DE102016015424B4

DE102016015424B4 - Vorrichtung zur Bestimmung einer Konzentration eines Gases

Info

Publication number: DE102016015424B4
Application number: DE102016015424.1A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Plate; Nadine Nachtwey
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2036-12-24
Also published as: DE102016015424A1

Abstract

Vorrichtung (V) zur Bestimmung einer Konzentration eines Gases, aufweisend- einen in Abhängigkeit eines variablen Ansteuerstroms (STR) wellenlängenvariablen Diodenlaser (DL) ausgebildet zur Emission einer Laserstrahlung (LS),- eine steuerbare Stromquelle (SQ) ausgebildet zur Bereitstellung des variablen Ansteuerstroms (STR) in Abhängigkeit eines ersten Steuersignals (ES),- eine erste Detektordiode (ED) ausgebildet zur Bereitstellung eines ersten Messsignals (EM) und eine zweite Detektordiode (ZD) ausgebildet zur Bereitstellung eines zweiten Messsignals (ZM),- wenigstens einen thermoelektrischen Aktuator (TA) ausgebildet zur Beeinflussung einer Temperatur des Diodenlasers (DL) in Abhängigkeit eines zweiten Steuersignals (ZS)- wenigstens eine Steuer- und Messeinheit (SE), welche ausgebildet ist zum Bereitstellen des ersten und des zweiten Steuersignals (ES, ZS) sowie ferner zur Bestimmung einer Messgaskonzentration auf Basis des ersten Messsignals (EM),- eine Referenzgasküvette (RK), welche ein Referenzgas aufweist,- sowie eine optische Einheit (OE) ausgebildet zur Lenkung eines ersten Laserstrahlungsanteils (ELS) auf die erste Detektordiode (ED) und zur Lenkung eines zweiten Laserstrahlungsanteils (ZLS) durch die Referenzgasküvette (RK) hindurch auf die zweite Detektordiode (ZD), wobei die Steuer- und Messeinheit (SE) ferner ausgebildet ist, mittels des ersten Steuersignals (ES) eine Änderung des Ansteuerstroms (STR) derart zu bewirken, dass die Wellenlänge der Laserstrahlung (LS) einen Gesamtspektralbereich (SB) überstreicht, welcher- einen ersten Spektralbereich (SB1), in welchem die Laserstrahlung (LS) durch einen Wasserdampfanteil aber nicht durch einen Messgasanteil absorbiert wird,- einen zweiten Spektralbereich (SB2), in welchem die Laserstrahlung (LS) durch den Messgasanteil und den Wasserdampfanteil absorbiert wird,- und ferner einen dritten Spektralbereich (SB3), in welchem die Laserstrahlung (LS) durch das Referenzgas absorbiert wird, aufweist, sowie ferner auf Basis wenigstens eines Abschnittes des zweiten Messsignals (ZM), welcher zu dem dritten Spektralbereich (SB3) korrespondiert, und ferner auf Basis eines vorgegebenen Spektralverlaufs eine Änderung des zweiten Steuersignals (ZS) vorzunehmen.

Description

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine Konzentration eines Gases bzw. eines Gasanteils in einem Messbereich in der Weise zu messen, dass eine optische Strahlung in den Messbereich, in welchem sich das Gas befindet, durch eine Strahlungsquelle eingebracht wird, wobei auf einer der Strahlungsquelle gegenüberliegenden Seite des Messbereiches durch einen optischen Detektor, wie beispielsweise eine Diode, dann ein Empfangssignal aufgenommen wird. Hierbei erfolgt üblicherweise eine Messung insbesondere der Art, dass zum einen eine Strahlung einer ersten Wellenlänge, welche durch einen Anteil des zu detektierenden Gases bzw. Teilgases absorbiert wird, in einen Messbereich bzw. Messraum genannt eingebracht wird und ein entsprechendes Messsignal erfasst wird. Ferner wird Strahlung einer weiteren Wellenlänge, welche nicht durch das zu detektierende Messgas absorbiert wird aber durch einen Wasserdampfanteil bzw. Feuchteanteil absorbiert wird, in den Messbereich eingebracht und dann ein entsprechendes zweites Messsignal aufgenommen. Die erste Wellenlänge kann beispielsweise durch das zu messende Messgas als auch den Feuchteanteil bzw. den Wasserdampfanteil in dem Messbereich absorbiert werden.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 008 323 A1 ist es bekannt, dass der Wasserdampfanteil durch eine solche Messung anhand der zwei Wellenlängen kompensiert werden kann, und dass eine Konzentration des zu messenden Messgases, beispielsweise Kohlendioxid, basierend auf den zwei Messungen an den zwei Wellenlängen bestimmt werden kann.
Zur Erzeugung der optischen Strahlung ist es üblich, dass auf Einheiten zugegriffen wird, welche sogenannte Laserelemente oder Laserdioden sind. Dies sind vorzugsweise Laserdioden von der Art von VCSEL Dioden (Vertical Cavity Surface Emitting Laser).
Die Wellenlänge, welche durch die Laserdiode emittiert wird, ist hierbei in Abhängigkeit eines Ansteuerstroms der Laserdiode veränderbar. Es wird dann über der Zeit der Ansteuerstrom derart verändert, dass sich die durch den Laser emittierte Laserstrahlung in ihrer Wellenlänge zeitlich ändert. Durch Aufnahme entsprechender Messsignale zu entsprechenden Messzeitpunkten an einem Empfangsdetektor bzw. einer ersten Diode können dann entsprechende Messsignale für die entsprechenden Wellenlängen aufgenommen werden. Der Laser überstreicht also aufgrund einer Stromansteuerung die zuvor genannte erste Wellenlänge sowie die zweite Wellenlänge.
Die durch die Laserdiode emittierte Laserstrahlung ist jedoch nicht nur von dem Ansteuerstrom an sich abhängig sondern auch von einer Temperatur, welche an bzw. in der Laserdiode herrscht. Eine Wärmeleistung, welche von außen in die Laserdiode eingebracht wird verändert die Wellenlänge des Lasers. Ferner verändert auch ein Leistungseintrag in die Diode durch den Ansteuerstrom die Wellenlänge des Lasers.
Um eine genaue Justierung bzw. Kalibrierung der durch den Laser zu den Messzeitpunkten zu emittierenden Wellenlängen kontrollieren zu können, ist es eine aus dem Stand der Technik bekannte Maßnahme, dass ein thermoelektrischer Aktuator, vorzugsweise in Form eines thermoelektrischen Kühlers TC oder aber eines Heizelementes, in der Nähe der Laserdiode vorgesehen ist, wobei somit durch ein Steuersignal für den thermoelektrischen Aktuator die Temperatur des Diodenlasers und so auch die Wellenlänge des Diodenlasers beeinflusst werden kann. Vorzugsweise kann mittels eines thermoelektrischen Sensors die Temperatur in der Umgebung der Laserdiode gemessen werden, sodass auf Basis eines Sensorsignals des thermoelektrischen Sensors eine Wahl des Steuersignals für den thermoelektrischen Aktuator getroffen werden kann.
Hierdurch lässt sich also der Diodenlaser in seiner Temperatur kontrollieren, sodass dann bei eingestellter Temperatur bzw. Umgebungstemperatur des Diodenlasers die Wellenlänge durch Wahl des Steuerstroms variiert werden kann.
DE 19717145 A1 beschreibt eine schmalbandige Messung der Absorption vorgegebener Spektrallinien eines Gases unter Einsatz von Laserlichtquellen, wobei die spektral aufgelöste Messung einzelner Absorptionslinien und damit die Selektion einer einzelnen Gaskomponente möglich ist. Eine bei höherer Temperatur betriebene Laserdiode wird entsprechend über einen bestimmten Temperaturbereich durchgestimmt, wobei diese ausgewählte Spektrallinie überstrichen wird.
US 8,729,472 B2 beschreibt ein System, in dem eine Cavity-Ring-Down-Spektroskopie verwendet wird zum Messen einer Transmissionsrate eines Gases. Hierbei ist das Gas in einen Hohlraum eingebracht, in welchen weiterhin ein durchstimmbarer Lichtstrahl eingestrahlt wird, so dass durch eine Resonanz von eingestrahltem Lichtstrahl und einem Absorptionsmerkmal des Gases auf die Transmissionsrate und damit auf die Permeabilität einer Folie geschlossen werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Konzentration eines Gases bereitzustellen, bei welcher eine Wellenlängenstabilisierung eines Diodenlasers zur Emission einer Laserstrahlung besonders genau erfolgen kann.
Die ordnungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach der Patentanspruch 1.
Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung einer Konzentration eines Gases weist einen in Abhängigkeit eines variablen Ansteuerstroms wellenlängenvariablen Diodenlaser zur Emission einer Laserstrahlung auf. Mittels einer steuerbaren Stromquelle wird der variable Ansteuerstrom in Abhängigkeit eines ersten Steuersignals bereitgestellt.
Eine erste Detektordiode ist vorgesehen zur Bereitstellung eines ersten Messsignals und eine zweite Detektordiode zur Bereitstellung eines zweiten Messsignals.
Ferner weist die Vorrichtung wenigstens einen thermoelektrischen Aktuator zur Beeinflussung einer Temperatur des Diodenlasers in Abhängigkeit eines zweiten Steuersignals auf.
Ferner weist die Vorrichtung wenigstens eine Steuer- und Messeinheit auf, welche ausgebildet ist zum Bereitstellen des ersten und des zweiten Steuersignals sowie ferner zur Bestimmung einer Messgaskonzentration auf Basis des ersten Messsignals.
Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Referenzgasküvette aufweist, welche ein Referenzgas aufweist.
Ferner weist die Vorrichtung eine optische Einheit zur Lenkung eines ersten Laserstrahlungsanteils auf die erste Detektordiode und zur Lenkung eines zweiten Laserstrahlungsanteils durch die Referenzgasküvette hindurch auf die zweite Detektordiode auf.
Die Steuer- und Messeinheit ist ferner ausgebildet, mittels des ersten Steuersignals eine Änderung des Ansteuerstroms derart zu bewirken, dass die Wellenlänge der Laserstrahlung einen Gesamtspektralbereich überstreicht, welcher einen ersten Spektralbereich, einen zweiten Spektralbereich und auch einen dritten Spektralbereich aufweist.
In dem ersten Spektralbereich wird Laserstrahlung durch einen Wasserdampfanteil bzw. einen Feuchteanteil aber nicht durch einen Gasanteil des zu detektierenden Messgases absorbiert. In dem zweiten Spektralbereich wird die Laserstrahlung durch den Messgasanteil des zu detektierenden Messgases und den Wasserdampfanteil bzw. Feuchteanteil absorbiert.
In dem dritten Spektralbereich wird die Laserstrahlung durch das Referenzgas absorbiert.
Die Steuer- und Messeinheit ist ferner ausgebildet, auf Basis wenigstens eines Abschnittes des zweiten Messsignals, welcher zu dem dritten Spektralbereich korrespondiert, und ferner auf Basis eines vorgegebenen Spektralverlaufs eine Änderung des zweiten Steuersignals vorzunehmen.
Zur Erläuterung des Vorteils der Erfindung gewesen Vorrichtung werden nun die folgenden Ausführungen gemacht.
Durch lange Betriebszeiten eines Diodenlasers steigt die Temperatur innerhalb des Diodenlasers möglicherweise an, sodass sich die Wellenlänge in unerwünschter Weise verändern kann. Auch wenn es prinzipiell möglich ist, durch den thermoelektrischen Aktuator eine Temperatur des Diodenlasers zu beeinflussen, so kommt es jedoch möglicherweise immer wieder zu einer Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur außerhalb des Diodenlasers an dem Ort des thermoelektrischen Aktuators bzw. thermoelektrischen Sensors und der tatsächlichen Temperatur in dem Diodenlaser selber. Diese Temperaturdifferenz lässt sich nicht unbedingt dadurch ausgleichen, dass in der Umgebung des Diodenlasers und in der Nähe des thermoelektrischen Aktuators der thermoelektrischer Sensor eine Temperatur misst, da diese Temperatur aufgrund der Temperaturdifferenz von der tatsächlichen Temperatur in den Diodenlaser abweichen kann. Eine solche Temperaturdifferenz bedeutet eben auch eine Differenz einer Wellenlänge bzw. eine Wellenlängenverstimmung des Diodenlasers, sodass es nicht hinreichend genau bestimmt sein kann, ob der Ansteuerstrom dann auch eine zu erwartende Wellenlänge der Laserstrahlung herbeiführt. Aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen Messwert des thermoelektrischen Sensors und dem Diodenlaser kann es also zu einem Wellenlängenoffset kommen.
Weicht die emittierte Wellenlänge des Diodenlasers zu sehr ab, so kann es zu Verfälschungen der Messergebnisse für die Konzentrationsmessung des Messgases kommen.
Die Erfindung besteht darin, dass ein Teil der Sendestrahlung bzw. Laserstrahlung über das optische Element bzw. die optische Einheit ausgekoppelt wird und dann durch die Referenzgasküvette geleitet wird, welche das Referenzgas mit einer vorbestimmten Konzentration aufweist.
Es wird dann hinter der Referenzgasküvette das zweite Messsignal aufgenommen, wobei unter Kenntnis eines Absorptionsspektrums, welches auch als ein vorgegebener Spektralverlaufs bezeichnet werden kann, sowie des zweiten Messsignals dann die Wellenlängenverstimmung des Lasers bzw. des Diodenlasers bestimmt werden kann. Hierdurch lässt sich also das zweite Steuersignal für den thermoelektrischen Aktuator auf Basis des vorgegebenen Spektralverlaufs und des zweiten Messsignal wählen.
Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht es hierdurch, die tatsächliche Laserstrahlung des Diodenlasers zu beobachten, um dann eine Wellenlängenverstimmung zu detektieren und gegebenenfalls das Steuersignal des thermoelektrischen Aktuators entsprechend zu ändern. Hierbei wird das Steuersignals für den thermoelektrischen Aktuator nicht notwendigerweise in Abhängigkeit eines Sensorsignals des thermoelektrischen Sensors verändert, sondern dieses kann auf Basis der tatsächlichen Laserstrahlung des Diodenlasers erfolgen. Hierdurch ist eine genauere Justierung der Wellenlänge des Diodenlasers unter Zuhilfenahme des thermoelektrischen Aktuators möglich, als wenn dies nur auf Basis des Sensorsignals des thermoelektrischen Sensors erfolgen würde.
Vorzugsweise ist die Steuer- und Messeinheit ferner ausgebildet, auf Basis des wenigstens einen Abschnittes des zweiten Messsignals, welcher zu dem dritten Spektralbereich korrespondiert, und ferner auf Basis des in Bezug auf das Referenzgas vorgegebenen Spektralverlaufs eine Korrelationsfunktion zu bestimmen und eine Änderung des zweiten Steuersignals in Abhängigkeit der Korrelationsfunktion vorzunehmen.
Vorzugsweise ist die Steuer- und Messeinheit ausgebildet, auf Basis eines Maximalwertes der Korrelationsfunktion einen Grad einer Wellenlängenverstimmung des Diodenlasers zu bestimmen.
Vorzugsweise ist die Steuer- und Messeinheit ausgebildet, mittels des ersten Steuersignals eine lineare Erhöhung des Ansteuerstroms zu bewirken.
Vorzugsweise weist Referenzgasküvette als Referenzgas Schwefelwasserstoff mit einer vorbestimmten Konzentration auf, wobei die Steuer- und Messeinheit ausgebildet ist, mittels des ersten Ansteuersignals eine Wellenlängenänderung der Laserstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 1590,5 nm bis 1591,39 nm zu bewirken.
Vorzugsweise weist der dritte Spektralbereich wenigstens drei dominante Absorptionslinien bezogen auf das Referenzgas auf.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung ferner einen thermoelektrischen Sensor zur Bereitstellung eines Sensorsignals auf, wobei die Steuer- und Messeinheit ausgebildet ist, die Änderung des zweiten Steuersignals in Abhängigkeit der Korrelationsfunktion und des Sensorsignals vorzunehmen.
Vorzugsweise ist die Steuer- und Messeinheit ausgebildet, in einem ersten Betriebszustand die Änderung des zweiten Steuersignals in Abhängigkeit des Sensorsignals aber nicht der Korrelationsfunktion vorzunehmen und in einem zweiten Betriebszustand die Änderung des zweiten Steuersignals in Abhängigkeit der Korrelationsfunktion aber nicht des Sensorsignals vorzunehmen.
Vorzugsweise indiziert die Korrelationsfunktion einen Grad einer Wellenlängenverstimmung des Diodenlasers, wobei die Steuer- und Messeinheit ausgebildet ist, die Änderung des zweiten Steuersignals erst dann vorzunehmen, wenn der Grad der Wellenlängenverstimmung einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Vorzugsweise indiziert die Korrelationsfunktion einen Grad einer Wellenlängenverstimmung des Diodenlasers, wobei die Steuer- und Messeinheit ausgebildet ist, den Grad der Wellenlängenverstimmung für eine Regelung des zweiten Steuersignals zu verwenden, vorzugsweise als eine Regelabweichung für die Regelung des zweiten Steuersignals.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand spezieller Ausführungsformen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2a , 2b Spektralbereiche,
3 eine Stromkurve zur Ansteuerung eines Diodenlasers,
4a-d Messkurven,
5 ein Absorptionsspektrum für Schwefelwasserstoff,
6 ein Blockschaltbild für eine Regelung eines Steuersignals für einen thermoelektrischen Aktuator.

Die 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung V zur Bestimmung einer Konzentration eines Gases.
Ein Diodenlaser DL erzeugt eine Laserstrahlung LS, welche mittels einer optischen Einheit OE in einen ersten Laserstrahlungsanteils ELS und ein zweiten Laserstrahlungsanteils ZLS aufgeteilt wird.
Der erste Laserstrahlungsanteil ELS wird dann durch einen Messbereich MB hindurch transmittiert, in welchem sich das Messgas befindet, dessen Konzentration gemessen werden soll. Dieses kann beispielsweise Kohlendioxid sein.
Der erste Laserstrahlungsanteils ELS wird vorzugsweise durch ein zweites optisches Element OE2 fokussiert. Dann trifft der erste Laserstrahlungsanteil ELS auf eine erste Detektordiode, welche ein erstes Messsignal EM generiert. Der Diodenlaser DL wird von einem Ansteuerstroms STR einer Stromquelle SQ angesteuert, wobei ein erstes Steuersignal ES durch eine Steuereinheit SE, welches eine Steuer- und Messeinheit ist, bereitgestellt wird. Die Steuereinheit SE nimmt auch das erste Messsignal EM entgegen.
Eine Konzentration eines Messgases in den Messbereich bzw. Messküvette MB kann dann auf Basis einer Messung an unterschiedlichen Wellenlängen der Laserstrahlung LS bzw. des ersten Laserstrahlungsanteils ELS erfolgen.
Die 3 zeigt hierzu einen Verlauf des Ansteuerstroms STR, welche hierzu üblicherweise gewählt wird.
Zu einem Zeitpunkt T₁ wird der Ansteuerstrom auf einen Mindestwert S1 gesetzt. Dieses entspricht bei einer gewissen Temperatur des Diodenlasers DL aus der 1 dann einer Erzeugung einer gewissen Wellenlänge. Die Wellenlänge hängt von der Wahl des Ansteuerstroms STR als auch der Temperatur des Diodenlasers DL ab.
Für die Annahme, dass die Temperatur des Diodenlasers DL bekannt ist, kann also der Ansteuerstrom STR bzw. der Wert S1 so gewählt werden, dass eine gewünschte Wellenlänge der Laserstrahlung LS erzeugt wird.
Ab einem Zeitpunkt T₂ wird dann eine lineare Erhöhung der Ansteuerung STR mittels des Steuersignals ES bewirkt, wodurch eine sogenannte Scanamplitude SC überstrichen wird, so dass sich zu einem Zeitpunkt T₃ sich ein maximaler Stromwert S2 ergibt.
Unter Kenntnis von Kennliniendaten des Diodenlasers DL der 1 und unter der Annahme der Kenntnis einer Temperatur des Diodenlasers DL kann dann also durch die Wahl des Steuerstromes STR bzw. des Steuersignals ES der Stromquelle SQ angenommen werden, in welcher Weise die Wellenlänge der Laserstrahlung LS bzw. ELS sich zeitlich ändert.
Die 4a zeigt einen Detektorstrom bzw. eine Detektorintensität EI1, welche sich an der Detektordiode ED der 1 ergeben kann.
Da die Laserkennlinie des Diodenlasers DL für das Verhältnis zwischen dem Ansteuerstrom STR und der zu erzeugenden Wellenlänge nichtlinear ist, ergibt sich hier eine Nichtlinearität in der Anstiegsrampe der Empfangsintensität bzw. des Empfangsstromes EI1 der Detektordiode ED.
Die Empfangsintensität EI1 der 4a ergibt sich für den Fall, dass es innerhalb des Messbereiches MB ist nicht zu einer Absorption der Laserstrahlung ELS kommt. Ist Feuchtigkeit und/oder das Messgas in dem Messbereich MB vorhanden, so ergibt sich beispielsweise eine Empfangsintensität EI2 aus der 4b. Entsprechende Einbrüche E1, E2 ergeben dann einen Hinweis auf eine Absorption der Laserstrahlung ELS an zu entsprechenden Zeitpunkten T₁₁ , T₁₂ korrespondierenden Wellenlängen.
Die für die Messung zu verwendende Information ist die der Rampenkurve RK, welche in der 4c gezeigt ist. An diese Kurve RK lässt sich dann ein Polynom anpassen, sodass eine Polynomkurve PK geschätzt werden kann.
Der Quotient der Polynomkurve PK und der Rampenkurve RK kann dann als Quotientenkurve QK, siehe 4d, ermittelt werden. Diese Quotientenkurve QK entspricht dann dem gemessenen Absorptionsspektrum bei Vorhandensein von Wasserdampf und/oder einem Messgasanteil in dem Messbereich bzw. der Küvette MB. Es kann dann hier beispielsweise auf einen Spektralbereich SPX abgestellt werden, in welchem eine Absorption detektiert werden soll.
Die 5 zeigt beispielhaft für Schwefelwasserstoff eine Absorptionskurve AS. Innerhalb eines beispielhaften Spektralbereiches SB3 sind entsprechende Absorptionslinien AL eingetragen. Würde also z.B. das Messgas innerhalb des Messbereiches MB Schwefelwasserstoff sein und würde der Spektralbereich SPX aus der 4d dem Spektralbereich SB3 entsprechen, so müssten die Absorptionslinien AL in der Quotientkurve QK in einem solchen Spektralbereich SPX zu sehen sein.
Zurückkommend zu 1 kann angemerkt werden, dass die Messvorrichtung V vorzugsweise einen nach dem Stand der Technik bekannten thermoelektrischen Sensor TS aufweisen kann, welcher vorzugsweise ein Sensorsignal SES an die Steuereinheit SE bereitstellt.
Hierdurch könnte prinzipiell die Temperatur in der Umgebung des Diodenlasers gemessen werden, sodass dann die Steuereinheit SE unter Kenntnis des Sensorsignals SE es ein Steuersignals ZLS als zweites Steuersignals für ein thermoelektrischen Aktuator TA entsprechend wird. Hierdurch kann dann eben durch Wahl des zweiten Steuersignal ZS die Temperatur in der Umgebung des Diodenlasers DL mittels des thermoelektrischen Aktuators beeinflusst und verändert wird. Wie zuvor erwähnt, hängt die tatsächliche Wellenlänge der Laserstrahlung LS des Diodenlasers DL sowohl von dem Ansteuerstroms STR als auch der Temperatur des Lasers ab. Aus dem Stand der Technik ist hierbei eine Wellenlängenstabilisierung bekannt, bei welcher eine Regelung des Steuersignals ZS für den thermoelektrischen Aktuator TA auf Basis der Temperatur bzw. des Messsignals SES des thermoelektrischen Sensors TS erfolgt. Der thermoelektrische Sensor ist vorzugsweise ein sogenannter Thermistor.
Ist der Diodenlaser DL in seiner Wellenlänge für die Messung bzw. Ansteuerung durch eine Stromkurve gemäß der 3 einmal in seiner Temperatur entsprechend bzw. genau genug stabilisiert, so kann in dem Fall, dass sich die Temperatur zu einem späteren Zeitpunkt erhöht, sich die Wellenlänge durch einen Wellenlängen-Offset in der Art verändern, dass bei einem identischen Wert des Ansteuerstroms eine größere Wellenlänge erzeugt wird. Eine Änderung der Wellenlänge durch eine Temperaturänderung liegt hierbei beispielsweise in einem Bereich von $\frac{d λ}{d T} \approx 0,08 \dots 0,2 \frac{n m}{K}$
Hierdurch kann sich eine Verfälschung der Messergebnisse zur Messung der Konzentration des Gases bzw. Messgases ergeben.
Erfindungsgemäß ist deshalb eine Referenzgasküvette RK vorgesehen, welche ein Referenzgas aufweist, welches vorzugsweise Schwefelwasserstoff ist. Die Referenzgasküvette RK enthält Referenzgas mit einer vorgegebenen, der Steuereinheit SE bekannten Konzentration.
Mittels der optischen Einheit OE wird ein zweiter Laserstrahlungsanteil ZLS der Laserstrahlung LS des Diodenlasers ausgekoppelt, durch die Referenzgasküvette RK hindurch geführt und erreicht dann eine zweite Detektordiode ZD. Die zweite Detektordiode ZD stellt dann ein zweites Messsignal ZM bereit.
Die Messsignal EM, ZM der Detektoren werden vorzugsweise durch Transimpedanzverstärker in Spannungssignale umgewandelt und verstärkt. Über entsprechende Vorverstärker kann vorzugsweise eine weitere Verstärkung erfolgen. Vorzugsweise erfolgt noch eine analoge Filterung durch ein Bandpassfilter. Anschließend werden die Signale EM, ZM in die Steuereinheit SE eingelesen und dort entsprechend durch Analog-Digitalwandler digitalisiert. Die zeitdiskreten Messsignale EM, ZM können dann entsprechend verarbeitet werden. Das erste Messsignal EM dient hierbei zu der aus dem Stand der Technik bereits bekannten Messung der Konzentration des Messgases nach dem Messprinzip aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 008 323 A1 .
Auf Basis des zweiten Messsignals ZM und auf Basis eines vorgegebenen Spektralverlaufs bzw. entsprechender Daten bezogen auf ein Absorptionsspektrum des Referenzgases kann dann die Wahl bzw. die Änderung des zweiten Steuersignals ZS vorgenommen werden.
Es erfolgt also eine Temperaturregelung auf Basis des Messsignals ZM der Diode ZD, welche einen Laserstrahlungsanteils ZLS detektiert, welcher von dem Referenzgas der Referenzgasküvette RK absorbiert wird.
Die Steuer- und Messeinheit SE bewirkt mittels des Steuersignals ES eine Ansteuerung des Steuerstroms STR derart, dass die Wellenlänge der Laserstrahlung LS einen Gesamtspektralbereich überstreicht.
2a zeigt hierbei eine bevorzugte Wahl von Spektralbereichen. Der Gesamtspektralbereich SB weist einen ersten Spektralbereich SB1 auf, in welchem die Laserstrahlung durch einen Wasserdampfanteil aber nicht durch einen Messgasanteil des Messgases absorbiert wird. Ferner weist der Spektralbereich SB einen zweiten Spektralbereich SB2 auf, in welchem die Laserstrahlung durch den Messgasanteil und den Wasseranteil absorbiert wird. Dieser zweite Spektralbereich SB2 mit einer entsprechenden Wellenlänge ist notwendig, um das aus dem Stand der Technik bekannte Prinzip zur Bestimmung einer Konzentration eines Gases durchzuführen, wie aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 008 323 A1 bekannt.
Erfindungsgemäß ist ferner in dem Spektralbereich SB ein dritter Spektralbereich SB3 vorgesehen, in welchem die Laserstrahlung ZLS durch das Referenzgas absorbiert wird. Vorzugsweise kann der dritte Spektralbereich SB3 ein Teilspektralbereich des Spektralbereiches SB1 sein.
Wie in der 2b gezeigt, kann alternativ der Spektralbereich SB3 mit dem zweiten Spektralbereich SB2 koinzidieren bzw. sich mit diesem überlappen.
Die 5 zeigt für den Fall von Schwefelwasserstoff als das Referenzgas eine bevorzugte Wahl des dritten Spektralbereich SB3. Der dritte Spektralbereich SB3 liegt vorzugsweise derart, dass die Wellenlängenänderung der Laserstrahlung in einem Wellenlängenbereich von ungefähr 1500,5 nm bis 1591,39 nm erfolgt. Innerhalb dieses Spektralbereich SB3 liegen wenigstens drei dominante Absorptionslinien AL bezogen auf das Referenzgas.
Es wird nun im genaueren erläutert, auf welche Weise auf Basis des zweiten Messsignals ZM und auf Basis eines vorgegebenen Spektralverlaufs, beispielsweise der Absorptionskurve AS in dem Wellenlängenbereich Spektralbereich SB3, eine Änderung des zweiten Steuersignals ZS zur Einwirkung auf den thermoelektrischen Aktuator TA Art vorgenommen werden kann.
Werte einer Quotientenkurve QK, welche beispielhafte in 4d gezeigt sind, können dann für den entsprechenden dritten Spektralbereich als Messwerte x_M(k) aufgenommen werden.
Dann können Referenzwerte der Absorption x_R(k) für diesen Spektralbereich SB3, wie beispielsweise des Absorptionsspektrums ALS der 5, bereitgestellt werden.
Die zeitdiskreten Messwerte x_M(k) entsprechenden mit ihrem zeitdiskreten Index k entsprechenden analogen Zeitpunkten, welche durch das Abtastintervall Δ T in entsprechende analoge Zeitwerte umgerechnet werden können. Ferner entsprechen zeitlich benachbarte Messwerte x_M(k) solchen Messwerten, welchen entsprechenden Wellenlängen mit einer Wellenlängendifferenz Δ λ zugrunde liegen.
Die zeitdiskreten Messwerte x_M(k) können aufgrund einer Wellenlängenänderung bzw. einem Wellenlängen-Offset λ₀ zeitlich verschoben sein.
Es kann eine Korrelation der Messwerte x_M(k) mit den Referenzwerten der Absorption x_R(k) zur Bestimmung einer Korrelationsfunktion f(m) gemäß $f (m) = x_{M} (m) * x_{R} (- m) = \sum_{k} x_{M} (k) x_{R} (m + k), m = - (K - 1) \dots + (K - 1)$
erfolgen.
Liegt keinerlei Wellenlängenoffset λ₀ vor, sodass der Diodenlaser DL mit einer Laserstrahlung LS tatsächlich innerhalb eines angenommenen Zeitfensters genau den Spektralbereich SB3 überstrichen hat, so ist der Maximalwert der Korrelationsfunktion an dem Indexwert $m_{m a x} = a r g m a x (f (m))$
für $m_{m a x} = 0$
gegeben.
Liegt jedoch ein Wellenlängenoffset λ₀ vor, so ist der Index m_max für den Maximalwert der Korrelationsfunktion f(m) ungleich Null. Es lässt sich dann der Offset λ₀ gemäß $λ_{0} = m_{m a x} \cdot Δ λ$
ermitteln.
Aus diesem Wellenlängen-Offset λ₀ kann dann unter Kenntnis einer Temperatur-Wellenlängen-Kennlinie des Lasers DL darauf geschlossen werden, zu welchem Grade sich eine Temperatur an dem Diodenlaser DL verändern muss, um den Wellenlängen-Offset λ₀ zumindest teilweise zu kompensieren.
Unter Kenntnis einer Kennlinie des thermoelektrischen Aktuators TA kann dann eine Änderung bzw. Wahl des Steuersignals ZS vorgenommen werden.
Die Steuereinheit SE ist ausgebildet, auf Basis des zweiten Messsignals ZM bzw. der diskreten Messwerte x_M(k) und ferner auf Basis des vorgegebenen Spektralverlaufs eine Korrelationsfunktion f(m) zu bestimmen und eine Änderung des Steuersignals ZS in Abhängigkeit der Korrelationsfunktion vorzunehmen.
Für den bevorzugten Fall, dass die Vorrichtung V aus der 1 einen thermoelektrischen Sensor TS zur Bereitstellung des Sensorsignals SES aufweist, kann die Steuereinheit SE vorzugsweise die Änderung des zweiten Steuersignals ZLS sowohl in Abhängigkeit der Korrelationsfunktion als auch des Steuersignals SES vornehmen.
Hierbei wird vorzugsweise in einem ersten Betriebszustand durch die Steuereinheit SE die Änderung des zweiten Steuersignals ZS in Abhängigkeit des Sensorsignals SES des Sensors TS aber nicht der Korrelationsfunktion vorgenommen. Daher kann in dem ersten Betriebszustand dann zunächst eine sogenannte Temperaturgrundregelung vorgenommen werden, um eine zu erzielende Basistemperatur an dem Diodenlaser DL einzustellen.
In einem zweiten Betriebszustand kann dann die Änderung des zweiten Steuersignals ZS in Abhängigkeit der Korrelationsfunktion aber nicht des Sensorsignals SES vorgenommen werden. Hierdurch ist es möglich, dass in dem zweiten Betriebszustand die erfindungsgemäße, genaue Wellenlängenstabilisierung nur auf Basis der Korrelationsfunktion erfolgt.
Mit anderen Worten: In dem ersten Betriebszustand nimmt die Steuer- und Messeinheit SE die Änderung des zweiten Steuersignals ZS in Abhängigkeit des Sensorsignals SES des thermoelektrischen Sensor TS vor aber nicht auf Basis des zweiten Messsignals ZM sind auch nicht auf Basis des vorgegebenen Spektralverlaufs. In dem zweiten Betriebszustand nimmt die Steuer- und Messeinheit SE die Änderung des zweiten Steuersignals ZS nicht in Abhängigkeit des Sensorsignals SES des thermischen Sensors TS vor aber dafür auf Basis des vorgegebenen Spektralverlaufs und auf Basis des zweiten Messsignals ZM bzw. wenigstens eines Abschnittes des zweiten Messsignals ZM.
Die Steuer- und Messeinheit ME nimmt vorzugsweise die Änderung des zweiten Steuersignals ZS nur dann vor, wenn der Grad der Wellenlängenverstimmung bzw. der Wellenlängenoffset λ₀ einen vorgegebenen Minimalwert λ_MIN überschreitet. Hierdurch wird es ermöglicht, dass die Wellenlängenstabilisierung durch Temperaturregelung mittels des Aktuators TA bzw. des zweiten Messsignals ZM nicht bereits bei minimalen Wellenlängenabweichungen bzw. Wellenlängenverstimmungen erfolgt, sondern erst bei Wellenlängenverstimmungen, welche den Minimalwert bzw. vorgegebenen Wert λ_MIN überschreiten. Hierdurch wird die hier vorgeschlagene Temperaturregelung stabiler.
Die 6 zeigt ein Blockschaltbild, bei welchem die Steuereinheit SE den Grad der Wellenlängenverstimmung λ₀ als eine Regelabweichung für eine Regelung des zweiten Steuersignals ZS verwendet.
Die von dem Diodenlaser DL ausgestrahlte Laserstrahlung LS trifft wie zuvor beschrieben auf die optische Einheit OE, welche die zweite Laserstrahlung ZLS durch die Referenzgasküvette RK hindurch zu der zweiten Diode ZD leitet. Die zweite Diode ZD stellt dann das zweite Messsignal ZM bereit, welches innerhalb der Steuereinheit SE durch einen Analog-Digitalwandler AD gewandelt wird.
Die Steuereinheit SE weist hierbei ein Rechenmodul bzw. Rechenfunktionalität RM auf, welches das diskretisierte Messsignal ZM in Form der Messwerte λ₀ verwendet.
Eine vorzugsweise interne Speichereinheit SP der Steuereinheit SE stellt dann beispielsweise den vorgegebenen Spektralverlauf bzw. das Absorptionsspektrum in Form der Werte x_R (k) bereit.
Das Rechenmodul RM bestimmt dann die Wellenlängenverstimmung bzw. den Wellenlängen-Offset λ₀ wie zuvor beschrieben, welcher dann als Signal LO vorhanden ist.
Wird die Führungsgröße w(k) zu null gewählt, so ist die Regeldifferenz e(k) gleich der Wellenlängenverstimmung λ₀ . Diese Regeldifferenz bzw. Regelabweichung e(k) wird dann innerhalb eines Reglers PR verwendet, um eine Stellgröße y(k) zu bestimmen. Die Stellgröße y(k) ist eine diskrete Größe, welche durch einen Digital-Analogwandler DA in das zweite Steuersignals ZS umgewandelt wird, um den thermoelektrischen Aktuator TA anzusteuern und so eine Beeinflussung der Temperatur in der Umgebung des Diodenlasers DL zu bewirken.
Die Messstrecke ist gegeben durch die Komponenten ab der Stelleinrichtung, welches der Aktuator TA ist, bis hin zu der Messeinrichtung, welches die Detektordiode ZD ist. Diese Messstrecke kann beispielsweise mittels des Ziegler-Nichols-Verfahrens durch Beaufschlagung der Messstrecke mit einem Temperatursprung zur Bestimmung einer Sprungantwort bzw. Systemantwort des Systems ausgemessen werden.
Hierdurch lassen sich entsprechende Regelungsparameter bestimmen.
Die Stellgröße y(k) kann dann bestimmt werden zu $y (k) = K P \cdot e (k) + K I \cdot T A \cdot \sum_{i = 0}^{k} e (k) + \frac{K D}{T A} \cdot (e (k) - e (k - 1))$
Hierbei ist KP die proportionale Verstärkung gemäß $K P = \frac{1,2}{K} \cdot \frac{T}{T S}$
Ferner ist die integrale Verstärkung KI gegeben gemäß $K I = 2 \cdot T S$
Ferner ist die differentielle Verstärkung KD gegeben gemäß $K D = \frac{1}{2} \cdot T S$
Es ist hierbei TA die Abtastzeit des Reglers und TS die Totzeit der Sprungantwort. Ferner ist T die Zeitkonstante der Sprungantwort.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware und/oder in Software implementiert sein. Hierbei kann insbesondere die Steuereinheit in Hardware und/oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikro-prozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.

Claims

Vorrichtung (V) zur Bestimmung einer Konzentration eines Gases, aufweisend - einen in Abhängigkeit eines variablen Ansteuerstroms (STR) wellenlängenvariablen Diodenlaser (DL) ausgebildet zur Emission einer Laserstrahlung (LS), - eine steuerbare Stromquelle (SQ) ausgebildet zur Bereitstellung des variablen Ansteuerstroms (STR) in Abhängigkeit eines ersten Steuersignals (ES), - eine erste Detektordiode (ED) ausgebildet zur Bereitstellung eines ersten Messsignals (EM) und eine zweite Detektordiode (ZD) ausgebildet zur Bereitstellung eines zweiten Messsignals (ZM), - wenigstens einen thermoelektrischen Aktuator (TA) ausgebildet zur Beeinflussung einer Temperatur des Diodenlasers (DL) in Abhängigkeit eines zweiten Steuersignals (ZS) - wenigstens eine Steuer- und Messeinheit (SE), welche ausgebildet ist zum Bereitstellen des ersten und des zweiten Steuersignals (ES, ZS) sowie ferner zur Bestimmung einer Messgaskonzentration auf Basis des ersten Messsignals (EM), - eine Referenzgasküvette (RK), welche ein Referenzgas aufweist, - sowie eine optische Einheit (OE) ausgebildet zur Lenkung eines ersten Laserstrahlungsanteils (ELS) auf die erste Detektordiode (ED) und zur Lenkung eines zweiten Laserstrahlungsanteils (ZLS) durch die Referenzgasküvette (RK) hindurch auf die zweite Detektordiode (ZD), wobei die Steuer- und Messeinheit (SE) ferner ausgebildet ist, mittels des ersten Steuersignals (ES) eine Änderung des Ansteuerstroms (STR) derart zu bewirken, dass die Wellenlänge der Laserstrahlung (LS) einen Gesamtspektralbereich (SB) überstreicht, welcher - einen ersten Spektralbereich (SB1), in welchem die Laserstrahlung (LS) durch einen Wasserdampfanteil aber nicht durch einen Messgasanteil absorbiert wird, - einen zweiten Spektralbereich (SB2), in welchem die Laserstrahlung (LS) durch den Messgasanteil und den Wasserdampfanteil absorbiert wird, - und ferner einen dritten Spektralbereich (SB3), in welchem die Laserstrahlung (LS) durch das Referenzgas absorbiert wird, aufweist, sowie ferner auf Basis wenigstens eines Abschnittes des zweiten Messsignals (ZM), welcher zu dem dritten Spektralbereich (SB3) korrespondiert, und ferner auf Basis eines vorgegebenen Spektralverlaufs eine Änderung des zweiten Steuersignals (ZS) vorzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuer- und Messeinheit (SE) ferner ausgebildet ist auf Basis des wenigstens einen Abschnittes des zweiten Messsignals (ZM), welcher zu dem dritten Spektralbereich (SB3) korrespondiert, und ferner auf Basis des in Bezug auf das Referenzgas vorgegebenen Spektralverlaufs eine Korrelationsfunktion zu bestimmen und eine Änderung des zweiten Steuersignals (ZS) in Abhängigkeit der Korrelationsfunktion vorzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Steuer- und Messeinheit (SE) ausgebildet ist, auf Basis eines Maximalwertes der Korrelationsfunktion einen Grad einer Wellenlängenverstimmung des Diodenlasers (DL) zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Messeinheit (SE) ausgebildet ist, mittels des ersten Steuersignals (ES) eine lineare Erhöhung des Ansteuerstroms (STR) zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzgasküvette (RK) als Referenzgas Schwefelwasserstoff aufweist, und dass die Steuer- und Messeinheit (SE) ausgebildet ist, mittels des ersten Ansteuersignals (ES) eine Wellenlängenänderung der Laserstrahlung (LS) in einem Wellenlängenbereich von 1590,5 nm bis 1591,39 nm zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der dritte Spektralbereich (SB3) wenigstens drei dominante Absorptionslinien bezogen auf das Referenzgas aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung ferner einen thermoelektrischen Sensor (TS) zur Bereitstellung eines Sensorsignals (SES) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Messeinheit (SE) ausgebildet ist, die Änderung des zweiten Steuersignals (ZS) in Abhängigkeit der Korrelationsfunktion und des Sensorsignals (SES) vorzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Messeinheit (SE) ausgebildet ist, - in einem ersten Betriebszustand die Änderung des zweiten Steuersignals (ZS) in Abhängigkeit des Sensorsignals (SES) aber nicht der Korrelationsfunktion vorzunehmen - und in einem zweiten Betriebszustand die Änderung des zweiten Steuersignals (ZS) in Abhängigkeit der Korrelationsfunktion aber nicht des Sensorsignals (SES) vorzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Korrelationsfunktion einen Grad einer Wellenlängenverstimmung des Diodenlasers (DL) indiziert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Messeinheit (SE) ausgebildet ist, die Änderung des zweiten Steuersignals (ZS) erst dann vorzunehmen, wenn der Grad der Wellenlängenverstimmung einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Korrelationsfunktion einen Grad einer Wellenlängenverstimmung des Diodenlasers (DL) indiziert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Messeinheit (SE) ausgebildet ist, den Grad der Wellenlängenverstimmung für eine Regelung des zweiten Steuersignals (ZS) zu verwenden, vorzugsweise als eine Regelabweichung für die Regelung des zweiten Steuersignals (ZS).