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Die Erfindung betrifft eine einfache und gegen Verschmutzung unempfindliche Vorrichtung zur Messung des Brechungsindex eines Mediums, insbesondere einer Betriebsflüssigkeit für ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Künftige verschärfte Abgasnormen für Dieselfahrzeuge werden sich nicht mehr allein mit innermotorischen Maßnahmen erfüllen lassen, sondern auch eine verbesserte Abgasnachbehandlung erfordern. Zur Reduzierung der Emissionen von Stickoxyden hat sich eine Nachbehandlung mit AdBlue, das laut DIN 70070 beziehungsweise ISO 22241 eine Lösung von Harnstoff in Wasser mit einer Harnstoffkonzentration von 31,8 % bis 33,2 % ist, sehr bewährt. Bei Alterung der Flüssigkeit ändert sich der Harnstoffgehalt, was das Abgasnachbehandlungssystem bei der Dosierung berücksichtigen muss. Da außerdem das Nachfüllen von AdBlue künftig nicht mehr nur in Werkstätten, sondern auch durch den Benutzer des Fahrzeugs erfolgen soll, ist es wünschenswert, eine Fehlbefüllung des AdBlue-Tanks mit Kühlwasser, Öl, Kraftstoff oder anderen Substanzen detektieren zu können.
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AdBlue hat bei normgerechten Harnstoffkonzentrationen einen Brechungsindex n im Bereich von 1,380 bis 1,385. Dies ist deutlich höher als der Brechungsindex n = 1,33 von reinem Wasser und zugleich niedriger als der Brechungsindex n > 1,4 der meisten Kraftstoffe. Der Brechungsindex n ist daher als physikalische Messgröße sowohl für die Bestimmung der Harnstoffkonzentration als auch für die Erkennung einer Fehlbefüllung geeignet.
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Die
DE 10 2007 010 805 B3 offenbart ein Verfahren zur Messung des Brechungsindex n einer Flüssigkeit, bei dem der Grenzwinkel der Totalreflexion zwischen der Flüssigkeit und einem transparenten Element mit einem bekannten Brechungsindex bestimmt wird. Die
EP 2 543 839 A1 offenbart ein einfachereres Konzept, bei dem der Fresnel-Koeffizient an einer Grenzfläche zwischen der untersuchten Flüssigkeit und einem anderen Medium ermittelt wird. Diese Verfahren erscheinen jedoch für einen robusten, wartungsfreien Sensor für den Automobilbereich wenig geeignet, weil sie von jeglichen lichtstreuenden Ablagerungen (Partikel, Beläge, mikroskopische Luftblasen) an den optischen Grenzflächen gestört werden können.
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Um dieses Problem zu überwinden, wird in der
DE 10 2010 041 136 B4 vorgeschlagen, den Brechungsindex n durch Lichtbrechung an einer prismenförmigen Messzelle zu ermitteln. Geringfügige Ablagerungen an den Grenzflächen schwächen dann zwar die Lichtintensität, ändern aber nicht die Richtung, in die das Licht gebrochen wird. Dies wird mit hohen Anforderungen an die Fertigungspräzision beziehungsweise Justage der optischen Komponenten erkauft und ist dadurch verhältnismäßig teuer. Weiterhin muss das gebrochene Licht einen relativ großen Intensitätsabstand zu Streulicht haben, das an Ablagerungen beziehungsweise Schwebstoffen im Medium generiert wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Im Rahmen der Erfindung wurde eine Vorrichtung zur Messung des Brechungsindex n eines Mediums entwickelt. Diese Vorrichtung umfasst erfindungsgemäß ein Weißlichtinterferometer mit einer Lichtquelle, einem Strahlteiler zur Aufspaltung des von der Lichtquelle emittierten Lichts in einen Referenzstrahl und in einen durch das Medium führbare Nachweisstrahl, einem Referenzweg mit variabler Länge L, auf dem der Referenzstrahl geführt ist, und einem Detektor zur Messung des aus dem Referenzstrahl und dem Nachweisstrahl gebildeten Interferenzprodukts. Weiterhin ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die zur Bestimmung des Brechungsindex n aus der funktionalen Abhängigkeit des Interferenzprodukts von der Länge L ausgebildet ist.
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Das wesentliche Merkmal eines Weißlichtinterferometers im Kontext dieser Erfindung ist, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht nur eine Wellenlänge oder einige wenige diskreten Wellenlängen aufweist, sondern ein Kontinuum von Wellenlängen innerhalb einer gewissen spektralen Breite. Wird nur eine Wellenlänge verwendet, oszilliert die Intensität des Interferenzprodukts periodisch mit der Länge L des Referenzwegs. Wird hingegen ein Kontinuum von Wellenlängen verwendet, gibt es genau ein Intervall von Längen L des Referenzwegs, in dem überhaupt ein Interferenzprodukt auftritt. Innerhalb dieses Intervalls nimmt die Intensität des Interferenzprodukts bei genau einer Länge L ein Maximum an. Die Lage dieses Maximums auf der Achse der Länge L ist durch die optische Weglängenveränderung festgelegt, die der Nachweisstrahl auf seinem Weg durch das Medium aufgrund des Brechungsindex n des Mediums erfährt. Im Umkehrschluss kann aus der Lage des Maximums der Brechungsindex n des Mediums eindeutig bestimmt werden. Dies geschieht in der zur Vorrichtung gehörenden Auswerteeinheit.
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Gemäß Stand der Technik werden Weißlichtinterferometer im Zusammenhang mit ortsaufgelösten Abbildungsverfahren, wie beispielsweise Mikroskopie oder optische Kohärenztomographie, eingesetzt. Derartige Geräte sind teure, empfindliche Laborgeräte. Prima facie ist daher ein Weißlichtinterferometer für eine Anwendung in einem robusten, preiswerten, massenfertigungstauglichen Sensor für den Automobilbereich nicht geeignet. Die Erfinder haben erkannt, dass der entscheidende Punkt des Weißlichtinterferometers im Kontext der Erfindung das kontinuierliche Wellenlängenspektrum ist und nicht die Ortsauflösung. Es wird lediglich eindimensional die Länge L des Referenzwegs gemessen. Das kontinuierliche Wellenlängenspektrum schafft eine eindeutige Verbindung zwischen dieser Länge L und dem Brechungsindex n; es ist daher der Schlüssel zur Bestimmung des Brechungsindex n mit einer interferometrischen Methode. Dabei sind die Anforderungen an die Fertigungspräzision beziehungsweise Justage der optischen Komponenten niedrig. Der entscheidende Faktor für die Genauigkeit des Messergebnisses ist die genaue Kenntnis der Länge L des Referenzwegs. Mittel zur Einstellung beziehungsweise Messung dieses Weges mit sehr hoher Präzision sind am Markt allgemein verfügbar. Im Prinzip reicht es jedoch, im Rahmen einer Zweipunktkalibrierung die variable Länge L auf zwei in den Nachweisstrahl eingebrachte Referenzflüssigkeiten oder Prüfkörper mit bekannten, voneinander verschiedenen Brechungsindizes abzugleichen.
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Ablagerungen auf den Grenzflächen zum Medium schwächen die Intensität des Nachweisstrahls, was aber ohne Einfluss auf die Lage des Maximums ist, das die Intensität des Interferenzprodukts annimmt. Zwar haben auch die Ablagerungen einen Brechungsindex n2, der die optische Weglänge des Nachweisstrahls prinzipiell ändert. Dies Ablagerungen sind jedoch höchstens einige Mikrometer dick, während die Strecke, die der Nachweisstrahl innerhalb des Mediums zurücklegt, um mindestens drei Größenordnungen länger ist. Die optische Weglängenänderung des Nachweisstrahls durch den Brechungsindex n2 von Ablagerungen ist also vernachlässigbar klein.
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Somit vereint die vorliegende Erfindung insgesamt die Vorteile einer Messmethode, die auf einem Volumeneffekt innerhalb des Mediums statt auf einem Grenzflächeneffekt an Grenzflächen des Mediums aufsetzt, mit einer einfachen, preiswerten und robusten apparativen Realisierbarkeit. Die Vorrichtung ist kompakt genug zu bauen, um im für Sensoren im Automobilbereich vorgesehenen Formfaktor Platz zu finden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Nachweisstrahl zwischen dem Medium und dem Detektor über den Strahlteiler geführt, und/oder der Referenzstrahl ist zwischen dem Referenzweg und dem Detektor über den Strahlteiler geführt. Optische Wege in der Vorrichtung können dann von einem Strahl bidirektional beziehungsweise von zwei parallel verlaufenden Strahlen genutzt werden. Dadurch wird das Interferometer besonders kompakt.
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Vorteilhaft ist eine Grenzfläche vorgesehen, an der der Nachweisstrahl nach einem ersten Passieren des Mediums auf einem erneut durch das Medium führenden Weg zum Strahlteiler reflektiert wird. Dadurch wird der optische Weg, den der Nachweisstrahl innerhalb des Mediums zurücklegt, verdoppelt. Dementsprechend ist die Nachweisempfindlichkeit für Änderungen der optischen Weglänge, die durch Änderungen des Brechungsindex n des Mediums bewirkt werden, vorteilhaft erhöht.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Lichtquelle, der Referenzweg und der Detektor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Alle drei Komponenten lassen sich dann in einem oder mehreren Hohlräumen gegen das untersuchte Medium und gegen Verschmutzungen abdichten. Weiterhin kann dieses Gehäuse beispielsweise aus einem vorzugsweise transparenten Formteil bestehen, das mit einer Grundplatte verbunden ist und gemeinsam mit dieser gegen die Umgebung abgedichtete Hohlräume bildet. Die Grundplatte kann dann beispielsweise gleichzeitig eine elektronische Platine sein, auf der die Lichtquelle, der Detektor, Mittel zur Änderung der Länge L des Referenzwegs, der anwendungsspezifische integrierte Schaltkreis (ASIC) beziehungsweise das Embedded-System zur Steuerung der Vorrichtung sowie weitere elektronische Komponenten integriert sein können. Weiterhin kann die Grundplatte auch zusätzliche optische Elemente zur Strahlformung, wie Linsen oder Blenden, beherbergen. Vorteilhaft ist das Licht von der Lichtquelle durch einen Kollimator, beispielsweise eine kollimierende Linse, zum Strahlteiler geführt. Das Licht bildet dann ein paralleles Strahlenbündel. Vorteilhaft sind der Nachweisstrahl und der Referenzstrahl durch einen gemeinsamen Konzentrator, beispielsweise eine bündelnde Linse, zum Detektor geführt. Dies maximiert die Wechselwirkung zwischen den beiden Strahlen durch die Interferenz.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Nachweisstrahl durch einen Bereich außerhalb des Gehäuses geführt. Beispielsweise kann auf dem Weg des Nachweisstrahls ein Bereich vorgesehen sein, in dem eine erste Wandung des Gehäuses zunächst durch den Nachweisstrahl auf eine zweite Wandung dieses Gehäuses geführt ist und anschließend parallel zu dieser zweiten Wandung des Gehäuses verläuft. Eine physikalische oder chemische Veränderung des Mediums pflanzt sich dann besonders schnell in den Bereich fort, in dem der Nachweisstrahl durch das Medium geführt ist. Die Vorrichtung reagiert dann besonders schnell auf derartige Veränderungen. Zugleich sind alle Komponenten der Vorrichtung, insbesondere die elektronischen und optischen Komponenten, in luftdichten, trockenen Hohlräumen eingeschlossen.
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Der Strahlteiler kann beispielsweise als eigenes optisches Element auf der Grundplatte bestückt sein. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist er jedoch Teil des Gehäuses. Dadurch wird die Fertigung der Vorrichtung weiter vereinfacht.
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Vorteilhaft erstreckt sich das Gehäuse ausgehend von einem Zentrum, in dem sich beispielsweise der Strahlteiler befinden kann, in zwei aufeinander senkrecht stehenden Raumrichtungen. Vorteilhaft erstreckt sich das Gehäuse in beiden Raumrichtungen gleich weit und/oder in mindestens einer der beiden Raumrichtungen symmetrisch zum Zentrum. Vorteilhaft hat der Teil des Gehäuses, durch den der Nachweisstrahl vom Strahlteiler weg und wieder zu ihm hin geführt ist, die gleichen Außenmaße wie der Teil des Gehäuses, durch den der Referenzstrahl vom Strahlteiler weg und wieder zu ihm hin geführt ist. Thermische Längenänderungen in beiden Teilen des Gehäuses, die beispielsweise durch die Temperatur des untersuchten Mediums verursacht werden können, kompensieren sich dann und bleiben ohne Einfluss auf das Messergebnis für den Brechungsindex n.
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Vorteilhaft ist das Formteil transparent. Es kann beispielsweise aus einem transparenten Kunststoff hergestellt sein. Ist das Formteil nicht transparent, beispielsweise weil Umgebungslicht abgeschirmt werden soll, muss Transparenz an allen Stellen hergestellt werden, an denen Licht hindurchtreten soll. Dies betrifft insbesondere eine Außenwand zum einem Bereich außerhalb des Gehäuses, durch den der Nachweisstrahl geführt ist, sowie den Strahlteiler, sofern er ein Teil des Gehäuses ist. Transparenz kann beispielsweise durch den Einbau entsprechender Fenster in das Formteil hergestellt werden. Es kann aber auch beispielsweise umgekehrt ein zunächst transparentes Formteil selektiv dort eingefärbt werden, wo es nicht mehr transparent sein soll.
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Vorteilhaft liegt das Emissionsspektrum der Lichtquelle zumindest teilweise im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1.100 nm, bevorzugt von 500 nm bis 900 nm. Im Wellenlängenbereich unterhalb von 1.100 nm können vorteilhaft preiswerte Siliziumdetektoren, wie etwa eine Photodiode, für das Interferenzprodukt eingesetzt werden. Im Bereich zwischen 500 nm und 900 nm ist eine wässerige Harnstofflösung für den Einsatz in einem Abgasnachbehandlungssystem besonders transparent.
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Die spektrale Breite des Lichts bestimmt dessen Kohärenzlänge. Die Kohärenzlänge ist umgekehrt proportional zur spektralen Breite. Je geringer diese Kohärenzlänge ist, desto schärfer ist das eindeutige Maximum der Intensität des Interferenzprodukts definiert. Je schärfer dieses Maximum definiert ist, desto steiler hängt im Umkehrschluss der ermittelte Wert für den Brechungsindex n von der Länge L des Referenzwegs ab. Dementsprechend steigen die Genauigkeitsanforderungen für die Messung beziehungsweise Einstellung dieser Länge L. Vorteilhaft emittiert die Lichtquelle Licht mit einer spektralen Breite von mindestens 10 nm, bevorzugt von 20 nm bis 50 nm.
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Die Lichtquelle kann beispielsweise eine Superlumineszenzdiode oder eine Leuchtdiode sein, welche optional mit einem Bandpassfilter kombiniert werden kann. Die Lichtquelle kann aber beispielsweise auch eine Glühlampe sein. Das Licht einer Superlumineszenzdiode ist per se für die Durchführung der Messung am besten geeignet, jedoch ist eine Leuchtdiode deutlich preiswerter und damit für viele Anwendungen ein wirtschaftlicher Kompromiss.
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Um die Länge L des Referenzwegs zu variieren, enthält der Referenzweg vorteilhaft einen Spiegel, der durch einen Aktor entlang des Referenzwegs bewegbar ist. Die Ortsauflösung dieses Aktors bestimmt dann im Zusammenspiel mit der spektralen Breite des Lichts die Genauigkeit, mit der Änderungen des Brechungsindex n erfasst werden können. Der Messbereich, also das erfassbare Intervall des Brechungsindex n, wird durch den maximalen Verstellweg des Aktors beziehungsweise des Spiegels im Zusammenspiel mit der Länge, auf der der Nachweisstrahl durch das Medium geführt ist, festgelegt. Bei gleichem maximalem Verstellweg des Aktors vermindert eine Verlängerung des Weges, auf dem der Nachweisstrahl durch das Medium geführt ist, den Messbereich.
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Umgekehrt erhöht eine Verlängerung des Weges, auf dem der Nachweisstrahl durch das Medium geführt ist, die Empfindlichkeit der Vorrichtung. Das bedeutet, dass die minimal detektierbare Änderung des Brechungsindex n kleiner wird. Je länger der Weg, auf dem der Nachweisstrahl durch das Medium geführt ist, desto größeren Verstellwegen des Spiegels entspricht eine gegebene Änderung des Brechungsindex n.
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Werden beispielsweise der noch nicht durch das Medium geführte Nachweisstrahl und der Referenzstrahl so aufeinander abgeglichen, dass das Interferenzprodukt zwischen Nachweisstrahl und Referenzstrahl eine maximale Intensität hat, und wird anschließend der Nachweisstrahl auf einer Länge von 10 mm durch ein Medium mit dem Brechungsindex n = 1,4 geführt, so muss die Länge L des Referenzwegs um 4 mm verlängert werden, um dieses Maximum wieder herzustellen.
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Der Aktor auf verschiedene Arten realisiert werden. Er kann beispielsweise ein Schrittmotor oder auch ein piezoelektrischer Aktor sein. Ein piezoelektrischer Aktor arbeitet besonders reproduzierbar und verschleißfrei, bietet jedoch gegenüber einem Schrittmotor einen geringeren Verstellweg. Die Lebensdauer der Eichung zwischen dem eingestellten Wert für die Länge L bei maximaler Interferenz einerseits und dem ermittelten Brechungsindex n andererseits ist primär durch die Langzeitstabilität und Reproduzierbarkeit des Aktors gegeben.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, die Konzentration C mindestens einer Substanz in dem Medium aus dem Brechungsindex n zu ermitteln. Beispielsweise kann es für ein Medium, das ein Gemisch aus zwei Komponenten ist, für die Konzentration C einer der Komponenten zumindest auf einem Intervall dieser Konzentration C eine eindeutige Zuordnung zwischen dem ermittelten Brechungsindex n und der Konzentration C geben. Dies trifft beispielsweise auf AdBlue zu, dessen Brechungsindex bei normgerechten Harnstoffkonzentrationen von 31,8 % bis 33,2 % im Bereich von n = 1,380 bis n = 1,385 variiert.
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Vorteilhaft ist ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur T des Mediums vorgesehen, und die Auswerteeinheit ist dazu ausgebildet, diese Temperatur T zur Bestimmung der Konzentration C der Substanz zusätzlich heranzuziehen. Falls der Brechungsindex n des Mediums oder einer Komponente hiervor temperaturabhängig ist, kann auf diese Weise zwischen Änderungen des Brechungsindex n aufgrund der Temperatur T und Änderungen des Brechungsindex n durch Änderung der Zusammensetzung des Mediums unterschieden werden.
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Nach dem zuvor Gesagten bezieht sich die Erfindung auch auf ein System zur Messung der Konzentration von Harnstoff in einer mindestens Harnstoff und Wasser enthaltenden Lösung zur Abgasnachbehandlung in einem Kraftfahrzeug. Dieses System umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Ausführungsform, in der die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, die Konzentration von Harnstoff in der Lösung aus dem Brechungsindex n zu ermitteln. Der Nachweisstrahl der Vorrichtung ist durch einen Vorratstank für die Lösung und/oder durch eine die Lösung führende Leitung geführt. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereint einen einfachen apparativen Aufbau und eine für die Massenfertigung akzeptablen Preis mit einer guten Genauigkeit sowie einer wesentlich verbesserten Toleranz gegenüber Ablagerungen auf optischen Flächen. Dadurch wird das System robust und für lange Zeit wartungsfrei.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
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Ausführungsbeispiele
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Es zeigt:
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1 Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems in Aufsicht.
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2 Schnitt durch das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel entlang der Linie A-A.
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3 Schnitt durch das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel entlang der Linie B-B.
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Nach 1 emittiert eine Lichtquelle 11 Licht 21, das durch einen Kollimator 16 zu einem Strahlteiler 14 geleitet wird. Durch diesen Strahlteiler 14 wird das Licht 21 hälftig in einen Nachweisstrahl 23 und in einen Referenzstrahl 22 aufgespaltet. Der Referenzstrahl 22 ist auf einem Referenzweg 13 geführt, der über einen verstellbaren Spiegel 13a läuft und somit bidirektional durchlaufen wird. Der Nachweisstrahl 23 ist in einem Bereich 33 durch das Medium 2 geführt. Dieser Bereich 33 endet an einer Grenzfläche 34, die für den Nachweisstrahl 23 spiegelnd ist. Dadurch wird der Bereich 33 zweimal vom Nachweisstrahl 23 durchlaufen, was die optische Weglänge verdoppelt. Hierzu ist lediglich erforderlich, dass das Material, an das das Medium 2 über die Grenzfläche 34 angrenzt, einen vom Medium 2 hinreichend verschiedenen Brechungsindex n3 aufweist. Die Grenzfläche 34 kann blank oder diffus reflektierend sein. Sie kann aber auch vorteilhaft verspiegelt sein.
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Der Referenzstrahl 22 wird durch den Strahlteiler 14 und den Konzentrator 17 zum Detektor 15 geleitet. Der Nachweisstrahl 23, der durch die Grenzfläche 34 zurück zum Strahlteiler 14 reflektiert wurde, wird von diesem durch den gleichen Konzentrator 17 ebenfalls zum Detektor 15 geleitet. Am Detektor 15 werden der Referenzstrahl 22 und der Nachweisstrahl 23 zur Interferenz gebracht; das Messsignal 100 des Detektors 15 ist proportional zur Intensität des aus beiden Strahlen 22 und 23 gebildeten Interferenzprodukts. Wie eingangs erläutert, kommt es nur dann zur Interferenz, wenn der Referenzstrahl 22 und der Nachweisstrahl 23 insgesamt vergleichbare optische Weglängen durchlaufen haben. Da das Wellenlängenspektrum der Lichtquelle 11 kontinuierlich ist, gibt es genau eine Länge L des Referenzwegs 13, für die sich ein Maximum der Intensität des Interferenzprodukts 100 einstellt. Die Auswerteeinheit 101 bestimmt aus der Lage dieses Maximums den Brechungsindex n des Mediums 2. Das Medium 2 ist eine mindestens Harnstoff 2a und Wasser 2b enthaltende Lösung, die zur Abgasnachbehandlung in einem Kraftfahrzeug 4 dient. Sie ist in einem Vorratstank 41 enthalten, von dem eine Leitung 42 wegführt. Das Weißlichtinterferometer 3 ist komplett in die Lösung 2 im Vorratstank 41 eingetaucht. Sein Gehäuse 31, 32 umfasst ein transparentes Formteil 31, das so gestaltet ist, dass der Bereich 33, in dem der Nachweisstrahl 23 durch das Medium 2 geführt ist, außerhalb des Formteils 31 und damit außerhalb des Gehäuses 31, 32 angeordnet ist. In diesem Bereich 33 ist zusätzlich ein Temperaturfühler 35 angeordnet, der die Temperatur T des Mediums 2 an die Auswerteeinheit 101 meldet. Aus dem mit Hilfe des Weißlichtinterferometers 3 ermittelten Brechungsindex n des Mediums 2 und der Temperatur T des Mediums 2 ermittelt die Auswerteeinheit 101 die Konzentration C von Harnstoff 2a in der Lösung 2.
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2 zeigt das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel in einer Schnittzeichnung entlang der Linie A-A. In dieser Schnittzeichnung sind der Lichtweg zum Detektor 15 und der Referenzweg 13 sichtbar. Es tritt zutage, dass der Spiegel 13a, der das Ende des Referenzwegs 13 bildet, durch einen Aktor 12 entlang des Referenzwegs 13 verschiebbar ist. Dieser Aktor 12 wird von der Auswerteeinheit 101 angesteuert, so dass der Auswerteeinheit 101 die Länge L des Referenzwegs 13 stets bekannt ist. Der Referenzweg 13 sowie der Strahlengang zum Detektor sind vom Medium 2 abgekapselt. Zu diesem Zweck ist das transparentes Formteil 31 eine Grundplatte 32 abgedichtet und bildet zusammen mit dieser Grundplatte 32 das Gehäuse 31, 32.
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3 zeigt das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel in einer weiteren Schnittzeichnung entlang der Linie B-B. Diese Schnittdarstellung zeigt die Lichtquelle 11 mit zugehörigem Kollimator 16 sowie den Strahlengang des Nachweisstrahls 23. Der Nachweisstrahl 23 tritt ausgehend vom Strahlteiler 14 durch eine möglichst wenig spiegelnde, idealerweise nicht spiegelnde, Grenzfläche 36 am Formteil 31 in den Bereich 33 über, der außerhalb des Gehäuses 31, 32 angeordnet ist. Dieser Bereich 33 ist mit dem Medium 2 gefüllt. Der Nachweisstrahl 23 wird an einer Grenzfläche 34, die am Formteil 31 am Ende des Bereichs 33 angeordnet ist, durch den Bereich 33 zurückreflektiert in Richtung des Strahlteilers 14. Im Bereich 33 ist die Wandung des Formteils 31 unmittelbar auf die Grundplatte 32 geführt. Beim Durchlaufen des Bereichs 33 bewirkt der Brechungsindex n des Mediums 2, dass die Lichtgeschwindigkeit c auf c/n verringert ist. Dies entspricht einer geometrischen Verlängerung des Bereichs 33 um den Faktor n.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007010805 B3 [0004]
- EP 2543839 A1 [0004]
- DE 102010041136 B4 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN 70070 [0002]
- ISO 22241 [0002]
