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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Fenster für
optische Gas- und Partikelmessgeräte gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
1, eine Vorrichtung zur optischen Gas- und/oder Partikelmessung gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 14, sowie ein Verfahren zur optischen Gas- und/oder
Partikelmessung gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 16.
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Die optische Gas- und Partikelmessung
gewinnt zunehmende Bedeutung insbesondere im Bereich der Abgassensorik,
wobei die Abgase eines Verbrennungsmotors detektiert bzw. analysiert
werden. Die Abgassensorik wird beispielsweise zur Kontrolle oder
Steuerung des Katalysators eingesetzt oder sie dient zur Unterstützung des
Motormanagements. Beispielsweise kann mittels optischer Gas- und
Partikelmessung eine Rußdetektion
erfolgen. Dadurch ist es möglich,
bei einer Verbrennungskraftmaschine Schadstoffe wirksam zu reduzieren
und den Treibstoffbedarf zu verringern.
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Ein weiteres mögliches Anwendungsgebiet der
optischen Gas- und Partikelmessung ist die Branddetektion. Dabei
entstehen in den meisten Fällen
größere Rußpartikel,
an denen einfallendes Licht gestreut wird. Aber auch Brände mit
relativ wenig Rußpartikeln
lassen sich optisch detektieren, indem z.B. die Absorption von Licht
durch Brandgase gemessen wird.
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Optische Gas- und Partikelmessgeräte sind daher
insbesondere auch zum Einsatz in Kraftfahrzeugen und Flugzeugen
bzw. Luftfahrzeugen geeignet, beispielsweise um Abgase zu analysieren
und Brände
in Fracht- oder Passagierräumen
zu detektieren.
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Bei der optischen Gas- und Partikelmessung wird
Licht im Infrarotbereich oder im sichtbaren Bereich auf das zu messende
Gas oder auf einen zu überwachenden
Raumbereich gerichtet. Mittels eines Detektors wird anschließend z.B.
die Absorption gemessen, wodurch die Art des Gases und die jeweilige
Konzentration be stimmt werden kann. An größeren Partikeln, beispielsweise
an Rußpartikeln,
erfolgt eine Streuung des Lichts, die ebenfalls durch geeignete
Detektoren bestimmt wird.
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Optische Gas- und Partikelmessungen
finden zumeist unter rauen Umgebungstemperaturen statt. In den zu
messenden Bereichen herrschen in vielen Anwendungsfällen sehr
hohe Temperaturen und oftmals auch ein erhöhter Druck. Dabei besteht das
Problem, dass sich Ablagerungen von Partikeln, beispielsweise Ruß, auf dem
Fenster zwischen dem eigentlichen Messsystem und dem zu messenden Medium
bilden. Auf einem derartigen Fenster, das z.B. einen Laser bzw.
eine Lichtquelle von dem zu messenden Medium räumlich trennt, kann insbesondere
auch eine Kondensation von Wasser erfolgen. Die Ablagerungen von
Partikeln oder auch die Kondensation von Wasser führen zur
Beeinträchtigung des
Messsignals und somit zu ungenauen Messergebnissen bis hin zur dauerhaften
Störung
des Messbetriebs.
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Bisher wurde versucht, das Problem
der durch Ablagerungen verursachten verminderten Transparenz durch
eine elektronische Kompensation der detektierten Signale zu lösen. Dies
ist jedoch nur bis zu einem bestimmten Verschmutzungsgrad möglich, so
dass ein dauerhafter Messbetrieb mit zuverlässigen und genauen Messergebnissen
auf diese Weise kaum oder nur mit sehr großem, zusätzlichen Aufwand erreicht werden
kann.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
optische Gas- und Partikelmessgeräte derart weiter zu entwickeln,
dass auch unter rauen Umgebungsbedingungen ein dauerhafter und zuverlässiger Messbetrieb
mit genauen Messergebnissen gewährleistet
ist. Die Beeinträchtigung
durch Ablagerungen von Partikeln und Wasser auf den Fenstern von
Gas- und/oder Partikelmessgeräten
soll wirksam reduziert oder vermieden werden. Weiterhin soll ein Verfahren
zur optischen Gas- und Partikelmessung angegeben werden, das auch
unter rauen Umgebungsbedingungen dauerhafte, zuverlässige und
genauere Messergebnisse liefert.
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Die Aufgabe wird gelöst durch
das Fenster für
optische Gas- und/oder Partikelmessgeräte gemäß Patentanspruch 1, durch die
Vorrichtung zur optischen Gas- und/oder
Partikelmessung gemäß Patentanspruch
14, sowie durch das Verfahren zur optischen Gas- und/oder Partikelmessung
gemäß Patentanspruch
16. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung
ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Das erfindungsgemäße Fenster für optische Gas-
und/oder Partikelmessgeräte
dient zur Trennung einer Lichtquelle und/oder eines Detektors von den
zu messenden Gasen oder Partikeln, wobei das Fenster eine Öffnung mit
einem transparenten Element umfasst, das für Licht eines Wellenlängenbereichs
durchlässig
ist. Das Fenster zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es
mit einem Heizelement versehen ist, das an eine Spannungsquelle elektrisch
gekoppelt oder koppelbar ist, um das transparente Element durch
Anlegen einer Heizspannung an das Heizelement zu reinigen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Fenster
werden Ablagerungen und Verbrennungsrückstände auf dem transparenten Element
wirksam beseitigt, ohne dass der Messbetrieb unterbrochen werden
muss. Insbesondere kann ein hoher Grad an Transparenz über einen
langen Zeitraum aufrechterhalten werden, so dass ein dauerhafter
und zuverlässiger
Messbetrieb gewährleistet
ist. Das Fenster hat somit selbstreinigende Eigenschaften.
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Bevorzugt ist das Fenster an einem
Träger befestigt,
auf dem das Heizelement zum Heizen des transparenten Elements angeordnet
ist. Dabei kann das transparente Element beispielsweise durch Kleben
auf dem Träger
befestigt sein, wobei es eine Öffnung
des Trägers überdeckt,
durch die das Licht bei der Durchführung der Messung hindurchtritt.
Weiterhin kann das transparente Element in der Öffnung des Trägers durch
Klemmen befestigt sein, insbesondere durch thermisches Klemmen.
Dadurch kann eine besonders zuverlässige Verbindung ohne den Einsatz
von Klebstoffen erzielt werden.
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Vorteilhaft hat der Träger mehrere Öffnungen,
die jeweils durch ein transparentes Element verschlossen sind. Dadurch
sind Messungen mit mehreren Detektoren möglich, und es können Differenzsignale
erzeugt werden, die zu noch weiter verbesserten Messergebnissen
führen.
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Bevorzugt ist das transparente Element
aus Saphir gefertigt. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Temperaturbeständigkeit,
so dass die optische Gas- und Partikelmessung dauerhaft im Abgas
von Verbrennungskraftmaschinen erfolgen kann.
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Vorteilhafterweise umfasst das Heizelement eine
Metallisierung, von der mindestens ein Abschnitt das transparente
Element in räumlicher
Nähe umgibt,
um es thermisch an das Heizelement zu koppeln. Dadurch wird eine
besonders wirksame Heizung des transparenten Elements möglich, wobei
die Heizung sehr schnell erfolgen kann.
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Vorteilhafterweise hat die Metallisierung
mindestens einen Leitungsabschnitt mit relativ breitem Querschnitt
und mindestens einen Heizabschnitt mit relativ schmalem Querschnitt,
wobei der Heizabschnitt das transparente Element U-förmig umgibt. Insbesondere
durch die U-förmige
Ausgestaltung des Heizabschnitts ist eine sehr wirksame und schnelle
Aufheizung des transparenten Elements durch Anlegen der Heizspannung
möglich.
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Der an das transparente Element bzw.
an die Fensteröffnung
angrenzende Heizabschnitt kann insbesondere auch zickzackförmig ausgestaltet
sein. Dadurch kann die Aufheizung des transparenten Elements noch
schneller und wirksamer erfolgen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn
mehrere Heizabschnitte des Heizelements parallel zueinander angeordnet
sind, wobei ein oder mehrere transparente Elemente jeweils zwischen
zwei Heizabschnitten angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine besonders gleichmäßige und
schnelle Aufheizung der Fensteröffnung
beim Anlegen der Heizspannung.
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Vorteilhaft ist das Fenster thermisch
an einen Temperaturfühler
gekoppelt. Dadurch ist es möglich, die
Temperatur des selbstreinigenden Fensters im laufenden Betrieb zu
messen und ggf. über
eine Steuer- oder Regeleinrichtung zu steuern.
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Vorteilhafterweise ist das transparente
Element auf eine Temperatur heizbar, die größer als die Verdampfungstemperatur
von Wasser ist, bevorzugt größer als
100°C. Dadurch
kann die Ablagerung von Wasser auf dem transparenten Element und
die damit verbundene Beeinträchtigung
der Transparenz vermieden oder beseitigt werden.
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Besonders vorteilhaft ist das transparente Element
auf eine Temperatur von mindestens 400°C heizbar, wobei die Temperatur
vorzugsweise mehr als 600°C
beträgt
und insbesondere bevorzugt im Bereich von 600 – 700°C liegt. Durch diese Ausgestaltung
können
besonders Rußpartikel
wirksam entfernt werden, die sich normalerweise als Verbrennungsrückstand
auf der Oberfläche
des Fensters ablagern. Durch die hohe Temperatur kann z.B. ein Übergang
der Rußpartikel
in die Gasphase erfolgen bzw. die Haftung der Rußpartikel reduziert werden, so
dass sie z.B. abfallen und im Gasstrom von dem Fenster wegtransportiert
werden.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung
wird eine Vorrichung zur optischen Gas- und/oder Partikelmessung geschaffen,
mit einer Lichtquelle zum Aussenden von Licht ein oder mehrerer
Wellenlängen
in einen Raumbereich, in dem sich zu messende Gase und/oder Partikel
befinden, einem Detektor zum Empfang des Lichts, wobei die Lichtquelle und/oder
der Detektor von dem Raumbereich durch mindestens ein Fenster getrennt
ist, das ein für
die Wellenlänge
des Lichts transparentes Element umfasst, und wobei das Fenster
mit einem Heizelement versehen ist, das an eine Spannungsquelle
elektrisch gekoppelt oder koppelbar ist, um das transparente Element
durch Anlegen einer Heizspannung an das Heizelement zu reinigen.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist ein dauerhafter und zuverlässiger
Messbetrieb mit genaueren Messergebnissen möglich. Beispielsweise muss
der Messbetrieb nicht mehr unterbrochen werden, um das Fenster auszutauschen
oder zu reinigen, da es eine selbstreinigende Funktion hat. Durch
das Anlegen einer Heizspannung kann das Fenster auch während des
laufenden Messbetriebs gereinigt werden, so dass die Transparenz
aufrechterhalten oder wiederhergestellt wird.
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Vorteilhafterweise hat die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur optischen Gas- und/oder
Partikelmessung ein erfindungsgemäßes Fenster, wie es oben beschrieben
und nachfolgend detailliert erläutert
wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung wird ein Verfahren zur optischen Gas- und/oder Partikelmessung
angegeben, bei dem mittels einer Lichtquelle Licht in einen Raumbereich
gesendet und anschließend
mittels eines Detektors detektiert wird, um durch Absorption oder
Streuung des Lichts Eigenschaften der Gase oder Partikel zu bestimmen, wobei
ein Fenster, das die Lichtquelle und/oder den Detektor von den Gasen
oder Partikeln räumlich trennt,
durch Aufheizen gereinigt wird.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren können auch
unter rauen Umgebungsbedingungen bzw. bei erhöhten Drücken und Temperaturen dauerhaft
zuverlässige
Messergebnisse erzielt werden, wobei die Transparenz des Fensters
aufrechterhalten oder im laufenden Betrieb wiederhergestellt werden
kann.
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Vorteilhafterweise wird das Fenster
auf eine Temperatur von mehr als ca. 100°C gereinigt, bevorzugt auf eine
Temperatur von mehr als ca. 400°C. Dadurch
können
Wasserablagerungen beseitigt oder auch sonstige Verbrennungsrückstände, beispielsweise
Rußpartikel
entfernt werden.
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Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur räumlichen
Trennung der verschiedenen Messelemente von dem zu messenden Raumbereich
ein erfindungsgemäßes Fenster
verwendet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, in denen
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1a und 1b ein erfindungsgemäßes Fenster
gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
als Ansicht der Vorderseite bzw. Rückseite schematisch zeigen;
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2 ein
Fenster gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
mit Temperaturfühler und
zickzackförmigen
Heizabschnitt zeigt;
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3 ein
Fenster gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
mit Temperaturfühler und
mäanderförmigem Heizabschnitt
zeigt;
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4 eine
zeitliche Abfolge des Abbrennens von Ruß auf einem erfindungsgemäßen Fenster zeigt;
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5 eine
noch weitere Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Fensters
mit vier Öffnungen
zum Durchgang von Licht zeigt;
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6 eine
Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur optischen
Gas- und/oder Partikelmessung mit einem Fenster zeigt, das gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgestaltet ist;
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7 eine
weitere Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Messeinrichtung zur Rußmessung zeigt.
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In den 1a und 1b ist ein Fenster 10 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung in einer Vorderansicht (1a)
und Rückansicht (1b) gezeigt. Das erfindungsgemäße Fenster 10 dient
zum Einsatz in optischen Gas- und/oder Partikelmessgeräten zur
Trennung einer Lichtquelle oder eines Detektors von den zu messenden
Gasen oder Partikeln. Das Fenster 10 umfasst eine runde
Fensteröffnung 11,
um einen für
die Messung benötigten Lichtstrahl
hindurch treten zu lassen. Weiterhin ist das Fenster 10 mit
einem Heizelement 12 versehen, das an eine Spannungsquelle,
die in den Figuren nicht dargestellt ist, elektrisch angeschlossen
ist oder im Betrieb angeschlossen wird.
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Das Heizelement 12 liegt
in Form einer Metallisierung vor, die auf der Vorderseite eines
Trägers 13 angeordnet
ist. Der Träger 13 ist
in Form einer rechteckigen dünnen
Platte ausgestaltet, auf deren Vorderseite das Heizelement mittels
eines Beschichtungsverfahrens in Dick- oder Dünnschichttechnik aufgebracht
ist. Auf der Rückseite
des Trägers 13 befindet
sich ein transparentes Fensterelement 14, das auf den Träger 13 aufgeklebt
ist und die Fensteröffnung 11 überdeckt.
Dadurch bildet die Fensteröffnung 11 eine
räumliche
Trennung der optischen Einheiten von dem Bereich der zu messenden
Gase und Partikel. Die zur Messung benötigten Lichtstrahlen können jedoch
durch die Fensteröffnung 11 mit
dem transparenten Fensterelement 14 hindurchtreten.
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Das Fensterelement 14 ist
aus Saphir gefertigt und als dünnes
Plättchen
bzw. als dünne
Scheibe ausgestaltet. Als Material für das transparente Fensterelement 14 können allgemein
temperatur- und hochtemperaturbeständige, transparente Materialien wie
beispielsweise transparente Keramiken verwendet werden, die für die Wellenlänge oder
den Wellenlängenbereich
des zur Messung verwendeten Lichtstrahls transparent sind.
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Das Heizelement 12 umfasst
einen ersten und einen zweiten Leitungsabschnitt 12a, 12b,
die sich an den Rändern
des rechteckigen Trägers 13 parallel
zueinander erstrecken, sowie einen Heizabschnitt 12c, der
die Fensteröffnung 11 umgibt.
Dabei ist der Heizabschnitt 12c U-förmig ausgestaltet und mit seinen
beiden Enden jeweils mit einem Leitungsabschnitt verbunden. Im Zentrum
des U-förmigen Heizabschnitts 12c ist
die Fensteröffnung 11 angeordnet.
Die Leitungsabschnitte 12a, 12b haben gegenüber dem
Heizabschnitt 12c einen größeren Leitungsquerschnitt,
so dass die Heizleistung im Wesentlichen im Bereich des U-förmigen Heizabschnitts 12c erbracht
wird.
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Die 2 und 3 zeigen jeweils ein Fenster 20, 30 gemäß weiteren
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung. Dabei sind nachfolgend funktionsgleiche oder ähnliche
Elemente mit denselben Bezugszeichen wie in 1a und 1b gekennzeichnet.
Das Fenster 20 weist jedoch einen zickzackförmig ausgestalteten
Heizabschnitt 22c auf, der die Fensteröffnung 11 umgibt,
wie in 2 gezeigt. Die in 3 gezeigte Ausführungsform
hat einen mäanderförmigen Heizabschnitt 32c,
der die Fensteröffnung 11 umgibt.
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Im Zentrum des jeweiligen Trägers 13 ist
ein Temperaturfühler 16 angeordnet,
der sich vom unteren Ende des Trägers 13 zur
Fensteröffnung 11 erstreckt,
um im Bereich der Fensteröffnung 11 im
laufenden Betrieb die Temperatur zu bestimmen. An seinem unteren
Ende hat der Temperaturfühler 16 zwei Anschlüsse 16a zur
elektrischen Verbindung mit einer Temperaturmesseinheit, die in
den Figuren nicht dargestellt ist. Dabei kann über eine Steuer- oder Regeleinrichtung
die Temperatur des Fensters 20 bzw. 30 gesteuert
oder geregelt werden.
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4 zeigt
den zeitlichen Ablauf beim Abbrennen von Ruß von einem erfindungsgemäßen Fenster.
Dabei wird zumindest der transparente Bereich des Fensters mit einem
Keramikheizer auf konstante Temperatur geregelt. Dabei zeigt sich,
wie mit fortschreitender Zeit die Verrußung des Fensters abnimmt und
das transparente Fensterelement 14 mit der Fensteröffnung in
seinem Zentrum freigelegt wird. Zuletzt, d.h. im rechten Bildabschnitt
von 4 ist der Ruß im Bereich
des Fensterelements 14 und insbesondere im Bereich der
Fensteröffnung
vollständig
entfernt.
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5 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht von vorne ein Fenster 40 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung, das mehrere, im vorliegenden Fall vier, Fensteröffnungen 41 aufweist.
In jeder der Fensteröffnungen 41 ist
ein transparentes Fensterelement 44 durch Klemmen befestigt
oder befestigbar. Dazu sind die Außenabmessungen des Fensterelements 44 so
gewählt,
dass es sich in einem Zustand, in dem der Träger 13 erhitzt ist,
in die Fensteröffnung 41 einsetzen
lässt und
nach Abkühlen
des Trägers 13 aufgrund
der erfolgten Kontraktion in der Fensteröffnung 41 eingeklemmt
ist.
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Auf der Oberfläche des Trägers 13 erstrecken
sich mehrere, parallel zueinander ausgerichtete Heizabschnitte 42c,
so dass jede Fensteröffnung 41 zwischen
mindestens zwei parallelen Heizabschnitten 42c positioniert
ist. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung der Heizleistung
auf die verschiedenen Fensteröffnungen 41 mit
den darin eingeklemmten und/oder eingeklebten Fensterelementen 44..
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Durch die Vielzahl von Fensteröffnungen 41 und
deren gleichmäßige Beheizung
mit den Heizabschnitten 42c können verschieden- oder gleichartige Sensoren
zur Messung von Gasen oder der Partikeln angeordnet werden. Dadurch
ergibt sich eine erhöhte Flexibilität bei der
Messung, und es können
darüber hinaus
auch Differenzmessungen durchgeführt
werden, die eine noch weiter verbesserte Messgenauigkeit ermöglichen.
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Am unteren Ende des Trägers 13 sind
auf den Leitungsabschnitten 12a, 12b elektrische
Anschlüsse 15 angeordnet,
um dort eine Heizspannung anzulegen, die im Bereich der Fensteröffnungen 41 zur
Aufheizung führt.
Mittels des Temperaturfühlers 16 mit
seinen elektrischen Anschlüssen 16a wird
im Betrieb die Temperatur des Fensters 40 gemessen
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In 6 ist
schematisch eine Vorrichtung 100 zur optischen Gas- und/oder
Partikelmessung gezeigt, die erfindungsgemäße Fenster 110, wie
sie oben diskutiert sind, umfasst. Eine Lichtquelle 3,
z.B. in Form eines Infrarotlasers, dient zur Erzeugung eines Lichtstrahls,
der auf einen gegenüberliegenden Detektor 4 gerichtet
ist. Der Raum 5, der die zu messenden Gase oder Partikel
enthält,
ist durch die Fenster 110 von der Lichtquelle 3 bzw.
vom Detektor 4 räumlich
getrennt. Die Fenster 110 sind jeweils mit einem Heizelement
versehen, das an eine Spannungsquelle elektrisch gekoppelt oder
koppelbar ist, um das jeweilige Fenster 110 durch Anlegen
einer Heizspannung an das Heizelement zu reinigen. Dabei sind die
Fenster wie oben im Detail beschrieben ausgestaltet.
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7 zeigt
ein Prinzipskizze einer Ruß-Messeinrichtung
für einen
Auspuff gemäß der vorliegenden
Erfindung. Dabei dient ein optischer Sender 73 mit einer
Licht quelle zur Erzeugung eines Lichtstrahls S. Der optische Sender
wird durch eine Steuereinrichtung elektrisch angesteuert. Ein Messgehäuse 74 in
Form eines Messflansches dient zum Einsatz im Abgasstrang eines
Verbrennungsmotors 75. An der Eintrittsseite und der Austrittsseite
des Messflansches bzw. Messgehäuses 74 befindet
sich jeweils ein beheizbares Fenster 110, wie es oben im Detail
in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen erläutert ist.
Die beheizten Fenster 110 dienen zur Durchführung des
Lichtstrahls S durch das Messgehäuse 74.
Zu diesem Zweck sind sie mit Saphirfenstern versehen, so dass der
Lichtstrahl im Bereich des Messflansches mit dem Auspuffgas in Wechselwirkung
treten kann. An der Austrittsseite trifft der Lichtstrahl S auf
einen optischen Empfänger 76 und
von dort auf eine nachgeschaltete, in der Figur nicht gezeigte Einrichtung
zur elektrischen Signalaufbereitung. Die beheizbaren Fenster sind
elektrisch an eine Einrichtung zur Heiztemperaturregelung 77 gekoppelt
um die jeweils benötigte
Temperatur des Fensters 110 einzustellen.
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Mit der beschriebenen Messeinrichtung
ist es möglich,
beispielsweise die Rußdichte
oder den Schadstoffgehalt im Auspuffabgas in Abhängigkeit von den Betriebsparametern
des Motors, der beispielsweise ein Otto- oder Dieselmotor ist, zu
bestimmen. Dabei wird vorzugsweise im blauen Spektralbereich die
Trübung
des Motorabgases z.B. durch Rußpartikel
und Tröpfchen
von unvollständig
verbrannten Kohlenwasserstoffen gemessen. Die Wellenlänge des
blauen Lichts ist vorteilhaft, um auch noch kleine Partikel mit
einer Größe von kleiner
als 1 μm
erfassen zu können.
Das Maximum der statistischen Verteilung der Teilchengröße liegt
im unteren Nanometerbereich. Blaue Leuchtdioden sind für diesen
Bereich besonders geeignet und dabei kostengünstig und leicht verfügbar. Ein
weiterer Vorteil bei der Verwendung blauer LEDs liegt in der höheren Temperaturfestigkeit
ihres Chips gegenüber
konventionellen Halbleitern. Der Chip wird in einem temperaturfesten Saphirfenster
integriert. Allgemein sind jedoch auch UV-Strahler als Strahlungsquelle
zur Messung sehr kleiner Teilchen besonders geeignet.
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Das durch den Sender 73 erzeugte
Licht, das beispielsweise mittels einer blauen LED erzeugt wird, strahlt
im Betrieb mit konstanter Leistung durch das beheizbare Eintrittsfenster
in das Abgas des Motors und wird, mehr oder weniger stark ge dämpft, hinter dem
gegenüberliegenden
Austrittsfenster mit Hilfe einer einfachen Optik auf eine Empfangsdiode,
die Teil des optischen Empfängers 76 ist,
fokussiert. Das elektrische Signal der Empfangsdiode wird in einer nachfolgenden
Schaltung so aufbereitet, dass deren Ausgangsspannung ein Maß für den Verschmutzungsgrad
des Abgases darstellt.
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Durch Vorheizen der erfindungsgemäßen Fenster
wird ein mögliches
Beschlagen der Fenster am Auspuff mit Kondenswasser und Ruß schon
vor der Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors verhindert.
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Durch eine geeignete Steuer-/Regeleinrichtung
werden die gewonnenen Messdaten nach ihrer Analyse zur Motorsteuerung
verwendet. Dabei wird der Ruß im
Abgas minimiert und die Emission von Schadstoffen reduziert. Somit
ergibt sich eine besonders umweltfreundliche Motorsteuerung, die
z.B. auch als Ersatz oder als Ergänzung eines Rußfilters im
Dieselfahrzeug einsetzbar ist.
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Als Material für den Träger des erfindungsgemäßen Fensters
wird beispielsweise Al2O3 verwendet,
beispielsweise mit einem Anteil von größer als 99%. Das Heizelement
ist bevorzugt aus Platin gefertigt und mit einer Schichtdicke von
0,4 – 0,5μm auf dem
Träger
aufgebracht. An dem erfindungsgemäßen Fenster werden Temperaturen
im Bereich von ca. 400 – 700°C erzeugt,
wobei z.B. eine Dauerbetriebstemperatur von ca. 650°C besonders
geeignet ist, um eine Rußbildung
zu verhindern oder Ruß zu
entfernen.