330 in dem Fokussierelement 333 zu aktivieren oder zu deaktivieren, so dass sich eine Veränderung der Lichtbrechung in der LC-Linse 330 und damit der Fokussierung des Fokussierelementes 333 ergibt. Durch die mittels dieser Aktivierung veränderte Lichtbrechung des Fokussierelementes 333 ergibt sich ein Einstellbereich für die Brennweite der Anordnung aus Fokussierelement 333 und Linsenanordnung 13, wobei sich für den Brennpunkt 17', 17'' Positionen ergeben, die von dem Brennpunkt 17 abweichen, den die Linsenanordnung 13 zusammen mit der Vorschaltlinse 33 ohne die Aktivierung des Fokussierelementes 333 hat. Das führt dazu, dass mit aktiviertem Fokussierelement 333 der Detektor 19 nicht mehr im Brennpunkt der in diesem Fall aus Fokussierelement 333 und Linsenanordnung 13 gebildeten Anordnung erfasst wird. Damit kann auch mittels des Fokussierelementes 333 zur Erfassung der Empfänger-Verkippung und zu einer darauf basierenden Empfängerausrichtung in ähnlicher Weise vorgegangen werden, wie bereits im Zusammenhang mit den 3, 6a, 6b 8 und 9 beschrieben, mit dem Unterschied, dass das Fokussierelement 333 auch im Messbetrieb im Gasdetektorsystem 1 (1) verbleiben kann. Im Messbetrieb kann durch eine zyklische Aktivierung/Deaktivierung der LC-Linse 333 in regelmäßigen zeitlichen Abständen die Empfängerausrichtung überprüft werden und eine entsprechende Statusmeldung über die Kontrolleinrichtung 21 (1) ausgegeben werden.
Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung, beim Ausrichten eines Gasdetektorsystems 1 (1) mit einem Sender 3, der eine Lichtquelle aufweist, die mit einer Optik 5 versehen ist, so dass der Sender einen gerichteten Lichtstrahl emittiert, und mit einem Empfänger 9, 9', 9'', 9''', 9'''' der beabstandet zu dem Sender 3 angeordnet ist, wie folgt vorzugehen. Mit dem Sender 3 wird ein Lichtstrahl ausgesandt, der an einem Punkt erfasst wird, der außerhalb des Brennpunkts 17 der Linsenanordnung 13 innerhalb des Empfängers 9, 9', 9'', 9''', 9'''' liegt. Dabei wird der Lichtstrahl während des Aussendens mit einem vorgegebenen Muster über die zu dem Sender 3 weisende Oberfläche der Linsenanordnung 13 bewegt. Während dieser Bewegung wird die Intensität des erfassten Lichts als Funktion des Orts, den der Lichtstrahl auf der zum Sender 3 weisenden Oberfläche der Linsenanordnung 13 einnimmt, erfasst (siehe 8 und 9). In Abhängigkeit des Verlaufs dieser Intensität als Funktion des Orts kann die Position des Empfängers 9, 9', 9'', 9''', 9'''' relativ zu dem Sender 3 verändert werden, wobei dies davon abhängig ist, ob eine Änderung der Intensität des erfassten Lichts als Funktion des Orts eine vorgegebene Schwelle überschreitet. Somit kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die Justierung von Sender 3 und Empfänger 9, 9', 9'' 9''', 9'''' weiter optimiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Gasdetektorsystem
3: Sender
5: Optik
7: Strahlachse
9: Empfänger
11: Gehäuse
13: Linsenanordnung
14: Oberfläche
15: optische Achse
17: Brennpunkt
19: Detektor
21: Kontrolleinrichtung
23: Detektor-Verschiebung
25: Justierdetektor
27: Senkrechte
29: Senkrechte der Oberfläche des Justierdetektors
31: Spiegel
33: Vorschaltlinse
330: LC-Linse
333: Fokussierelement
334: Steuerelement
335: Steuerleitungen

Claims

Gasdetektorsystem (1) zur Erfassung einer Gaskomponente entlang einer Messstrecke mit einem Sender (3), der eine Lichtquelle aufweist, die mit einer Optik (5) versehen ist, so dass der Sender (3) einen gerichteten Lichtstrahl emittiert, mit einem Empfänger (9, 9', 9'', 9''', 9''''), der vorgesehen ist, beabstandet zu dem Sender (3) angeordnet zu werden, wobei der Empfänger (9, 9', 9'', 9''') ein Gehäuse (11) aufweist, das mit einer Linsenanordnung (13) versehen ist, die eine optische Achse (15) definiert und einen Brennpunkt (17) aufweist, wobei in dem Empfänger (9, 9', 9'', 9''', 9'''') ein Detektor (19) vorgesehen ist, der im Brennpunkt der (17) Linsenanordnung (13) angeordnet ist, und wobei Mittel vorgesehen sind, um den Lichtstrahl in einem vorgegebenen Muster über die zu dem Sender weisende Oberfläche (14) der Linsenanordnung (13) zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die angepasst sind, auf die Linsenanordnung (13) treffende Strahlung außerhalb des Brennpunkts (17) zu erfassen.
Gasdetektorsystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle als Laser ausgebildet ist.
Gasdetektorsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Detektor (19) als Halbleiterdetektor ausgebildet ist.
Gasdetektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sender (3) die Mittel zum Bewegen des Lichtstrahls über die zu dem Sender (3) weisende Oberfläche (14) der Linsenanordnung (13) aufweist.
Gasdetektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Detektor (19) entlang der optischen Achse (15) relativ zu der Linsenanordnung (13) verschiebbar in dem Gehäuse (11) gehaltert ist.
Gasdetektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Senkrechte (27) der Oberfläche des Detektors (19) gegenüber der optischen Achse (15) verkippt ist und wobei ein Justierdetektor (25) vorgesehen ist, der derart angeordnet ist, dass er entlang der optischen Achse (15) auf den Detektor (19) einfallendes Licht erfasst.
Gasdetektorsystem (1) nach Anspruch 6, wobei die Senkrechte (27) der Oberfläche des Justierdetektors (25) gegenüber der Richtung, entlang derer entlang der optischen Achse (15) auf den Detektor (19) fallendes Licht auf den Justierdetektor (25) fällt, verkippt ist.
Gasdetektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zwischen der Linsenanordnung (13) und dem Detektor (19) ein optisches Element (31) angeordnet ist, das so beweglich ist, dass es in die Verbindungslinie zwischen Einstrittslinsenanordnung und Detektor (19) bewegt werden kann oder diese frei gibt, wobei ein Justierdetektor (25') vorgesehen ist, der derart angeordnet ist, dass er dann den einfallenden Lichtstrahl erfasst, wenn das optische Element (31) in die Verbindungslinie bewegt ist, und wobei bei in die Verbindungslinie bewegtem optischen Element (31) die optische Weglänge zwischen Justierdetektor (25') und Linsenanordnung (13) von der optischen Weglänge zwischen Linsenanordnung (13) und Detektor (19) abweicht.
Gasdetektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 wobei eine Vorschaltlinse (33', 33'') vorgesehen ist, die vor oder hinter die Linsenanordnung (13) gesetzt werden kann, um den Brennpunkt (17', 17'') der Kombination von Linsenanordnung (13) und Vorschaltlinse (33', 33'') vom Detektor (19) in Richtung auf die Linsenanordnung (13) zu oder von der Linsenanordnung (13) weg zu verschieben.
Gasdetektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Fokussierelement (333) vor oder hinter der Linsenanordnung (13) angeordnet ist, das ausgebildet ist, den Brennpunkt (17', 17'') der Kombination von Linsenanordnung (13) und Fokussierelement (333) vom Detektor (19) in Richtung auf die Linsenanordnung (13) zu oder von der Linsenanordnung (13) weg zu verschieben.
Gasdetektorsystem (1) nach Anspruch 10, wobei das Fokussierelement (333) als eine Kombination aus einer Vorschaltlinse (33) und einer schaltbaren Linse (330) ausgebildet ist.
Gasdetektorsystem (1) nach Anspruch 11, wobei das Fokussierelement (333) ausgebildet ist, den Brennpunkt (17', 17'') der Kombination von Linsenanordnung (13) und Vorschaltlinse (33) vom Detektor (19) in Richtung auf die Linsenanordnung (13) zu oder von der Linsenanordnung (13) weg zu verschieben.
Gasdetektorsystem (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Fokussierelement (333) ausgebildet ist, Teile der Oberfläche des Fokussierelementes (333) so zu verändern, dass sich ein vorbestimmtes Muster vorbestimmter Lichtdurchlässigkeit oder eine Musterabfolge vorbestimmter Lichtdurchlässigkeiten ergibt.
Verfahren zum Ausrichten eines Gasdetektorsystems (1) mit einem Sender (3), der eine Lichtquelle aufweist, die mit einer Optik (5) versehen ist, so dass der Sender (3) einen gerichteten Lichtstrahl emittiert, mit einem Empfänger (9, 9', 9'', 9''', 9''''), der beabstandet zu dem Sender angeordnet ist, wobei der Empfänger (9, 9', 9'', 9''', 9'''') ein Gehäuse (11) aufweist, das mit einer Linsenanordnung (13) versehen ist, die eine optische Achse (15) und einen Brennpunkt (17) festlegt, wobei in dem Empfänger (9, 9', 9'', 9''') ein Detektor (19) vorgesehen ist, der im Brennpunkt (17) der Linsenanordnung (13) angeordnet ist, und wobei Mittel vorgesehen sind, um den Lichtstrahl in einem vorgegebenen Muster über die zu dem Sender (3) weisende Oberfläche (14) der Linsenanordnung (13) zu bewegen, mit den folgenden Schritten: – Aussenden eines Lichtstrahls mit dem Sender (3) und Erfassen des ausgesendeten Lichtstrahls an einem Punkt, der außerhalb des Brennpunkts (17) der Linsenanordnung (13) liegt, wobei der Lichtstrahl über die zu dem Sender (3) weisende Oberfläche (14) der Linsenanordnung (13) mit einem vorgegebenen Muster bewegt wird und wobei die Intensität des erfassten Lichts als Funktion des Orts, den der Lichtstrahl auf der zum Sender (3) weisenden Oberfläche (14) der Linsenanordnung (13) einnimmt, erfasst wird, und – Verändern der Position des Empfängers (9) relativ zu dem Sender (3), sofern die Änderung der Intensität des erfassten Lichts als Funktion des Orts eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Detektor (19) vordem Aussenden des Lichtstrahls entlang der optischen Achse (15) relativ zu der Linsenanordnung (13) verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Senkrechte (27) der Oberfläche des Detektors (19) gegenüber der optischen Achse (15) verkippt ist und wobei der ausgesendete Lichtstrahl von einem Justierdetektor (25) erfasst wird, der derart angeordnet ist, dass entlang der optischen Achse (15) auf den Detektor (19) einfallendes Licht auf den Justierdetektor (25) fällt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei zwischen der Linsenanordnung (13) und dem Detektor (19) ein optisches Element (31) beweglich angeordnet ist, das so beweglich ist, dass es in die Verbindungslinie zwischen Linsenanordnung (13) und Detektor (19) bewegt werden kann oder diese frei gibt, wobei ein Justierdetektor (25') vorgesehen ist, der derart angeordnet ist, dass er dann den einfallenden Lichtstrahl erfasst, wenn das optische Element (31) in die Verbindungslinie bewegt ist, wobei bei in die Verbindungslinie bewegtem optischen Element (31) die optische Weglänge zwischen Justierdetektor (25') und Linsenanordnung (13) von der optischen Weglänge zwischen Linsenanordnung (13) und Detektor (19) abweicht, und wobei das optische Element (31) während des Aussendens des Lichtstrahls in die Verbindungslinie bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei während des Aussendens des Lichtstrahls eine Vorschaltlinse (33) vor die Linsenanordnung (13) gesetzt wird, um den Brennpunkt (17', 17'') der Kombination von Linsenanordnung (13) und Vorschaltlinse (33) von dem Detektor (19) in Richtung auf die Linsenanordnung (13) zu oder von der Linsenanordnung (13) weg zu verschieben.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei während des Aussendens des Lichtstrahls ein Fokussierelement (333) aktiviert wird, um den Brennpunkt (17', 17'') der Kombination von Linsenanordnung (13) und Fokussierelement (333) von dem Detektor (19) in Richtung auf die Linsenanordnung (13) zu der von der Linsenanordnung (13) weg zu verschieben.