DE19723234C2 - Filter zur Herausfilterung von Spektralbereichen und optisches System zur Verbrennungsanalyse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Filter zur Herausfilterung von Spektralbereichen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Herstellung und die Verwendung des Filters sowie ein opti­ sches System zur Verbrennungsanalyse sowie Flammenüberwachung in einem Verbrennungsraum. Durch das optische System werden die Temperatur und die Konzentration mindestens eines Ver­ brennungsproduktes in dem Verbrennungsraum erfaßt.

Bei der Verbrennung eines fossilen Brennstoffs in einem Ver­ brennungsraum steht die ständige Verbesserung des Verbren­ nungsprozesses im Vordergrund der Bemühungen. Zur Erreichung eines besonders guten Verbrennungsprozesses mit einer mög­ lichst geringen Emission von Schadstoffen, insbesondere von CO und NO_x, sowie mit einem besonders hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringem Rauchgasvolumenstrom wird die Feuerung mittels einer geeigneten Feuerungsregelung optimiert.

So treten bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen oder Müll aufgrund der unterschiedlichen Herkunft des Brennstoffs bzw. aufgrund der heterogenen Zusammensetzung des Mülls Schwankungen des Heizwertes des Brennstoffes oder der Brenn­ stoffmischung auf. Diese Schwankungen wirken sich nachteilig auf die Schadstoffemission aus. Diese Nachteile bestehen auch bei der industriellen Reststoffverbrennung, bei der üblicher­ weise feste und flüssige sowie gasförmige Brennstoffe gleich­ zeitig verbrannt werden. Bei Kenntnis der Temperaturvertei­ lung und des Konzentrationsprofils von im Verbrennungsprozeß entstehenden Reaktionsprodukten kann eine Verbesserung der Feuerungsregelung und somit eine Verbesserung des Verbren­ nungsprozesses erzielt werden.

In der deutschen Anmeldung 195 09 412.3 "Verfahren und Vor­ richtung zur Feuerungsregelung einer Dampferzeugeranlage" wurde eine auf der Kenntnis der Temperaturverteilung und des Konzentrationsprofils von im Verbrennungsprozeß entstehenden Reaktionsprodukten basierende Feuerungsregelung vorgeschla­ gen. Dabei wird mittels mindestens zweier optischer Sensoren die Temperatur und die Konzentration von Reaktionsprodukten erfaßt. Nachteilig hieran ist, daß mit diesen optischen Sen­ soren oder Kameras jeweils nur eine Linie des Verbrennungsbe­ reichs erfaßt wird. Nur durch die Kombination mehrerer Kame­ ras und mit erheblichem Rechenaufwand kann eine mehrdimensio­ nale Verteilung der Verbrennungscharakteristik bestimmt wer­ den. Demzufolge werden die Temperaturverteilung sowie die Konzentrationsverteilung, z. B. von CO und NO_x, nur global für den gesamten Verbrennungsraum erfaßt. Das Brennverhalten ei­ nes einzelnen Brenners bleibt dabei unberücksichtigt. Bei der genannten Anmeldung steht dabei die Istwert- und die Soll­ wertbildung für die Feuerungsregelung im Vordergrund.

Um eine schnelle Regelung einzelner Brenner zu ermöglichen sowie eine homogene Verbrennung und infolgedessen eine Redu­ zierung der Schadstoffbildung zu erzielen, ist es erforder­ lich, die Temperaturverteilung einzelner Flammen und die Kon­ zentrationsverteilung von im Verbrennungsprozeß entstehenden Reaktionsprodukten in einzelnen Flammen erfassen zu können. Ferner erfordert die Betriebssicherheit, daß ein Flammenabriß einzelner Brenner - die Flamme ist erloschen - schnellstmög­ lich erkannt wird, so daß die Brennstoffzufuhr für den ge­ störten Brenner abgesperrt und demzufolge ein sicherer Zu­ stand der Anlage gewährleistet werden kann.

Darüber hinaus ist in der älteren deutschen Anmeldung 197 10 206.9 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbren­ nungsanalyse sowie Flammenüberwachung in einem Verbrennungs­ raum beschrieben, wobei mittels eines optischen Systems, das eine Anordnung halbdurchlässiger Spiegel umfaßt, das Strah­ lenspektrum einer Flamme in mehrere Spektralbereiche aufge­ teilt wird. Aus den einzelnen Spektralbereichen werden mit Hilfe von Filtern schmale Frequenzbänder von ca. 5 bis 20 nm ausgekoppelt. Diese Frequenzbänder enthalten jeweils eine spezifische Spektrallinie, auf denen das zu untersuchende Verbrennungsradikal oder das Gas strahlt oder absorbiert. Die von den Filtern durchgelassenen schmalen Spektralbereiche oder Frequenzbänder werden auf Bildplatten, z. B. CCD-Kameras, erfaßt. Über eine rechnergestützte Auswertung wird aus der auf der Bildplatte ermittelten Intensitätsverteilung ein zweidimensionales Bild der Brennerflamme erzeugt. Dabei wer­ den die Konzentrationen von Verbrennungsradikalen oder Gasen bzw. die Temperaturverteilung durch eine Farbskalierung visu­ ell wahrnehmbar gemacht.

Das vorbezeichnete Verfahren weist den Nachteil auf, daß für jedes einzelne Frequenzband eine eigene Bildplatte erforder­ lich ist. Sollen z. B. die Temperatur und die Konzentrations­ verteilung von CO und NO_x simultan bestimmt werden, so sind vier Bildplatten sowie eine entsprechende Anzahl an Filtern und spektralspezifisch teilweise durchlässige Spiegel erfor­ derlich. Dies führt neben einem relativ großen Platzbedarf zu hohen Systemkosten. Das vorbeschriebene System ist für klei­ nere Kesselanlagen, sogenannte Hausbrandanlagen, nicht wirt­ schaftlich. Daher wird der Verbrennungsvorgang in Hausbrand­ anlagen bislang nicht optisch analysiert und kontinuierlich geregelt. Hausbrandanlagen werden fest eingestellt und ledig­ lich zyklisch kontrolliert.

Eine Verbrennungsanalyse mit einer einzigen Bildplatte ist dann möglich, wenn neben einem optischen System zur Auftei­ lung des Bildes in mehrere Teilbilder und zur Abbildung die­ ser Teilbilder auf eine Bildplatte mehrere räumlich benach­ barte Interferenzfilter in Form eines Mosaikfilters vor die­ ser Bildplatte angeordnet werden. Dabei weisen die einzelnen Interferenzfilter jeweils unterschiedliche Transmissionsei­ genschaften auf. Die durch das optische System aufgeteilten Teilbilder werden jeweils auf einen unterschiedlichen Inter­ ferenzfilter projiziert. Die einzelnen Interferenzfilter bil­ den jeweils ein Teilstück oder ein Mosaikteil des Mosaikfil­ ters. Diese Mosaikteile werden untereinander kombiniert und mechanisch so zusammengesetzt, daß ein Mosaikfilter entsteht, das für Licht verschiedener Spektralbereiche durchlässig ist. Bei dieser Technik sind Stoßfugen an den Stellen, wo die ein­ zelnen Mosaikteile oder Interferenzfilter zusammengesetzt werden, unvermeidbar. Die typische Breite einer derartigen Stoßfuge beträgt in etwa 1 mm. Somit entstehen in dem Mosaik­ filter nicht nutzbare Bereiche. Ein zusätzlicher Nachteil liegt darin, daß diese nicht nutzbaren Bereiche vergrößert auf die Bildplatte projiziert werden. Z. B. ergibt sich bei einer Dicke des Mosaikfilters von 7 mm und einem Öffnungswin­ kel der Abbildungsoptik von 18° ein 2,7 mm großes Bild einer 1 mm großen Stoßfuge.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Filter, mit dem in beson­ ders einfacher Weise mehrere Spektralbereiche einer Flamme herausgefiltert werden, und die Herstellung eines entspre­ chenden Filters anzugeben. Dies führt auch zu einem optischen System zur Verbrennungsanalyse und zu einer Verwendung des Filters in einem solchen optischen System.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe ein Filter ver­ wendet, der eine Mehrzahl optisch unterschiedlicher Schichten aufweist. Mindestens zwei der Schichten dienen dabei der Grobaufteilung des Strahlenspektrums. Diese Schichten werden im folgenden als Grobfilter-Schichten bezeichnet. Eine erste Grobfilter-Schicht verhindert die Transmission von Licht mit Wellenlängen unterhalb einer bestimmten Wellenlänge, d. h. un­ terhalb der "unteren Grenzwellenlänge". Die andere Grobfil­ ter-Schicht verhindert die Transmission von Licht mit Wellen­ längen oberhalb einer bestimmten Wellenlänge, d. h. oberhalb der "oberen Grenzwellenlänge". Vorteilhafterweise bewirken die Grobfilter-Schichten, daß aus dem Spektrum des auf den Filter treffenden Lichtes nur solche Wellenlängen transmit­ tiert werden, die zwischen der oberen und der unteren Grenzwellenlänge liegen. Darüber hinaus können in Abhängig­ keit von der geforderten Transmissionseigenschaft des Filters weitere Grobfilter-Schichten vorgesehen sein.

Der Filter weist eine dritte Schichtart auf, die im folgenden mit Feinfilter-Schicht bezeichnet wird. Die Feinfilter- Schicht hat praktisch die gleiche Oberflächengröße wie die Grobfilter-Schichten. Sie weist eine Mehrzahl von Feldern auf, die jeweils mit einem zugehörigen dielektrischen Schichtmaterial beschichtet und demzufolge jeweils für unter­ schiedliche, engbandige Spektralbereiche transparent sind. Dabei liegen die jeweiligen engbandigen oder schmalbandigen Spektralbereiche in dem Spektrum zwischen der oberen und der unteren Grenzwellenlänge.

Die Grobfilter-Schichten sind zweckmäßigerweise als einfache Farbglasfilter ausgeführt. Vorteilhafterweise sind die Grob­ filter-Schichten als dichroitische Spiegelschichten ausge­ führt. Bei dichroitischen Spiegelschichten handelt es sich um Interferenzfilter, insbesondere Breitband-Interferenz-Filter. Dichroitische Spiegelschichten haben den Vorteil, daß sie für Wellenlängen oberhalb bzw. unterhalb einer Grenzwellenlänge einen sehr hohen Transmissionsgrad aufweisen, während die je­ weils anderen Wellenlängen weitestgehend reflektiert werden. Somit werden durch die Verwendung dichroitischer Spiegel­ schichten Intensitätsverluste weitestgehend vermieden.

Die einzelnen Felder der Feinfilter-Schicht weisen jeweils ein zugehöriges dielektrisches Schichtmaterial auf. Als di­ elektrisches Schichtmaterial werden vorzugsweise dielektri­ sche Interferenzfilter-Werkstoffe verwendet, z. B. Kryolith, Magnesiumfluorid, Thoriumfluorid, Aluminiumoxid oder Silizi­ umdioxid. Es können jedoch auch metallische dünne Schichten als Interferenzfilter-Werkstoff dienen.

Mit anderen Worten: Die Felder sind als dielektrische Inter­ ferenzfilter ausgeführt. Funktion dieser dielektrischen In­ terferenzfilter ist es, ein schmales Band von Wellenlängen, in welchem die spezifische Spektrallinie des zu analysieren­ den Verbrennungsradikals oder Gases liegt, zu transmittieren. Beispielsweise können diese Interferenzfilter für die Analyse von CH einen Spektralbereich von 430 bis 440 nm oder für die Analyse von CO einen Spektralbereich von 360 bis 370 nm transmittieren.

Die Feinfilter-Schicht weist eine Mehrzahl von diesen Inter­ ferenzfiltern auf, die nach Art von Feldern benachbart sind. Vorteilhafterweise existieren zwischen diesen einzelnen be­ nachbarten Feldern Fugen, deren Breite weniger als 1 mm be­ trägt. Um in dem Filter den nicht nutzbaren Bereich minimie­ ren zu können, beträgt die Fugenbreite in etwa 0,1 mm.

Vorteilhafterweise wird die Feinfilter-Schicht in Richtung des optischen Strahlengangs gesehen als letzte Schicht ange­ ordnet. Sie ist dann in größtmöglicher Nähe der Bildplatte angeordnet, so daß eine vergrößerte Projektion der Fugen auf die Bildplatte weitgehend vermieden wird.

Ein Filter für mehrere Spektralbereiche wird erfindungsgemäß dadurch hergestellt, daß eine Substratplatte mit Materialien mehrfach beschichtet wird, wobei mindestens ein Schichtstapel als Grobfilter-Schicht und eine weiterer Schichtstapel als Feinfilter-Schicht dient. Der Schichtstapel der Feinfilter- Schicht weist eine Mehrzahl von unterschiedlich beschichteten Feldern auf, wobei die Felder nacheinander mit jeweils unter­ schiedlichen Materialien beschichtet werden. Bei der Be­ schichtung eines Feldes werden jeweils die anderen Felder mittels einer Schablone abgedeckt. Die daraus resultierenden einzelnen Schichtstapeln der Felder sind für unterschiedliche Spektralbereiche transparent.

Als Substratplatte kann beispielsweise ein Farbglasfilter verwendet werden. Der Farbglasfilter bildet vorteilhafterwei­ se eine Grobfilter-Schicht. Als eine weitere Grobfilter- Schicht kann beispielsweise eine dichroitische Spiegelschicht verwendet werden. Die Materialien der dichroitischen Spiegel­ schicht werden als ein Schichtstapel, d. h. in mehreren Lagen, auf die gesamte Oberfläche der Substratplatte aufgebracht.

Für die Feinfilter-Schicht sind dielektrische Materialien, insbesondere der Interferenzfilter-Werkstoffe, geeignet. Sie können mit Hilfe von Schablonen oder Masken aufgebracht wer­ den. Dabei wird jeweils der Bereich der Substratplatte abge­ deckt, auf den die Materialien nicht aufgetragen werden sol­ len. Im Bereich des Feldes, auf dem die Materialien abge­ schieden werden sollen, weist die Schablone eine Öffnung auf, so daß diese die Substratplatte freigibt. An dieser Stelle können die Materialien beispielsweise durch ein Vakuumauf­ dampfverfahren auf der Substratplatte abgeschieden werden.

Anschließend wird mit einer weiteren Schablone ein benachbar­ tes Feld auf der Substratplatte freigegeben und der Rest der Substratplatte abgedeckt. Auf das freiliegende Feld der Substratplatte werden die entsprechenden Materialien aufge­ tragen. Auf diese Weise läßt sich auf einer einzigen Substratplatte eine Mehrzahl von Feldern mit unterschiedli­ chem und/oder gleichem Transmissionsspektrum herstellen.

Erfindungsgemäß findet der vorgenannte Filter Anwendung in einem optischen System zur Verbrennungsanalyse in einem Ver­ brennungsraum. Das optische System liefert dabei mehrere Bil­ der der Flamme und bildet diese auf einer gemeinsamen Bild­ platte nebeneinander ab. Die einzelnen Abbildungen der Flamme auf der Bildplatte erfolgen dabei durch Licht unterschiedli­ cher Wellenlänge. Die unterschiedlichen Wellenlängen oder Spektralbereiche werden mittels des Filters aus dem Strahlen­ spektrum der Flamme herausgefiltert.

Erfindungsgemäß weist das optische System zur Verbrennungs­ analyse in einem Verbrennungsraum ein Linsen- und Strahltei­ lersystem auf, das in einer Bildebene nebeneinander mehrere Bilder der im Verbrennungsraum brennenden Flamme erzeugt. In dieser Bildebene ist für die mehreren Bilder eine gemeinsame Bildplatte vorgesehen. Der Bildplatte vorgeschaltet ist ein Filter, der mehrere Felder aufweist, die jeweils Licht unter­ schiedlicher Wellenlänge transmittieren. Dabei ist den von dem Linsen- und Strahlteilersystem erzeugten Bildern jeweils ein Feld des Filters zugeordnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeich­ nung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Verbrennungsanalyse, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Fil­ ters.

In Fig. 1 ist ein optisches System 1 zu erkennen, das ein Lin­ sen- und Strahlteilersystem 4, einen Filter 5 und eine Bild­ platte 6 aufweist. Die Bildplatte 6, beispielsweise eine CCD- Kamera, ist mit einer Bildauswerteeinheit 7 verbunden, bei­ spielsweise einem Personalcomputer. Das optische System 1 ist in einem Gehäuse 8 an der Wand 21 eines Verbrennungsraums 2 angebracht. Mit Hilfe des Linsen- und Strahlteilersystems 4 wird die im Verbrennungsraum 2 brennende Flamme 3 vierfach auf unterschiedliche örtliche Bereiche der Bildplatte 6 pro­ jiziert. Dabei besteht das Linsen- und Strahlteilersystem 4 aus einer Linse 41 und einem Strahlteiler 42, z. B. einem Git­ ter oder einem Prismensystem.

Die Linse 41 bewirkt die Fokussierung des von der Flamme 3 emittierten Lichtes auf der Bildplatte 6. Der Strahlteiler 42 spaltet das Bild der Flamme 3 in vier unterschiedliche loka­ lisierte, benachbarte Teilbilder auf. Dabei ist der Strahlen­ gang so ausgerichtet, daß jedes der vier Teilbilder auf je ein Feld 5A, 5B, 5C oder 5D des Filters 5 fällt.

Durch die Felder 5A bis 5D des Filters 5 wird jeweils ein spezifischer engbandiger Spektralbereich transmittiert. Mit anderen Worten. Diese vier Spektralbereiche weisen jeweils eine unterschiedliche charakteristische Spektrallinie eines bei der Verbrennung entstehenden Verbrennungsradikals oder Gases auf.

Zwei der Felder 5A bis 5D können auch zum Zwecke der Tempera­ turmessung in sogenannten bandenfreien Bereichen, d. h. zwi­ schen zwei Frequenzbändern der Verbrennungsradikalen, das Licht der Flamme 3 transmittieren. Nach dem Planckschen Strahlungsgesetz liegt in den bandenfreien Bereichen ledig­ lich Schwarzkörper-Strahlung vor, wobei durch Verhältnisbil­ dung der Intensitätswerte dieser Bereiche die Temperatur er­ mittelt wird.

Auf der Bildplatte 6 werden somit vier räumlich benachbarte Bilder der Flamme 3 projiziert, wobei die einzelnen Bilder jeweils durch Licht unterschiedlicher Wellenlänge hervorgeru­ fen werden.

Mittels der Bildauswerteeinheit 7 werden die Intensitäten der jeweils transmittierten Strahlung ermittelt und durch Farb­ skalierung auf dem Bildschirm 71 dargestellt. Es ergeben sich dann vier farbige Bilder, die die Temperaturverteilung und/oder die Konzentrationsverteilung von Verbrennungsradika­ len oder Gasen der Flamme 3 ortsaufgelöst darstellen. Je nach Anzahl der Felder 5A bis 5D des Filters 5 sowie je nach An­ zahl der erzeugten Teilbilder mittels des Linsen- und Strahl­ teilersystems 4 kann die Anzahl der zu untersuchenden Parame­ ter der Flamme 3 bzw. die Anzahl der Bilder der Flamme 3 va­ riieren.

Fig. 2 zeigt beispielhaft den Filter 5 mit zwei Grobfilter- Schichten 51 und 52 sowie mit einer Feinfilter-Schicht 53. Die Grobfilter-Schichten 51, 52 sind als dichroitische Spie­ gelschichten ausgeführt. Alternativ können auch einfache Farbglasfilter vorgesehen sein.

Die Feinfilter-Schicht 53 umfaßt eine Anzahl von Feldern 5A bis 5Z. Diese Felder 5A bis 5Z weisen jeweils ein zugehöriges dielektrisches Schichtmaterial auf. Dabei sind die Felder 5A bis 5Z in Abhängigkeit vom verwendeten Schichtmaterial je­ weils für unterschiedliche Spektralbereiche transparent. Als dielektrisches Schichtmaterial werden insbesondere dielektri­ sche Interferenzfilter-Werkstoffe verwendet, z. B. Kryolith, Magnesiumfluorid u. a.

Zwischen den einzelnen Feldern 5A bis 5Z der Feinfilter- Schicht 53 sind Fugen F vorhanden, deren Fugenbreite kleiner als 1 mm ist. Insbesondere durch die Art der Herstellung des Filters 5, bei der der Filter 5 mehrfach beschichtet wird, beträgt die Breite der Fuge F ca. 0,1 mm. Dabei wird das je­ weilige Schichtmaterial der beiden Grobfilter-Schichten 51, 52 auf die gesamte Oberflächengröße des Filters 5 aufgetra­ gen.

Bei der Feinfilter-Schicht 53 wird das Schichtmaterial durch eine Öffnung in einer nicht dargestellten Schablone punktuell in Form der Öffnung, z. B. als ein Feld 5A bis 5Z, aufge­ bracht. Durch Verschieben der Schablone können nacheinander weitere Felder 5A bis 5Z mit Schichtmaterial beschichtet wer­ den, so daß sich ein Mosaik ergibt. Die Breite der Fuge F zwischen den Felder 5A bis 5Z ist somit durch eine derartige Maskentechnik gegenüber der Fugenbreite bei mechanisch zu ei­ nem Mosaikfilter zusammengesetzten Einzelfiltern minimiert. Die bei der Verwendung der Schablonen- oder Maskentechnik entstehenden Fugen F sind zum einen nicht nur schmäler gegen­ über den Stoßfugen von mechanisch zusammengesetzten Filtern, sondern zum anderen sind die Fugen F nur in einer Schicht insbesondere in der Feinfilter-Schicht 53 vorhanden. Die Tiefe der Fugen F entspricht somit der Höhe des aufgetragenen Schichtmaterials der Feinfilter-Schicht 53. Demzufolge wird der Effekt der Vergrößerung der Fuge F nochmals reduziert.

In Abhängigkeit von der geforderten Durchlaßkennlinie des Filters 5 wird dieser durch entsprechendes mehrfaches Be­ schichten erzeugt. Die Anordnung der Grobfilter-Schichten 51, 52 und der Feinfilter-Schicht 53 kann dabei variieren, z. B. kann die Feinfilter-Schicht 53 zwischen den beiden Grobfil­ ter-Schichten 51, 52 angeordnet sein. Je nach gewählter Durchlaßkennlinie des Filters 5 können darüber hinaus weitere Grobfilter-Schichten 51, 52 oder Feinfilter-Schichten 53 vor­ gesehen sein.

Die Grobfilter-Schicht 51 ist ein Farbglasfilter, z. B. ein Gelbfilter, der einen Spektralbereich von größer 545 nm (gelbes Licht) transmittiert und der einen weiteren Spektral­ bereich von kleiner 500 nm (blaues Licht) reflektiert. Die Grobfilter-Schicht 51 kann z. B. als Substratplatte dienen, auf die die zweite Grobfilter-Schicht 52, z. B. eine dichroi­ tische Spiegelschicht, aufgebracht wird. Auf die Grobfilter- Schicht 52 trifft somit der Spektralbereich von größer 550 nm auf.

Die Grobfilter-Schicht 52 bildet dabei den oberen Grenzwert des zu transmittierenden Spektralbereiches. D. h. Die Grobfil­ ter-Schicht 52 transmittiert einen Spektralbereich von klei­ ner 650 nm und reflektiert einen Spektralbereich von größer 650 nm. Demzufolge trifft auf die Felder 5A bis 5Z der Fein­ filter-Schicht 53 ein Spektralbereich zwischen 550 nm und 650 nm auf. Je nach Zusammensetzung des aufgetragenen Schichtma­ terials sind die einzelnen Felder 5A bis 5Z für mehrere und/oder für gleiche Spektralbereiche transparent. Beispiels­ weise transmittieren das Feld 5A und das Feld 5B einen Spek­ tralbereich von 550 bis 560 nm bzw. von 600 nm bis 610 nm.

Eine vergrößerte Projektion der Fugen F auf die Bildplatte 6 kann darüber hinaus noch dadurch unterdrückt werden, daß die Feinfilter-Schicht 53 als im Strahlengang letzte Schicht und demzufolge unmittelbar vor der Bildplatte 6 angeordnet ist (vergleiche Fig. 1).

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde­ re darin, daß durch den als ein dreischichtiger Mosaikfilter ausgeführten Filter 5 in besonders einfacher Weise mehrere Spektralbereiche aus dem Strahlenspektrum einer Flamme her­ ausgefiltert werden, wobei die nicht nutzbaren Bereiche des Filters minimiert werden. Durch den Einsatz des Filters 5 in dem optischen System 1 sind Verbrennungsanalysen mit einer einzigen Bildplatte 6 gewährleistet.

Bedingt durch den einfachen und kostengünstigen Aufbau des optischen Systems 1 sowie durch die mittels der Verbrennungs­ analyse ermittelten Parameter, z. B. Temperatur- und Konzen­ trationsverteilungen innerhalb der Flamme, ist das optische System 1 mit dem Filter 5 besonders für einen Einsatz in kleinen Kesselanlagen, insbesondere in sogenannten Hausbrand­ anlagen, geeignet. Die Möglichkeit der Erfassung der Flammen­ parameter erlaubt es nunmehr auch für Hausbrandanlagen, di­ rekt am Ort der Entstehung von Schadstoffen über die Feue­ rungsregelung regelungstechnisch in den Verbrennungsprozeß eingreifen zu können.

Claims (10)

1. Filter (5) zum Herausfiltern mehrerer Spektralbereiche aus einem Strahlenspektrum mit mindestens zwei Grobfilter-Schich­ ten (51, 52) zur Grobaufteilung des Strahlenspektrums und mit einer Feinfilter-Schicht (53) mit gleicher Oberflächengröße, die eine Mehrzahl benachbarter Felder (5A bis 5Z) aufweist, wobei diese benachbarten Felder (5A bis 5Z) Interferenzfilter sind, die jeweils mit unterschiedlichen dielektrischen Werkstoffen beschichtet sind und in Abhängigkeit von den verwendeten dielektrischen Werkstoffen für unterschiedliche Spektralbereiche transparent sind.

2. Filter (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwi­ schen zwei benachbarten Feldern (5A bis 5Z) gegebenenfalls vorhandene Fuge (F) kleiner als 1 mm ist.

3. Filter (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwi­ schen zwei benachbarten Feldern (5A bis 5Z) vorhandene Fuge (F) in etwa 0,1 mm breit ist.

4. Filter (5) nach Anspruch 1, bei dem die Grobfilter-Schich­ ten (51, 52) als Farbglasfilter ausgeführt sind.

5. Filter (5) nach Anspruch 1, bei dem die Grobfilter-Schich­ ten (51, 52) als dichroitische Spiegelschichten ausgeführt sind.

6. Filter (5) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fein­ filter-Schicht (53) als im Strahlengang letzte Schicht ange­ ordnet ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Filters (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Substratplatte mit mindestens zwei Grobfilter-Schichten (51, 52) und einer Feinfilter-Schicht (53) beschichtet wird, wobei die Fein­ filterschicht (53) eine Mehrzahl benachbarter Feldern (5A bis 5Z) aufweist, die jeweils mit unterschiedlichen dielek­ trischen Werkstoffen beschichtet werden, und wobei während der Beschichtung eines Feldes die anderen Felder (5A bis 5Z) mittels einer Schablone abgedeckt werden.

8. Verwendung eines Filters (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem optischen System (1) zur Verbrennungsanalyse in einem Verbrennungsraum (2), wobei das optische System (1) mehrere Bilder der Flamme (3) nebeneinander auf einer gemein­ samen Bildplatte (6) erzeugt und mittels des Filters (5) für verschiedene Bilder unterschiedliche Spektralbereiche des Strahlenspektrums der Flamme (3) verwendet werden.

9. Optisches System (1) zur Verbrennungsanalyse in einem Verbrennungsraum (2), mit einem Linsen- und Strahlteilersy­ stem (4) zur Erzeugung mehrerer Bilder der im Verbrennungs­ raum (2) brennenden Flamme (3) in einer einzelnen Bildebene und in der Bildebene mit einer für mehrere Bilder gemeinsamen Bildplatte (6), der ein für mehrere Spektralbereiche durch­ lässiger Filter (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgeschaltet ist.

10. Optisches System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (5) in unmittelbarer Nähe vor einer Bildplatte (6) angeordnet ist.