DE19812289A1

DE19812289A1 - Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium mittels UV-Licht

Info

Publication number: DE19812289A1
Application number: DE1998112289
Authority: DE
Inventors: Guenter Rinke; Rainer Conrad
Original assignee: Gestra GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2018-03-21
Also published as: DE19812289C2

Abstract

Das Gerät weist vier eng benachbart angeordnete Photodetektoren (43-46) mit vorgesetzten Bandpaßfiltern (47-50) auf, die in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässig sind. Das erste Bandpaßfilter (47) ist bei der Wellenlänge der maximalen Lichtabsorption der zu detektierenden Mediumkomponente lichtdurchlässig, das zweite Bandpaßfilter (48) bei einer mit Abstand höheren Wellenlänge. Das dritte und das vierte Bandpaßfilter (49, 50) sind bei Wellenlängen nahe der des ersten Bandpaßfilters (47) lichtdurchlässig, und zwar das dritte (49) bei einer niedrigeren und das vierte (50) bei einer höheren Wellenlänge. In der Auswerteeinrichtung (28) werden die Ausgangssignale der ersten beiden Photodetektoren (43, 44) dividiert und auch die der anderen beiden Photodetektoren (45, 46). Die Ergebnisse werden logarithmiert und subtrahiert. Das Überwachungssignal wird weder durch eine zweite Mediumkomponente im Strömungsmedium noch durch andere Störeinflüsse (Lichtschwankung, Lichtstreuung, Scheibenverschmutzung) verfälscht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät der im Oberbegriff des Hauptanspruches spezifizierten Art zur Überwachung von Strömungsmedium.

Bekannte Geräte dieser Art weisen als UV-Lichtquelle entweder Deuterium-Lampen oder Xenon-Blitzlampen auf. Deuterium-Lampen haben zwar eine stabile Lichtemission, sie besitzen aber nur eine kurze Lebensdauer. Außerdem werden sie sehr heiß. Xenon- Blitzlampen erreichen dagegen eine wesentlich längere Lebensdauer. Sie haben aber den gravierenden Nachteil, daß der Lichtbogen seitliche Bewegungen ausführt. Durch aufwendige optische Mittel, wie Linsen, Spiegel oder dergleichen, lassen sich bei der photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium störende Auswirkungen der Lichtbogenbewegungen minimieren. Dies verursacht jedoch erhebliche Kosten.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Geräte liegt in der mangelnden optischen Stabilität. Spektrale Schwankungen der Lampenintensität wirken sich direkt auf das Meßsignal aus. Auch photochemische Prozesse und die Bildung von Ozon durch das UV-Licht beeinträchtigen nachteilig das Langzeitverhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne kostspielige optische Mittel auskommt und dennoch eine zuverlässige Überwachung von Strömungsmedium gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Aus den Ausgangssignalen der beiden Photodetektoren, denen die optischen Bandpaßfilter vorgeschaltet sind, bildet die Auswerteeinrichtung ein Überwachungssignal, das eine zuverlässige Aussage über den Anteil der zu detektierenden Mediumkomponente macht. Eventuelle Schwankungen des ausgesandten Lichts, eventuell im Strömungsmedium enthaltene lichtstreuende Komponenten - z. B. Quarzstaub oder Sand - sowie eventuelle mäßige Schmutzablagerungen auf den lichtdurchlässigen Wandungsteilen haben keine Verfäl schung des Überwachungssignals zur Folge.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.

Mit den Merkmalen des Anspruches 2 werden Verfälschungen durch die vorgenannten Neben einflüsse (Lichtschwankungen, Lichtstreuungen, Schmutzablagerungen) in besonderem Maße vermieden.

Gelegentlich ist Strömungsmedium zu überwachen, das außer der zu detektierenden Mediumkomponente noch eine weitere Mediumkomponente enthält. Im Wellenlängenbereich der zu detektierenden Mediumkomponente bewirkt diese weitere Mediumkomponente zwar eine gewisse Lichtabsorption, ihre primäre Lichtabsorption liegt jedoch in einem anderen Wellenlängenbereich. Die weitere Mediumkomponente soll, selbst wenn sie in ihrem Anteil variiert, das Überwachungssignal nicht verfälschen. Mit den Weiterbildungen nach den Ansprüchen 3 und 4 hat sie keinen verfälschenden Einfluß auf das Überwachungssignal des Gerätes. Die sogenannte "Querempfindlichkeit" des Gerätes ist gering. Hierfür sind die Merkmale des Anspruches 5 zusätzlich von Vorteil.

Eine besonders vorteilhafte, baulich einfache Ausgestaltung für die in der Auswerteein richtung durchzuführenden Divisionen gibt der Anspruch 6 an.

Die gemäß Anspruch 7 vorgesehene Xenon-Blitzlampe bildet eine sowohl sehr langlebige als auch besonders kostengünstige Lichtquelle, die trotz ihrer merklichen Lichtbogenbewegungen Verwendung finden kann.

Besonders eng benachbarte Anordnungen der Photodetektoren und ihrer vorgeschalteten Bandpaßfilter haben die Ansprüche 8 bis 10 zum Gegenstand. Je gedrängter die Anordnung ist, je gleichmäßiger ist für alle Photodetektoren der Lichteinfall von der Lichtquelle. Auch mit handelsüblichen Bandpaßfiltern, die in ihrem Durchmesser größer sind, können die Photo detektoren eng nebeneinander angeordnet werden.

Die Ansprüche 11 bis 13 unterbinden den Streulichteinfluß auf das Überwachungssignal. Als störendes Streulicht gilt eventuelles Licht, das die optischen Bandpaßfilter außen umgeht.

Aber auch Licht aus einem Bandpaßfilter, das auf eine nicht hinter ihm, sondern einem anderen Bandpaßfilter angeordnete Photodiode träfe, hätte störende Streulichtwirkung. Die Streulichtblenden unterbinden dies.

Dem Ziel eines zuverlässigen Überwachungssignals dienen auch die Merkmale des Anspruches 14, indem sie selbst bei stark variierendem Überdruck in der Durchflußkammer eine stets konstante Meßlänge durch das Strömungsmedium hindurch gewährleisten. Mit den Merkmalen des Anspruches 15 ist in besonders einfacher Weise eine innenseitige Reinigung der Fensterscheiben möglich, z. B. im Falle einer sehr starken Scheibenverschmutzung. Der Anspruch 16 gibt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Reinigungseinrichtung an.

Der Anspruch 17 wirkt einer Lichtbeeinträchtigung und damit Verfälschung des Überwa chungssignals durch Ozon entgegen.

Besonders vorteilhaft ist das Gerät - wie im Anspruch 18 angegeben - für den Nachweis von Kohlenwasserstoffen, z. B. Heizöl, in Meerwasser einzusetzen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gerätes zur Über wachung von Strömungsmedium dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Gerätes im Längsschnitt,

Fig. 2 das Gerät im Schnitt 2-2,

Fig. 3 das Gerät im Schnitt 3-3,

Fig. 4 die Bandpaßfilter des Gerätes mit Haltern in Ansicht und anderem Maßstab,

Fig. 5 schematisch dargestellt die Auswerteeinrichtung des Gerätes,

Fig. 6 ein Diagramm mit der Absorptionskennlinie der zu detektierenden Mediumkomponente und

Fig. 7 ein andere Ausführungsform des Gerätes im Längsschnitt.

Das Gerät weist ein Gehäuse mit einem scheibenförmigen Anschlußteil 1 und zwei an dessen Stirnseiten angeordneten Deckeln 2, 3 auf. Das Anschlußteil 1 ist mit einer zentralen Durch gangsbohrung 4 versehen, in der zwei Fensterscheiben 5, 6 mit Abstand und parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen ihnen bildet die Durchgangsbohrung 4 eine Durchfluß kammer 7 mit einem Zuflußkanal 8 und einem Abflußkanal 9. Die beiden Kanäle 8, 9 befinden sich im Anschlußteil 1. Die Fensterscheiben 5, 6 liegen mit ihrer der Durchflußkammer 7 abgewandten Stirnfläche an ortsfesten Anschlägen 10 der Deckel 2, 3 an. Außerdem sind zwischen dem Umfang der Fensterscheiben 5, 6 und dem Anschlußteil 1 umlaufende Radial dichtungen 11 vorgesehen. In der Durchflußkammer 7 befindet sich ein als Scheibenwischer fungierender Kolben 12 mit umlaufenden Ring 13 sowie einer medium- und druckdicht nach außen geführten Betätigungsstange 14. Ein handelsüblicher Dichtungsring kann als Ring 13 Verwendung finden.

Beide Deckel 2, 3 weisen jeweils einen zentralen Lichtkanal 15, 16 sowie einen quer dazu verlaufenden Lüftungskanal 17 auf. An den Enden beider Lüftungskanäle 17 sind Licht sperren 18 angeordnet, die einen Luftdurchtritt gestatten, jedoch dem Eindringen von Licht und Schmutz entgegenwirken. Ferner trägt jeder Deckel 2, 3 an seinem dem Anschlußteil 1 fernen Ende eine Haube 19, 20.

Innerhalb der einen Haube 19 ist vor dem Lichtkanal 15 eine als Xenon-Blitzlampe ausge bildete Lichtquelle 21 an einem Trägerteil 22 angeordnet. An dem am Deckel 2 befindlichen Trägerteil 22 ist außerdem eine Steuereinrichtung 23 für die Lichtquelle 21 vorgesehen. Innerhalb der Haube 20 ist ein Trägerteil 24 am Deckel 3 angeordnet.

Vor dem Lichtkanal 16 sind - der Lichtquelle 21 gegenüberliegend - zwei scheibenförmige Halter 25, 26 hintereinander am Trägerteil 24 angeordnet. Vor dem der Fensterscheibe 6 nahe gelegenen, vorderen Halter 25 befindet sich eine Blendenscheibe 27. Ferner ist eine elektronische Auswerteeinrichtung 28 am Trägerteil 24 vorgesehen.

Die Blendenscheibe 27 weist vier Blendenöffnungen 29-32 auf, die im Bereich der Projektionsfläche des Lichtkanals 16 mit geringem seitlichen Abstand auf einem Kreis angeordnet sind (s. Fig. 3). Zwei Blendenöffnungen 29, 30 befinden sich auf einer ersten Mittellinie 33 des Kreises, während die anderen beiden Blendenöffnungen 31, 32 auf einer zu der ersten quer verlaufenden Mittellinie 34 des Kreises angeordnet sind. In dem vorderen Halter 25 sind auf der Mittellinie 34 zwei mit den Blendenöffnungen 31, 32 fluchtende Blenden öffnungen 35, 36 vorgesehen (s. Fig. 2), während in dem hinteren Halter 26 auf der Mittelinie 33 zwei mit den Blendenöffnungen 29, 30 fluchtende Blendenöffnungen 37, 38 vorhanden sind (s. Fig. 1). Schließlich weist das Trägerteil 24 vier gleichfalls mit den Blendenöffnungen 29-32 fluchtende Blendenöffnungen 39-42 auf. Hinter jeder dieser Blendenöffnungen 39-42 befindet sich ein Photodetektor 43-46. Die vier Photodetektoren 43-46 sind an der Auswerteeinrichtung 28 vorgesehen.

Im vorderen Halter 25 sind auf der Mittelinie 33 zwei optische Bandpaßfilter 47, 48 (s. Fig. 1 und 4) und im hinteren Halter 26 auf der Mittellinie 34 zwei optische Bandpaßfilter 49, 50 (s. Fig. 2 u. 4) angeordnet. Die Bandpaßfilter 47-50 sind im Durchmesser größer als die Photodetek toren 43-46. Dabei sind die Bandpaßfilter 47-50 auf einem so engen Kreis angeordnet, daß sich die Stirnflächen der vorderen beiden Bandpaßfilter 47, 48 und die Stirnflächen der ihnen gegenüber in Längsrichtung versetzten, hinteren beiden Bandpaßfilter 49, 50 teilweise überdecken. Die Photodetektoren 43-46 und die damit fluchtenden Blendenöffnungen 29-32, 35-42 sind vor bzw. hinter dem nicht überdeckten Stirnflächenbereich der Bandpaßfilter 47-50 (s. Fig. 4) angeordnet.

Die Blendenscheibe 27 mit ihren Blendenöffnungen 29-32 läßt Durchlicht aus dem Lichtkanal 16 in Richtung der Bandpaßfilter 47-50 gelangen. Sie verhindert aber, daß Licht die Band paßfilter 47-50 umgehen und zu Streulicht führen kann. Der Halter 25 mit seinen Blendenöff nungen 31, 32 schützt die Bandpaßfilter 49, 50 vor Streulicht, das eventuell in den Bandpaß filtern 47, 48 entsteht. Der Halter 26 mit den Blendenöffnungen 37, 38 und das Trägerteil 24 mit den Blendenöffnungen 39-42 schützen die Photodetektoren 43-46 gegen Streulicht einwirkung.

In der Auswerteeinrichtung 28 (Fig. 5) ist jeder Photodetektor 43-46 an ein separates Abtast halteglied 51 angeschlossen, von denen jedes ausgangsseitig mit einer separaten Logarith miereinrichtung 52 verbunden ist. An die Ausgänge der Logarithmiereinrichtungen 52 der beiden Photodetektoren 43, 44 ist ein erstes Subtraktionsglied 53 angeschlossen. Die Ausgänge der Logarithmiereinrichtungen 52 der beiden Photodetektoren 45, 46 sind mit einem zweiten Subtraktionsglied 54 verbunden. Die Ausgänge beider Subtraktionsglieder 53, 54 stehen mit einem nachgeschalteten Subtraktionsglied 55 in Verbindung. Als Subtraktions glieder 53-55 finden Differenzverstärker Verwendung.

Im Betriebszustand gelangt das zu überwachende Strömungsmedium durch den Zuflußkanal 8 in die Durchflußkammer 7. Von dort strömt es durch den Abflußkanal 9 wieder ab. Von der Steuereinrichtung 23 initiiert, sendet die Lichtquelle 21 periodisch Lichtblitze mit einem hohen Anteil an ultraviolettem Licht (UV-Licht) aus. Die Lichtblitze gelangen durch den Lichtkanal 15 und die Fensterscheibe 5 in die Durchflußkammer 7. Das nach Durchdringen des darin befind lichen Strömungsmediums verbleibende Licht gelangt durch die Fensterscheibe 6 in den Licht kanal 16 und zur Blendenscheibe 27. Zum einen gelangt durch deren Blendenöffnungen 29, 30 Licht in die beiden Bandpaßfilter 47, 48. Das dort herausgefilterte Licht gelangt durch die Blendenöffnungen 37, 39 bzw. 38, 40 an die Photodetektoren 43, 44. Zum anderen gelangt durch die Blendenöffnungen 31, 35 bzw. 32, 36 Licht in die Bandpaßfilter 49, 50. Das dort herausgefilterte Licht gelangt durch die Blendenöffnungen 41, 42 an die Photodetektoren 45, 46. Die Photodetektoren 43-46 erzeugen jeweils ein ihrem Lichteinfall entsprechendes elektrisches Ausgangssignal.

Das die Bandpaßfilter 47-50 erreichende Licht wird unter Umständen von mehreren Faktoren beeinflußt. Zum einen geschieht dies durch die in dem zu überwachenden Medium (im vorliegenden Beispiel: Wasser oder Meerwasser) zu detektierende Strömungskomponente (im vorliegenden Beispiel: Öl). Ist in dem Strömungsmedium eine weitere, zu erwartende Medium komponente (im vorliegenden Beispiel: Nitrat) vorhanden, dann beeinflußt auch sie die Licht ausbeute. Eventuell im Strömungsmedium enthaltene lichtstreuende Komponenten (im vorliegenden Beispiel: Quarzstaub, Sand) schwächen die Lichtausbeute. Das gleiche gilt für eventuelle Schmutzablagerungen auf den Fensterscheiben 5, 6. Ferner variiert die Lichtaus beute bei eventuellen Schwankungen des von der Lichtquelle 21 ausgesandten Lichts.

Im Hinblick auf diese Einflüsse sind die optischen Bandpaßfilter 47-50 in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässig. Ihre im UV-Bereich liegenden Wellenlängen sind im Diagramm (Fig. 6) als senkrechte, mit den Bezugszeichen des jeweiligen Bandpaßfilters gekennzeichnete Linien eingetragen. Auf der Abszisse des Diagramm ist die Lichtwellenlänge L und auf der Ordinate die Lichtabsorption A aufgetragen. Die dargestellte Kennlinie zeigt die Lichtabsorption der zu detektierenden Mediumkomponente.

Wie gezeigt, liegt die Lichtdurchlässigkeit des ersten Bandpaßfilters 47 im Bereich des Maximums der Lichtabsorption der zu detektierenden Mediumkomponente. Demgegenüber liegt die Lichtdurchlässigkeit des zweiten Bandpaßfilters 48 bei einer größeren Wellenlänge. Sie befindet sich in deutlichem Abstand zur Wellenlänge des Maximums im steil verlaufenden Ast der Absorptionskennlinie der zu detektierenden Mediumkomponente. Mit anderen Worten: Die Wellenlänge befindet sich in einem Bereich, in dem das Absorptionsvermögen der zu detektierenden Mediumkomponente mit sich ändernder Wellenlänge stark variiert. Zwischen dem ersten und dem zweiten Bandpaßfilter 47, 48 existiert ein großer Absorptionsunterschied (s. Fig. 6). Ein großes Meßsignal für die zu detektierende Mediumkomponente ist somit gegeben.

Das dritte Bandpaßfilter 49 ist in einem Wellenlängenbereich lichtdurchlässig, der unterhalb des Bereiches des ersten Bandpaßfilters 47 liegt, jedoch in nächster Nähe dazu. Die Licht durchlässigkeit des vierten Bandpaßfilters 50 liegt schließlich in einem Wellenbereich oberhalb des Wellenbereiches des ersten Bandpaßfilters 47, jedoch in nächster Nähe zu diesem. Der Wellenlängenbereich des vierten Bandpaßfilters 50 befindet sich mithin zwischen denen des ersten und des zweiten Bandpaßfilters 47, 48.

Das Ausgangssignal des ersten Photodetektors 43 wird infolge des ersten Bandpaßfilters 47 primär durch die Lichtabsorption der zu überwachenden Mediumkomponente bestimmt. Da die zu erwartende weitere Mediumkomponente im Wellenlängenbereich des ersten Bandpaßfilters 47 zwar nicht ihre maximale, aber doch eine gewisse Absorptionswirkung hat, beeinflußt auch sie das Ausgangssignal des ersten Photodetektors 43. Auch eventuelle Schwankungen des von der Lichtquelle 21 ausgesandten Lichts, eventuelle Schmutzablagerungen auf den Fensterscheiben 5, 6 oder eventuell im Strömungsmedium enthaltene lichtstreuende Komponenten sind von Einfluß auf das Ausgangssignal des ersten Photodetektors 43. Das Ausgangssignal des zweiten Photodetektors 44 wird aufgrund des zweiten Bandpaßfilters 48 in wesentlich geringerem Maße von der Absorptionswirkung der zu detektierenden Medium komponente beeinflußt. Die anderen zuvor genannten Einflüsse wirken sich hingegen in gleicher Weise auf das Ausgangssignal des zweiten Photodetektors 44 aus.

Da die Wellenlängen des dritten und vierten Bandpaßfiters 49, 50 außerhalb des Maximums der Lichtabsorption der zu detektierenden Mediumkomponente liegen, werden die Ausgangs signale des dritten und des vierten Photodetektors 45, 46 in geringerem Maße von dieser Mediumkomponente beeinflußt als das Ausgangssignal des ersten Photodetektors 43. Zugleich sind die Wellenlängen des dritten und vierten Bandpaßfilters 49, 50 so gelegt daß die zu detektierende Mediumkomponente den dritten und den vierten Photodetektor 45, 46 annähernd in gleichem Maße beeinflußt. Das Absorptionsmaximum der zu erwartenden, weiteren Mediumkomponente liegt bei einer geringeren Wellenlänge als das Maximum der zu detektierenden Mediumkomponente. Das Ausgangssignal des dritten Photodetektors 45 wird folglich in stärkerem Maße von der weiteren Mediumkomponente beeinflußt als das Ausgangs signal des vierten Photodetektors 46. Die bereits erwähnten Störeinflüsse wirken sich auch auf die Ausgangssignale des dritten und vierten Photodetektors 45, 46 aus.

Die vier Photodetektoren 43-46 geben ihre Ausgangssignale periodisch ab, entsprechend den von der Lichtquelle 21 ausgesandten Lichtblitzen. Aus diesen Ausgangssignalen bilden die Abtasthalteglieder 51 Signale, die bis zum Empfang des nächsten Signals konstant erhalten bleiben. Hierbei werden die von den Photodetektoren 43-46 kurzzeitig empfan genen Ausgangssignale zunächst integriert. Die in den Logarithmiereinrichtungen 52 erfolgende Logarithmierung führt zu Signalen, die linear ansteigen mit der Konzentration, in der die zu detektierende Mediumkomponente in der Durchflußkammer 7 im Strömungsmedium vorhanden ist. Das Subtraktionsglied 53 liefert nach Subtraktion der Signale der beiden Photodetektoren 43, 44 ein Ausgangssignal, das der Konzentration der zu detektierenden Mediumkomponente im Strömungsmedium entspricht und frei von Fehlern durch Störeinflüsse (Lichtschwankung, Lichtstreuung, Scheibenverschmutzung) ist. Bei Vorhandensein der weiteren Mediumkomponente ist das Ausgangssignal allerdings mit einer gewissen Verfäl schung behaftet, die aus der Absorptionswirkung der weiteren Mediumkomponente herrührt. Aus den Signalen der beiden Photodetektoren 45, 46 bildet das Subtraktionsglied 54 ein Ausgangssignal, das wesentlich von der Konzentration der weiteren Mediumkomponente im Strömungsmedium bestimmt wird. Es ist frei von Fehlern durch Störeinflüsse (Lichtschwan kung, Lichtstreuung, Scheibenverschmutzung). Die anschließend im Subtraktionsglied 55 erfolgende Subtraktion der Ausgangssignale beider Subtraktionsglieder 53, 54 ergibt schließlich ein Überwachungssignal, das der Konzentration der zu überwachenden Medium komponente im Strömungsmedium entspricht. Durch Einstellung unterschiedlicher Verstärkungsfaktoren der Subtraktionsglieder 53 und 54 kann ein eventuell unterschiedlicher Einfluß der weiteren Medienkomponente auf deren Ausgangssignale ausgeglichen werden.

Infolge der Logarithmierung und zweistufigen Subtraktion ist das Signal frei von Verfälschungen, hervorgerufen durch Lichtschwankungen, Lichtstreuung, Scheibenverschmut zung sowie die weitere Mediumkomponente. Kostspielige optische Mittel zur Stabilisierung des ausgesandten Lichts sind nicht erforderlich. Durch die eng benachbarte Anordnung der Blendenöffnungen 29-32 ist der Lichteinfall in diese Blendenöffnungen gleich, ohne daß es hierfür optischer Mittel bedürfte.

Werden die Schmutzablagerungen auf den Fensterscheiben 5, 6 zu stark, unterschreiten die von den Photodetektoren empfangenen Signale einen vorgebenen Mindestwert und das Gerät meldet einen Fehler. In einfacher Weise kann dann der Schmutz von den Fensterscheiben 5, 6 entfernt werden, ohne daß der Medienstrom durch das Gerät unterbunden werden muß. Über die Betätigungsstange 14 wird der Kolben 12 in der Durchflußkammer 7 hubbewegt, so daß der Ring 13 über die Fensterscheiben 5, 6 wischt und von ihnen die Schmutzablage rungen im Lichtdurchtrittsbereich entfernt.

Aufgrund der ortsfesten Anschläge 10 für die Fensterscheiben 5, 6 bleibt selbst bei unter schiedlichen Mediumdrücken in der Durchflußkammer 7 der Abstand beider Fensterscheiben 5, 6 und damit die Meßlänge durch das Strömungsmedium stets gleich. Unterschiedliche Drücke des Strömungsmediums haben daher keinen Einfluß auf das Überwachungssignal.

Das Strömungsmedium und die Mediumkomponenten sind vorstehend beispielhaft ange geben. Das Gerät kann ohne weiteres auch für die Überwachung anderer Strömungsmedien und/oder Mediumkomponenten Verwendung finden. Obwohl sich die Absorptionsverhalten der Mediumkomponenten teilweise überlappen, ist dennoch eine fehlerfreie Ermittlung der zu detektierenden Mediumkomponente möglich.

Das Gerät nach Fig. 7 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 dadurch, daß im Lichtkanal 15 zwischen der Fensterscheibe 5 und der Lichtquelle 21 ein Lichtleiterstab 56, vorzugsweise aus Quarzglas, angeordnet ist. Er füllt nahezu die gesamte Länge des Lichtkanals 15 aus. Dadurch nimmt das Licht von der Lichtquelle 21 aus seinen Weg durch den Lichtleiterstab 56 zur Fensterscheibe 5. Es legt also kaum Weg durch gasförmiges Medium zurück. Sollte es durch die UV-Strahlung der Lichtquelle 21 zu einer Ozonbildung kommen, hat dies keinen störenden Einfluß auf das in die Fensterscheibe 5 einfallende Licht.

Bezugszeichenliste

1

Anschlußteil

2

,

3

Deckel

4

Durchgangsbohrung

5

,

6

Fensterscheibe

7

Durchflußkammer

8

Zuflußkanal

9

Abflußkanal

10

Anschlag

11

Radialdichtung

12

Kolben

13

Ring

14

Betätigungsstange

15

,

16

Lichtkanal

17

Lüftungskanal

18

Lichtsperre

19

,

20

Haube

21

Lichtquelle

22

Trägerteil

23

Steuereinrichtung

24

Trägerteil

25

,

26

Halter

27

Blendenscheibe

28

Auswerteeinrichtung

29-32

Blendenöffnung

33

,

34

Kreismittellinie

35-42

Blendenöffnung

43-46

Photodetektor

47-50

Bandpaßfilter

51

Abtasthalteglied (Sample and hold unit)

52

Logarithmiereinrichtung

53-55

Subtraktionsglied

56

Lichtleiterstab

Claims

1. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium mit

- einer Durchflußkammer für das Strömungsmedium, die einander gegenüberliegend an geordnete, lichtdurchlässige Wandbereiche aufweist,
- einer außerhalb der Durchflußkammer vor dem ersten lichtdurchlässigen Wandbereich angeordneten Lichtquelle, die UV-Licht in die Durchflußkammer einstrahlt,
- zwei außerhalb der Durchflußkammer vor dem zweiten lichtdurchlässigen Wandbereich angeordneten Photodetektoren,
- zwei optischen Bandpaßfiltern, die zwischen dem zweiten lichtdurchlässigen Wandbereich und den Photodetektoren angeordnet sind, und
- einer Auswerteeinrichtung, die anhand der Signale der Photodetektoren ein Über wachungssignal bildet,
dadurch gekennzeichnet, daß
- das vor dem ersten Photodetektor (43) angeordnete erste Bandpaßfilter (47) in einem Wellenlängenbereich lichtdurchlässig ist, der im Bereich des Maximums der Lichtab sorption der in dem Durchflußmedium zu detektierenden Mediumkomponente liegt,
- das vor dem zweiten Photodetektor (44) angeordnete zweite Bandpaßfilter (48) in einem Wellenlängenbereich lichtdurchlässig ist, der außerhalb des Maximums der Lichtabsorption der zu detektierenden Mediumkomponente liegt, und
- die Auswerteeinrichtung (28) eine Division der Ausgangssignale beider Photodetektoren (43, 44) vornimmt und daraus das Überwachungssignal bildet.

2. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bandpaßfilters (48) in einem Wellenlängenbereich lichtdurchlässig ist, in dem das Absorptionsvermögen der zu detektierenden Mediumkompo nente mit sich ändernder Wellenlänge stark variiert.

3. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- außerhalb der Durchflußkammer (7) vor dem zweiten lichtdurchlässigen Wandbereich (6) zwei weitere Photodetektoren (45, 46) angeordnet sind,
- zwei optische Bandpaßfilter (49, 50) zwischen dem zweiten lichtdurchlässigen Wand bereich (6) und den weiteren Photodetektoren (45, 46) angeordnet sind,
- das vor dem dritten Photodetektor (45) angeordnete dritte Bandpaßfilter (49) in einem Wellenlängenbereich lichtdurchlässig ist, der im Bereich des Maximums der Lichtab sorption einer weiteren Mediumkomponente des Durchflußmediums, aber außerhalb des Wellenlängenbereiches des ersten Bandpaßfilters (47) liegt,
- das vor dem vierten Photodetektor (46) angeordnete vierte Bandpaßfilter (50) in einem Wellenlängenbereich lichtdurchlässig ist, der außerhalb der Maxima der Lichtabsorption beider Mediumkomponenten liegt, und
- die Auswerteeinrichtung (28) eine Division der Ausgangssignale des dritten und des vierten Photodetektors (45, 46) sowie nachfolgend eine Subtraktion des daraus gewonnenen Wertes und des von den ersten beiden Photodetektoren (43, 44) durch Division gewonnenen Wertes vornimmt und daraus das Überwachungssignal bildet.

4. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

- außerhalb der Durchflußkammer (7) vor dem zweiten lichtdurchlässigen Wandbereich (6) zwei weitere Photodetektoren (45, 46) angeordnet sind,
- zwei optische Bandpaßfilter (49, 50) zwischen dem zweiten lichtdurchlässigen Wand bereich (6) und den weiteren Photodetektoren (45, 46) angeordnet sind,
- das vor dem dritten Photodetektor (45) angeordnete dritte Bandpaßfilter (49) in einem Wellenlängenbereich lichtdurchlässig ist, der unterhalb des Wellenlängenbereiches des ersten Bandpaßfilters (47) und zugleich nahe zu diesem liegt,
- das vor dem vierten Photodetektor (46) angeordnete vierte Bandpaßfilter (50) in einem Wellenlängenbereich lichtdurchlässig ist, der oberhalb des Wellenlängenbereiches des ersten Bandpaßfilters (47) und zugleich nahe zu diesem liegt, und
- die Auswerteeinrichtung (28) eine Division der Ausgangssignale des dritten und des vierten Photodetektors (45, 46) sowie nachfolgend eine Subtraktion des daraus gewonnenen Wertes und des von den ersten beiden Photodetektoren (43, 44) durch Division gewonnenen Wertes vornimmt und daraus das Überwachungssignal bildet.

5. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurch lässigkeit des vierten Bandpaßfilters (50) in einem Wellenlängenbereich zwischen den Wellen längenbereichen der ersten beiden Bandpaßfilter (47, 48) liegt.

6. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerte einrichtung (28) die Ausgangssignale der Photodetektoren (43-46) logarithmiert werden und eine Subtraktion der logarithmischen Werte erfolgt.

7. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Xenon- Blitzlampe die Lichtquelle (21) bildet.

8. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetek toren (43-46) und die Bandpaßfilter (47-50) auf einem Kreis angeordnet sind.

9. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

- zwei Bandpaßfilter (49, 50) gegenüber den anderen Bandpaßfiltern (47, 48) in Längs richtung versetzt angeordnet sind,
- die Bandpaßfilter (47-50) auf einem so engen Kreis angeordnet sind, daß die Stirn flächen der Bandpaßfilter (47, 48) einer Ebene die Stirnflächen der Bandpaßfilter (49, 50) der anderen Ebene teilweise überdecken, und
- die Photodetektoren (43-46) im Durchmesser kleiner sind als die Bandpaßfilter (47-50) und im nicht überdeckten Stirnflächenbereich der Bandpaßfilter (47-50) angeordnet sind.

10. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandpaßfilter (47-48) der einen Ebene auf einer ersten Kreismittellinie (33) angeordnet sind, während die Bandpaßfilter (49, 50) der anderen Ebene auf einer zur ersten quer verlaufenden zweiten Kreismittellinie (34) angeordnet sind.

11. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Band paßfilter (47-50) eine Blende (29; 30; 31, 35; 32, 36) gegen Streulichteintritt angeordnet ist.

12. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Photo detektor (43-46) eine Blende (39-42) gegen Streulichteintritt angeordnet ist.

13. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß hinter jedem dem licht durchlässigen Wandungsteil (6) nahen Bandpaßfilter (47, 48) eine Blende (37, 38) gegen Streulichtaustritt angeordnet ist.

14. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- als lichtdurchlässige Wandungsteile zwei Fensterscheiben (5, 6) vorgesehen sind, die die Durchflußkammer (7) zu zwei Lichtkanälen (15, 16) des Gehäuses (2-3) hin verschließen,
- am Gehäuse (1) zwei Anschläge (10) angeordnet sind, an denen die Fensterscheiben (5, 6) mit ihrer kammerabgewandten Stirnseite anliegen, und
- zwischen der Umfangsfläche der Fensterscheiben (5, 6) und dem Gehäuse (1) umlau fende Radialdichtungen (11) vorgesehen sind.

15. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchfluß kammer (7) ein Scheibenwischer (12) für die lichtdurchlässigen Wandungsteile (5, 6) von außen bewegbar angeordnet ist.

16. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenwischer als entlang den lichtdurchlässigen Wandungsteilen (5, 6) hubbewegbarer Kolben (12) ausgebildet ist, an dessen Umfang ein umlaufender, über die lichtdurchlässigen Wandungsteile wischender Ring (13) angeordnet ist.

17. Gerät zur photoelektrischen Überwachung von Strömungsmedium nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (21) und dem benachbarten lichtdurchlässigen Wandungsteil (5) ein Lichtleiterstab (56) angeordnet ist.

18. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung zum Nachweiß von Kohlenwasserstoffen in Meerwasser.