DE102011081326A1 - Optischer Sensor, insbesondere zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in wässrigen Lösungen mittels einer Fluoreszenzmessung - Google Patents

Optischer Sensor, insbesondere zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in wässrigen Lösungen mittels einer Fluoreszenzmessung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen optischer Sensor, insbesondere zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in wässrigen Lösungen mittels einer Fluoreszenzmessung, umfassend einen, ein sensitives Element (10, 14) enthaltenden Sensorkopf (9, 13), an welchen sich ein Gehäuse (8) anschließt, das eine Sensorelektronik (11) enthält, wobei das sensitive Element (10, 14) von einem optischen Sender (4) mit Licht angestrahlt wird und eine von dem sensitiven Element (10, 14) zurückgestrahlte Lichtcharakteristik von einem optischen Empfänger (5) detektiert und der Sensorelektronik (11) ausgewertet wird. Bei einem optischen Sensor, dessen Herstellung vereinfacht ist, sind der Sensorkopf (9, 13) und das Gehäuse (8) trennbar ausgebildet, wobei verschiedene Sensorköpfe (9, 13) mit unterschiedlichen sensitiven Elementen (10, 14) mit dem, die Sensorelektronik (11) enthaltenden Gehäuse (8) verbindbar sind und die Sensorelektronik (11) die, von den unterschiedlichen sensitiven Elementen (10, 14) generierten Lichtcharakteristiken auswertet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor, insbesondere zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in wässrigen Lösungen mittels einer Fluoreszenzmessung, umfassend einen, ein sensitives Element enthaltenen Sensorkopf, an welchem sich ein Gehäuse anschließt, das eine Sensorelektronik enthält, wobei das sensitive Element von einem optischen Sender mit Licht angestrahlt wird und eine, von dem sensitiven Element zurückgestrahlte Lichtcharakteristik von einem optischen Empfänger detektiert und der Sensorelektronik ausgewertet wird.
  • Aus der EP 2 295 953 A1 ist eine Einrichtung zum Messen von Stoffkonzentrationen in Lösungen auf Basis einer Fluoreszenzmessung bekannt, bei welcher ein optischer Sensor lösbar mit einer baulich kompakten Messeinheit verbunden ist. Der optische Sensor weist einen Sensorkopf auf, der untrennbar mit einem Gehäuse verbunden ist, welches eine Signalauswerteelektronik enthält. Das Gehäuse umfasst außerdem eine Lichtquelle, die eine Anregungsstrahlung in eine zu untersuchende Flüssigkeit ausstrahlt. Mit dieser Anregungsstrahlung wird ein, in dem Sensorkopf enthaltenes sensitives Element angeregt, das in dem zu untersuchenden Medium angeordnet ist. Dieses sensitive Element strahlt das Licht in Abhängigkeit von der Stoffkonzentration zurück.
  • Die von dem sensitiven Element zurück gestrahlte Fluoreszenzstrahlung wird durch eine Detektoreinheit aufgenommen und an die Sensorelektronik weitergeleitet. Je nach Eigenschaften des sensitiven Elementes reagiert der optische Sensor auf unterschiedliche Teilchenkonzentrationen mit unterschiedlichen Lichtintensitäten, -frequenzen oder Abklingkurven.
  • Aus der WO 2007/014539 A1 ist eine Kappe für den Einsatz mit optischen Sensoren bekannt, wobei die Kappe auswechselbar zu einem Anschlussstück ausgebildet ist, welches optische oder optoelektronische Bauelemente enthält. Das sensitive Element, welches zur Messung von physikalischen bzw. chemischen Parametern verwendet wird, ist dabei in der Kappe angeordnet. Um sicherzustellen, dass immer das richtige sensitive Element an dem dazu passenden Anschlussstück befestigt wird, sind die Kappe und das Anschlussstück durch komplementäre Kodierungsmöglichkeiten gegen Vertauschen geschützt.
  • Bei diesen Anordnungen ist es von Nachteil, dass für jeden Messparameter ein eigener Sensor entwickelt und gefertigt werden muss, was einen hohen Produktionsaufwand nach sich zieht.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen optischen Sensor anzugeben, dessen Herstellung vereinfacht ist.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Sensorkopf und das Gehäuse trennbar ausgebildet sind, wobei verschiedene Sensorköpfe mit unterschiedlichen sensitiven Elementen mit dem, die Sensorelektronik enthaltenden Gehäuse verbindbar sind und die Sensorelektronik die, von den unterschiedlichen sensitiven Elementen generierten Lichtcharakteristiken auswertet. Dies hat den Vorteil, dass eine einzige Sensorelektronik für verschiedene, von unterschiedlichen sensitiven Elementen ermittelten Messparametern genutzt werden kann. Dadurch wird die Herstellung des optischen Sensors vereinfacht, da die Sensorelektronik für alle Sensorköpfe gleich ausgebildet ist, obwohl die Sensorköpfe unterschiedliche sensitive Elemente enthalten. Somit kann mit derselben Sensorelektronik die Konzentration von Ionen oder Molekülen, beispielsweise von Sauerstoff, Chlor, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Nitrat, Ammonium, Phosphat, Natrium, Kalium, Chlorid oder Chlorhaltige chemische Verbindungen, oder auch der pH-Wert gemessen werden, ohne dass Veränderungen an der Sensorelektronik vorgenommen werden müssen. Die Sensorelektronik muss lediglich hinsichtlich der Software aufgerüstet werden, um die Lichtcharakteristiken, die von der jeweiligen sensitiven Schicht ausgesendet wird, genau auswerten zu können. Das Gehäuse mit der Sensorelektronik kann somit in großen Stückzahlen gefertigt werden und erst am Ende des Herstellungsprozesses mit dem, das gewünschte sensitive Element enthaltenden Sensorkopf verbunden werden.
  • Vorteilhafterweise sind der Sensorkopf und das Gehäuse über eine Standardschnittstelle optisch und mechanisch miteinander verbunden. Eine solche Standardschnittstelle weist den Vorteil auf, dass eine einfache Befestigung oder Auswechslung des Sensorkopfes möglich ist. Somit kann auch ein Nutzer des optischen Sensors jederzeit den Sensorkopf an dem Gehäuse anbringen, mit welchem ein gewünschter Messparameter gemessen werden kann. Es ist zwar notwendig, dass unterschiedliche Sensorköpfe, die mit den verschiedenen sensitiven Elementen ausgestattet sind, vorhanden sind, diese können aber bei Bedarf einfach an dem Gehäuse mit der Sensorelektronik angebracht werden. Die Vorhaltung von einer Vielzahl verschiedenster optischer Sensoren entfällt. Aufgrund der Verwendung der Standardschnittstelle ist eine einfache Auswechslung des Sensorkopfes möglich.
  • In einer Ausgestaltung ist der Sensorkopf kappenähnlich ausgebildet. Die kappenähnliche Ausbildung ermöglicht einen ausreichenden Schutz des, in der stabilen Kappe enthaltenen sensitiven Elementes vor äußeren Einflüssen. Darüber hinaus kann die Kappe auch einfach manuell gehandhabt werden, ohne dass eine mechanische Beeinflussung des sensitiven Elementes in dem Sensorkopf auftritt.
  • In einer Variante weist der kappenähnlich ausgebildete Sensorkopf oder das Gehäuse ein Dichtelement auf, welches die Standardschnittstelle gegen die Umgebung abdichtet. Damit wird sichergestellt, dass kein Messmedium in den optischen Sensor eindringen und das sensitive Element verunreinigen kann.
  • In einer Weiterbildung ist das sensitive Element als sensitive Schicht ausgebildet. Diese Ausbildung ermöglicht einen konstruktiv kleinen Sensorkopf.
  • In einer Variante enthält das Gehäuse den optischen Sender und den optischen Empfänger, welche mit der Sensorelektronik verbunden sind, wobei die Sensorelektronik einen, Messdaten und/oder Kennlinien der Lichtcharakteristiken der unterschiedlichen sensitiven Elemente enthaltenden Speicher aufweist. Somit können neue Messparameter jederzeit der Sensorelektronik bekannt gemacht werden, indem deren Lichtcharakteristik in dem Speicher abgelegt wird. War die Sensorelektronik bisher nur für die Erkennung von Sauerstoff bzw. Wasserstoff ausgerüstet, so kann beispielsweise jederzeit die entsprechende Lichtcharakteristik für die Konzentrationsmessung von Chlor in den Speicher eingebracht werden, wodurch der Einsatzbereich des, die Sensorelektronik enthaltenen Gehäuses jederzeit vergrößert werden kann.
  • Vorteilhafterweise ist die Sensorelektronik das sensitive Element im Sensorkopf selbsterkennend ausgebildet. In einem Kalibrier- oder Initialisierungsschritt steuert die Sensorelektronik den optischen Sender an, welcher Licht auf das sensitive Element ausstrahlt. Das zurück gestrahlte Licht wird wieder der Sensorelektronik zugeführt, welche den Messparameter, der zu bestimmen ist, automatisch erkennt. Anschließend wird in der Sensorelektronik ein, dem bestimmten Messparameter entsprechendes Auswerteverfahren selektiert, mit welchem die anschließenden Konzentrationsmessverfahren ausgeführt werden.
  • In einer Ausführungsform ist der optische Sender zur Ausstrahlung von Licht durch die Sensorelektronik anregbar, wobei die von dem sensitiven Element zurück gestrahlte Lichtcharakteristik vom optischen Empfänger an die Sensorelektronik weitergeleitet wird, welche zur Erkennung des sensitiven Elementes die Lichtcharakteristik mit den abgespeicherten Messdaten und/oder Kennlinien vergleicht. Somit ist die Sensorelektronik nicht nur in der Lage den Messparameter automatisch zu erkennen, sondern kann auch mehrere Messparameter verarbeiten. Für eine Vielzahl von Sensoren wird bei dieser Ausgestaltung nur eine einzige Sensorelektronik benötigt.
  • In einer Weiterbildung umfassen die abgespeicherten Messdaten Lichtintensitäten und/oder Lichtfrequenzen und die Kennlinien Abklingkurven der Lichtintensität des zurückgestrahlten Lichtes. Aufgrund dieser spezifischen Lichtcharakteristiken ist es für die Sensorelektronik sehr einfach zu erkennen, welches sensitive Element in der auf das Gehäuse aufgesetzten Kappe enthalten ist und welcher Messparameter für die optische Konzentrationsmessung ausgewertet werden soll.
  • In einer Ausgestaltung besitzt die Sensorelektronik eine Stromquelle. Dadurch wird gewährleistet, dass ein so ausgestatteter Sensor autark an beliebigen Orten eingesetzt werden kann.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
  • 1: Prinzipaufbau eines, für optische Konzentrationsmessungen bestimmten optischen Sensors,
  • 2: eine Ausführungsform für einen erfindungsgemäßen optischen Sensor.
  • In 1 ist ein Prinzipaufbau eines, für optische Konzentrationsmessungen bestimmten optischen Sensors dargestellt, wobei die Konzentration mittels einer Fluoreszenzmessung bestimmt wird. Dabei ist in dem optischen Sensor 1 eine fluoreszierende Schicht als sensitives Element 2 angeordnet, die in einem, nicht weiter dargestelltem, zu untersuchenden Medium angeordnet ist. Bei dem zu untersuchendem Medium kann es sich um wässrige Lösungen, wie beispielsweise Trink- oder Brauchwasser handeln, wobei ein, in dem Medium zu untersuchender Stoff sich in der fluoreszierenden Schicht 2 anlagert. Der optische Sensor 1 umfasst eine Stromquelle 3, die einen optischen Sender 4, beispielsweise eine LED, mit Energie versorgt, wodurch Licht auf die fluoreszierende Schicht 2 ausgestrahlt wird. Die fluoreszierende Schicht 2 strahlt je nach Konzentration des zu untersuchenden Stoffes in der fluoreszierenden Schicht 2 eine Lichtcharakteristik zurück, welche von einem optischen Empfänger 5 in ein elektrisches Signal umgesetzt wird. Das von dem optischen Empfänger 5 erzeugte elektrische Signal wird einem Verstärker 6 zugeführt, welcher dieses elektrische Signal verstärkt und einer nicht weiter dargestellten Sensorelektronik zuführt. Je nach Eigenschaften der fluoreszierenden Schicht 2 reagiert der optische Sensor 1 auf unterschiedliche Teilchenkonzentrationen entweder mit unterschiedlichen Lichtintensitäten, wobei der optische Sensor 1 einen Teil des von dem optischen Sender 4 ausgestrahlten Lichtes absorbiert oder es verschieben sich die Wellenlängen des zurückgestrahlten Lichtes, wodurch Farbänderungen auftreten. Wird ein Teil des ausgestrahlten Lichtes absorbiert, was sich in der Veränderung der Lichtintensität über der Zeit niederschlägt, werden sogenannte Abklingkurven ausgewertet, wobei solche Abklingkurven insbesondere die Veränderung der Intensität des Lichtes bei einer ausgewählten Wellenlänge über der Zeit darstellen. Um Frequenz- oder Farbänderungen zu ermitteln, sind mehrere optische Empfänger 5 notwendig, die auf bestimmte Wellenlängen reagieren.
  • Ein Beispiel für den erfindungsgemäß vorgeschlagenen optischen Sensor 7 ist in 2 dargestellt. Der optische Sensor 7 besteht aus einem Gehäuse 8 und einer Kappe 9. In der Kappe 9 ist innen die fluoreszierende Schicht 10 angeordnet. Im vorgegebenen Beispiel ist die fluoreszierende Schicht 10 in der Lage, den pH-Wert des zu untersuchenden Mediums zu bestimmen. Die Kappe 9 ist über einen Steck- bzw. Drehverschluss, welcher als Standardschnittstelle 15 ausgebildet ist, mit dem Gehäuse 8 verbunden.
  • Auf der, der Kappe 9 zugewandten Seite sind in dem Gehäuse 8 der optische Sender 4 und mindestens ein optischer Empfänger 5 angeordnet. Der optische Sender 4 und der optische Empfänger 5 sind elektrisch mit einer, sich ebenfalls im Gehäuse 8 befindlichen Sensorelektronik 11 verbunden, wobei die Sensorelektronik 11 einen Speicher 12 aufweist. In dem Speicher 12 sind Lichtcharakteristiken verschiedener fluoreszierender Schichten 10 abgelegt. So sind beispielsweise Lichtcharakteristiken der fluoreszierenden Schichten 10 abgelegt, die neben dem pH-Wert Sauerstoff oder Wasserstoff oder Chlor in dem zu untersuchenden Medium bestimmen. Zu diesen Lichtcharakteristiken gehören die unterschiedlichsten Lichtintensitäten, die Lichtfrequenzen oder -wellenlängen und unterschiedliche Abklingkurven. Diese im Speicher abgelegten Lichtcharakteristiken dienen als Referenzmuster.
  • Wie bereits erläutert, ist die Kappe 9 mit dem Gehäuse 8 über eine Standardschnittstelle 15 in Form einer Steck- oder Drehverbindung verbunden. Auf diese Art und Weise kann die Kappe 9 einfach vom Gehäuse 8 entfernt werden und durch eine weitere Kappe 13 ersetzt werden, die beispielsweise für die Konzentrationsmessung von Sauerstoff geeignet ist.
  • Nach der Herstellung des Gehäuses 8 mit dem optischen Sender 4, dem optischen Empfänger 5 und der Sensorelektronik 11 wird am Produktionsende eine Kappe 9, 13 auf das Gehäuse 8 aufgesetzt, welche eine gewünschte fluoreszierende Schicht 10, 14 aufweist, die beispielsweise die Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in dem zu untersuchenden Medium erlaubt. So wird einfach ein Sauerstoffsensor hergestellt.
  • Ist die Kappe 13 mit der fluoreszierenden Schicht 14, an dem Gehäuse 8 mechanisch befestigt, wird in der Sensorelektronik 11 ein Kalibriervorgang ausgelöst, der ein Erkennungsverfahren startet. Bei diesem Erkennungsverfahren wird die Sensorelektronik 11 angeregt, ein Signal an den optischen Sender 4 auszugeben, welcher darauf hin einen Lichtstrahl aussendet, der von der fluoreszierenden Schicht 14 zurückgestrahlt wird. Der Empfänger 5 wandelt das, von der fluoreszierenden Schicht 14 zurückgestrahlte Licht in ein elektrisches Signal um, welches wiederum der Sensorelektronik 11 zugeführt wird. Die Sensorelektronik 11 vergleicht nun die empfangene Lichtcharakteristik mit den Referenzmustern der verschiedenen fluoreszierenden Schichten 10, 14, die in dem Speicher 12 abgelegt sind. Dadurch erkennt die Sensorelektronik 11, dass sich in der aufgesetzten Kappe 13 eine fluoreszierende Schicht 14 zur Konzentrationsbestimmung von Sauerstoff befindet. Davon ausgehend ruft die Sensorelektronik 11 für die folgende Konzentrationsmessung das ebenfalls abgespeicherte, entsprechende Auswerteverfahren für Sauerstoff auf. Dieser Kalibriervorgang wiederholt sich nach jeder Auswechslung der Kappe und somit der fluoreszierenden Schicht.
  • Mittels dieser Ausgestaltung wird nur eine einzige Sensorelektronik 11 für die Auswertung von unterschiedlichen fluoreszierenden Schichten 10, 14 benötigt, so dass die Sensorelektronik 11 bei entsprechender Verfügbarkeit der für unterschiedliche Stoffe notwendigen Auswerteverfahren die verschiedensten Messparameter verarbeiten kann. Durch das Wechseln der, die unterschiedlichen sensitiven Elemente enthaltenen Kappen 9, 13 wird nicht nur der Messparameter ausgetauscht, sondern es können auch unterschiedliche Messbereiche ausgewählt werden. Neue Messparameter lassen sich einfach durch die Aktualisierung der Firmware innerhalb der Sensorelektronik 11 hinzufügen, weshalb bei der Aufnahme der Produktion eines neuen Sensors nur die Software innerhalb der Sensorelektronik 11 geändert werden muss. Statt der Vereinheitlichung der Sensorkomponenten wird nur ein Gehäuse 8 gefertigt, welches neben dem optischen Sender 4 und dem optischen Empfänger 5 eine Sensorelektronik 11 enthält. Dieser optische Sensor 7 hat nicht nur Vorteile innerhalb der Fertigung, wo nur unterschiedliche Sensorköpfe in Form von Kappen 9, 13 mit unterschiedlichen sensitiven Elementen 10, 14 bereitgestellt werden müssen, sondern er kann auch beim Kunden von Vorteil sein, welcher nur ein, die Sensorelektronik 11 enthaltenes Gehäuse 8 vorhalten muss, um unterschiedliche Messparameter zu ermitteln. Zu diesem Zweck wird der Kunde auf das Gehäuse 8 die Kappe 9, 13 mit der gewünschten fluoreszierenden Schicht 10, 14 aufsetzen und erhält einen neuen optischen Sensor zur Messung eines anderen Messparameters.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2295953 A1 [0002]
    • WO 2007/014539 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Optischer Sensor, insbesondere zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in wässrigen Lösungen mittels einer Fluoreszenzmessung, umfassend einen, ein sensitives Element (10, 14) enthaltenden Sensorkopf (9, 13), an welchen sich ein Gehäuse (8) anschließt, das eine Sensorelektronik (11) enthält, wobei das sensitive Element (10, 14) von einem optischen Sender (4) mit Licht angestrahlt wird und eine von dem sensitiven Element (10, 14) zurückgestrahlte Lichtcharakteristik von einem optischen Empfänger (5) detektiert und der Sensorelektronik (11) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkopf (9, 13) und das Gehäuse (8) trennbar ausgebildet sind, wobei verschiedene Sensorköpfe (9, 13) mit unterschiedlichen sensitiven Elementen (10, 14) mit dem, die Sensorelektronik (11) enthaltenden Gehäuse (8) verbindbar sind und die Sensorelektronik (11) die, von den unterschiedlichen sensitiven Elementen (10, 14) generierten Lichtcharakteristiken auswertet.
  2. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkopf (9, 13) und das Gehäuse (8) über eine Standardschnittstelle (15) optisch und mechanisch miteinander verbunden sind.
  3. Optischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkopf (9, 13) kappenähnlich ausgebildet ist.
  4. Optischer Sensor nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kappenähnlich ausgebildete Sensorkopf (9, 13) oder das Gehäuse (8) ein Dichtelement aufweisen, welches die Standardschnittstelle (15) gegen die Umgebung abdichtet.
  5. Optischer Sensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sensitive Element (10, 14) als sensitive Schicht ausgebildet ist.
  6. Optischer Sensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) den optischen Sender (4) und den optischen Empfänger (5) enthält, welche mit der Sensorelektronik (11) verbunden sind, wobei die Sensorelektronik (11) einen, Messdaten und/oder Kennlinien der Lichtcharakteristiken der unterschiedlichen sensitiven Elemente (10, 14) enthaltenden Speicher (12) aufweist.
  7. Optischer Sensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektronik (11) das sensitive Element (10, 14) im Sensorkopf (9, 13) selbsterkennend ausgebildet ist.
  8. Optischer Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sender (4) zur Ausstrahlung von Licht durch die Sensorelektronik (11) anregbar ist und die von dem sensitiven Element (10, 14) zurückgestrahlte Lichtcharakteristik vom optischen Empfänger (5) an die Sensorelektronik (11) weiter geleitet wird, welche zur Erkennung des sensitiven Elementes (10, 14) die Lichtcharakteristik mit den abgespeicherten Messdaten und/oder Kennlinien vergleicht.
  9. Optischer Sensor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die abgespeicherten Messdaten Lichtintensitäten und/oder Lichtfrequenzen und die Kennlinien Abklingkurven der Lichtintensität des zurück gestrahlten Lichtes umfassen.
  10. Optischer Sensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelektronik (11) eine Stromquelle (3) umfasst.
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US13/590,420 US9383317B2 (en) 2011-08-22 2012-08-21 Optical sensor, especially for determining substance concentrations in aqueous solutions by means of a fluorescence measurement
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012105253A1 (de) * 2012-06-15 2013-12-19 Hamilton Bonaduz Ag Sensor
DE102014217176A1 (de) * 2014-08-28 2016-03-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Messvorrichtung mit Messkopf und Verwendung der Messvorrichtung in einem Verfahren zur Beurteilung der photokatalytischen Wirksamkeit von Oberflächen
DE102015122463A1 (de) 2015-12-21 2017-06-22 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Membran und Verfahren zum Herstellen einer Membran
DE102017223851A1 (de) * 2017-12-28 2019-07-04 Biochip Systems GmbH Sensoranordnung zur Detektion wenigstens einer stofflichen Eigenschaft einer Probe sowie Mikrotiter-Platte mit einer Vielzahl von Sensoranordnungen
DE102019113951A1 (de) * 2019-05-24 2020-11-26 Sentronic GmbH - Gesellschaft für optische Meßsysteme Funktionsschichtträger und Sensorsystem umfassend einen derartigen Funktionsschichtträger
DE102020134517A1 (de) 2020-12-21 2022-06-23 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Optisches Sensorelement, optischer pH-Sensor sowie Verfahren zur Funktionsüberwachung eines optischen pH-Sensors

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6398123B2 (ja) * 2016-05-31 2018-10-03 本田技研工業株式会社 センサユニット、センサユニット付き機器およびセンサユニットの組み付け方法
US10337893B2 (en) * 2017-01-10 2019-07-02 Parker-Hannifin Corporation Optically powered sensor calibration data storage module

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2654726B1 (de) * 1976-12-02 1978-03-16 Siemens Ag Einrichtung zur UEberwachung einer Gasstroemung auf in dieser vorhandene Partikel
US4200110A (en) * 1977-11-28 1980-04-29 United States Of America Fiber optic pH probe
EP0126600A2 (de) * 1983-05-17 1984-11-28 Elf U.K. Plc Optische Fasersonde
DE3430935A1 (de) * 1983-08-26 1985-03-14 AVL AG, Schaffhausen Verfahren zur bestimmung der ionenstaerke einer elektrolytloesung sowie messeinrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
EP0372802A2 (de) * 1988-12-02 1990-06-13 Biomedical Sensors Limited Optischer Wellenleitersensor
WO1991003730A1 (en) * 1989-09-06 1991-03-21 The Washington Research Foundation Flow optrode
EP0597566A1 (de) * 1992-10-14 1994-05-18 Puritan-Bennett Corporation Sensorelement und Verfahren zur dessen Herstellung
DE3889757T2 (de) * 1987-03-27 1994-12-22 Commissariat Energie Atomique Faseroptischer aktiver Sensor.
DE19524207A1 (de) * 1995-07-03 1996-06-13 Kurt Schwabe Inst Fuer Mes Und Dämpfungsarme faseroptische Sonde für Extinktionsmessungen
DE19903506A1 (de) * 1999-01-29 2000-08-10 Inst Chemo Biosensorik Verfahren, Gefäß und Vorrichtung zur Überwachung der Stoffwechselaktivität von Zellkulturen in flüssigen Medien
WO2002088686A1 (en) * 2001-04-27 2002-11-07 Genetic Id Waveguide and assay
WO2007014539A1 (de) 2005-06-22 2007-02-08 Sentronic GmbH Gesellschaft für optische Meßsysteme Kappe für den einsatz mit optischen sensoren
EP2295953A1 (de) 2009-09-12 2011-03-16 SITA Messtechnik GmbH Einrichtung zum Messen von Stoffkonzentrationen in Lösungen auf Basis einer Fluoreszenzmessung
DE102005033926B4 (de) * 2005-07-15 2011-05-12 Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch den Präsidenten der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Messvorrichtung und Messverfahren zum Messen des pH-Werts einer Probe

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200100A (en) 1978-04-20 1980-04-29 Aluminum Company Of America Additive transfer unit with piercing member having a penetratable protective tip
US4925268A (en) * 1988-07-25 1990-05-15 Abbott Laboratories Fiber-optic physiological probes
US5652810A (en) * 1996-05-09 1997-07-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Fiber optic sensor for site monitoring
US6879741B2 (en) * 2002-11-04 2005-04-12 C Technologies, Inc Sampling end for fiber optic probe
JP5190362B2 (ja) * 2005-06-20 2013-04-24 ビーピー オイル インターナショナル リミテッド 分光法的プローブ用の使い捨て可能／密封可能なキャップの改良
US8163241B2 (en) * 2006-05-05 2012-04-24 Dublin City University Dcu Optical probe
JP4940800B2 (ja) * 2006-07-12 2012-05-30 オムロン株式会社 変位センサ
CN101750402A (zh) * 2008-12-17 2010-06-23 中国科学院大连化学物理研究所 一种光学氧气传感器
CN102103081A (zh) * 2009-12-16 2011-06-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种集束光纤荧光传感器

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2654726B1 (de) * 1976-12-02 1978-03-16 Siemens Ag Einrichtung zur UEberwachung einer Gasstroemung auf in dieser vorhandene Partikel
US4200110A (en) * 1977-11-28 1980-04-29 United States Of America Fiber optic pH probe
EP0126600A2 (de) * 1983-05-17 1984-11-28 Elf U.K. Plc Optische Fasersonde
DE3430935A1 (de) * 1983-08-26 1985-03-14 AVL AG, Schaffhausen Verfahren zur bestimmung der ionenstaerke einer elektrolytloesung sowie messeinrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE3889757T2 (de) * 1987-03-27 1994-12-22 Commissariat Energie Atomique Faseroptischer aktiver Sensor.
EP0372802A2 (de) * 1988-12-02 1990-06-13 Biomedical Sensors Limited Optischer Wellenleitersensor
WO1991003730A1 (en) * 1989-09-06 1991-03-21 The Washington Research Foundation Flow optrode
EP0597566A1 (de) * 1992-10-14 1994-05-18 Puritan-Bennett Corporation Sensorelement und Verfahren zur dessen Herstellung
DE19524207A1 (de) * 1995-07-03 1996-06-13 Kurt Schwabe Inst Fuer Mes Und Dämpfungsarme faseroptische Sonde für Extinktionsmessungen
DE19903506A1 (de) * 1999-01-29 2000-08-10 Inst Chemo Biosensorik Verfahren, Gefäß und Vorrichtung zur Überwachung der Stoffwechselaktivität von Zellkulturen in flüssigen Medien
WO2002088686A1 (en) * 2001-04-27 2002-11-07 Genetic Id Waveguide and assay
WO2007014539A1 (de) 2005-06-22 2007-02-08 Sentronic GmbH Gesellschaft für optische Meßsysteme Kappe für den einsatz mit optischen sensoren
DE102005033926B4 (de) * 2005-07-15 2011-05-12 Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch den Präsidenten der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe Messvorrichtung und Messverfahren zum Messen des pH-Werts einer Probe
EP2295953A1 (de) 2009-09-12 2011-03-16 SITA Messtechnik GmbH Einrichtung zum Messen von Stoffkonzentrationen in Lösungen auf Basis einer Fluoreszenzmessung

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012105253A1 (de) * 2012-06-15 2013-12-19 Hamilton Bonaduz Ag Sensor
DE102014217176A1 (de) * 2014-08-28 2016-03-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Messvorrichtung mit Messkopf und Verwendung der Messvorrichtung in einem Verfahren zur Beurteilung der photokatalytischen Wirksamkeit von Oberflächen
DE102015122463A1 (de) 2015-12-21 2017-06-22 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Membran und Verfahren zum Herstellen einer Membran
DE102017223851A1 (de) * 2017-12-28 2019-07-04 Biochip Systems GmbH Sensoranordnung zur Detektion wenigstens einer stofflichen Eigenschaft einer Probe sowie Mikrotiter-Platte mit einer Vielzahl von Sensoranordnungen
DE102017223851B4 (de) * 2017-12-28 2020-08-06 Biochip Systems GmbH Sensoranordnung zur Detektion wenigstens einer stofflichen Eigenschaft einer Probe sowie Mikrotiter-Platte mit einer Vielzahl von Sensoranordnungen
DE102019113951A1 (de) * 2019-05-24 2020-11-26 Sentronic GmbH - Gesellschaft für optische Meßsysteme Funktionsschichtträger und Sensorsystem umfassend einen derartigen Funktionsschichtträger
DE102020134517A1 (de) 2020-12-21 2022-06-23 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Optisches Sensorelement, optischer pH-Sensor sowie Verfahren zur Funktionsüberwachung eines optischen pH-Sensors

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