DE1253472B

DE1253472B - Verfahren zur fotoelektrischen Messung von transparenten und nicht transparenten Medien

Info

Publication number: DE1253472B
Application number: DE1964K0052058
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Niehaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-02-08
Filing date: 1964-02-08
Publication date: 1967-11-02

Description

Verfahren zur fotoelektrischen Messung von transparenten und nicht transparenten Medien Bei der fotoelektrischen Kontrolle eines Flüssigkeitsstandes ist es bekannt, eine Lichtquelle anzuordnen und gegenüberliegend einen Lichtempfänger in Form einer Fotozelle oder Fotodiode. Zwischen beiden ist ein durchsichtiges Gefäß bzw. ein Standrohr angebracht.
Bei diesen bekannten Verfahren ergibt sich die Schwierigkeit, eine gut lichtdurchlässige Flüssigkeit fotoelektrisch zu erfassen. Eine gut lichtdurchlässige Flüssigkeit, beispielsweise Wasser gegenüber Luft, sicher zu erfassen, liegt in der Problematik der geringen, praktisch nicht vorhandenen Differenzierung der Lichtdurchlässigkeit.
Man muß in diesem Fall zusätzliche technische Hilfsmittel anwenden, z. B. Einfärben oder Eintrüben einer Flüssigkeit, oder aber man rüstet die Flüssigkeit mit einem Schwimmer aus, der zur gegebenen Zeit die Lichtquelle gegenüber dem Lichtsender abdunkelt. Solche Mittel sind nicht in jedem Fall angebracht und bedeuten einen zusätzlichen Aufwand.
Es gehört ferner zum Stand der Technik, daß man einen Lichtstrahl durch eine Flüssigkeit ablenkt, um dadurch einen fotoelektrischen Effekt am Empfänger auszulösen bzw. eine Reflexion an der Oberfläche der Flüssigkeit durchzuführen. Solche Verfahren sind aber nicht, wie im Erfindungsgegenstand beschrieben, universell anwendbar für transparente und nicht transparente Medien.
Bei der weiteren Betrachtung des Standes der Technik bezüglich der Anwendung des Reflexionsverfahrens muß gegenüber dem Erfindungsgegenstand noch ein Nachteil insofern erwähnt werden, als verschiedene Flüssigkeiten verschieden stark zur Absorbtion des Lichtes neigen. Hierdurch sind einem solchen Verfahren immer Grenzen gesetzt, die beim Erfindungsgegenstand völlig außer Betracht gelassen werden sollen.
Ein weiterer bedeutender Nachteil des Reflexionsverfahrens liegt auch noch darin, daß stets ein unbewegter Flüssigkeitsspiegel vorausgesetzt werden muß, um Fehlmessungen zu vermeiden.
Beim Gegenstand der Erfindung sollen diese beiden eminent wichtigen Nachteile völlig beseitigt werden, da im Fall des Leerzustandes die Bewegung der Oberfläche lediglich noch theoretischen Wert hat.
Zunächst wird davon ausgegangen, daß praktisch jedes lichtdurchlässige Medium einen gegenüber Luft wesentlich unterschiedlichen Lichtbrechungskoeffizienten aufweist.
Ferner geht das Prinzip der Erfindung davon aus, daß bei einem beispielsweise prismaartig, konkav oder konvex ausgeführten Behälter, der mit verschie- denen Medien gefüllt sein kann, sich der Brechungswinkel unterschiedlich einstellt.
Nach der Erfindung werden beispielsweise an einem runden Glasrohr Lichtwerfer und Lichtempfänger versetzt angeordnet. Hierbei ordnet man den Empfänger so an, daß zunächst der Lichtstrahl an der Gefäßwandung abgelenkt wird. Er durchdringt den Hohlraum des Gefäßes unter einem bestimmten Ablenkungswinkel und erfährt an der gegenüberliegenden Wand eine weitere Ablenkung. Nunmehr wird der Empfänger so angeordnet, daß er von diesem zweimal abgelenkten Lichtstrahl getroffen wird, wodurch der auftretende Lichtstrahl auf den Fotoempfänger eine Leerkontrolle signalisiert.
Wird jetzt eine völlig transparente Flüssigkeit eingefüllt, so wird durch den Brechungskoeffizienten der Lichtstrahl nicht mehr den fotoelektrischen Empfänger treffen, wodurch der Füllzustand mit Sicherheit gemeldet ist.
Wird statt einer transparenten Flüssigkeit eine lichtundurchlässige oder nahezu lichtundurchlässige Flüssigkeit eingefüllt, so wird der Lichtstrahl innerhalb der Flüssigkeit durch Absorbtion unterbrochen.
Somit ergibt sich, daß unabhängig von der Lichtdurchlässigkeit eine einwandfreie Messung dann erfolgt, wenn erfindungsgemäß der Lichtwerfer so angeordnet wird, daß der Lichtstrahl zum fotoelektrischen Empfänger mit der Gefäßwandung einen asymmetrischen Raum bildet bzw. den Behälter so aufteilt, daß zwei asymmetrische, nicht kongruente Räume gebildet werden und die Tangenten des Lichtein-und des Lichtaustritts sich innerhalb oder außerhalb des Gefäßes schneiden und beim Eintritt eines Mediums in den Lichtstrahl die Brechung oder Unterbrechung des Lichtstrahls so erfolgt, daß die eingetretene Auslenkung oder die Unterbrechung des Lichtstrahls nicht mehr den fotoelektrischen Empfänger trifft.
F i g. 1 zeigt die Draufsicht auf ein Röhrchen mit zentrisch gegenüberliegend angeordnetem Sender und Empfänger; F i g. 2 zeigt in Draufsicht eine gleiche Anordnung mit exzentrisch versetztem Sender und Erìlp.änger.
Durch die Rohrwandung ist bereits eine Ablenkung des Lichtstrahls so erfolgt, daß beispielsweise der Lichtempfänger getroffen wird.
In F i g. 1 trifft der Strahl senkrecht auf den Empfänger. In Fig.2 ist durch die exzentrische Anordnung eine Ablenkung des Lichtstrahls erfolgt.
F i g. 3 zeigt den gleichen Effekt wie F i g. 1., auch wenn das Rohr mit einer transparenten Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, gefüllt ist; Fig. 4 zeigt den Effekt, der eintritt bei der Anordnung der F i g. 2, wenn dieses Röhrchen mit einer transparenten Flüssigkeit gefüllt wird und dieses Medium den Stand der fotoelektrischen Anordnung erreicht hat. Dadurch, daß der Lichtstrahl nunmehr die Flüssigkeitssäule zusätzlich durchbrechen muß, erfolgt eine Ablenkung des Lichtstrahls dergestalt, daß der Empfänger nicht mehr von dem Lichtstrahl getroffen wird, wodurch wiederum ein fotoelektrischer Effekt ausgelöst werden kann.
Aus vorstehendem ergibt sich, daß ein fotoelektrischer Effekt in völliger Unabhängigkeit zur Lichtdurchlässigkeit eines Mediums ausgelöst werden kann. Es ist ebenfalls eine umgekehrte Durchführung des Beispiels möglich, indem die Anordnung von vornherein so gewählt wird, daß der Empfänger nicht gleich vom Lichtstrahl getroffen wird, d. h., die Ablenkung ist durch Anordnung des Senders so durchgeführt, daß der Lichtstrahl am Empfänger vorbeigeht und nach Eintreten des transparenten Mediums mit anderem Brechungswinkel den Empfänger trifft.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur fotoelektrischen Messung von transparenten und nicht transparenten Medien in einem Behälter, dadurch gekennzeichn e t, daß der Lichtwerfer so angeordnet ist, daß der Lichtstrahl zum fotoelektrischen Empfänger mit der Gefäßwandung einen asymmetrischen Raum bildet bzw. den Behälter so aufteilt, daß zwei asymmetrische, nicht kongruente Räume gebildet werden und die Tangenten des Lichtein-und des Lichtaustritts sich innerhalb oder außerhalb des Gefäßes schneiden und beim Eintritt eines Mediums in den Lichtstrahl die Brechung oder Unterbrechung des Lichtstrahls so erfolgt, daß die eingetretene Auslenkung oder die Unterbrechung des Lichtstrahls nicht mehr den fotoelektrischen Empfänger trifft.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 946 090, 959 684, 961 496, 961 497, 961 498, 963 997; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 052700.