DE19902396C2 - Anordnung zum Messen des Nitratgehalts von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Messen des Nitratgehalts von Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Patentausspruches 1. Durch die DE 33 24 606 C2 ist eine Vorrichtung zum Messen des Nitratgehalts von strömenden wässrigen Lösungen, insbesondere von Trinkwasser, bekannt, die auf einer Seite eine einen transparenten Teil aufweisende Leitung und eine dieser zugeordneten UV-Lichtquelle aufweist und die mit einem auf der anderen Seite angeordneten optischen Detektor und einer Anzeigeeinrichtung ausgestattet ist.

Der Detektor weist dabei zwei Lichtwege auf, die schmalbandig für zwei eng benachbarte Wellenlängen durchlässig sind und mit denen die Steilheit der Flanke der im UV-Bereich liegenden Nitratsabsorption gemessen wird.

Die mit einer derartigen Einrichtung erzielten Meßergebnisse weisen mitunter Genauigkeitsdefizite auf. Weitere Anordnungen sind aus DE 44 33 193 A1, DE 37 41 026 A1 und DE 37 26 524 A1 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Messen des Nitratsgehalts sowohl von strömenden als auch von ruhenden Flüssigkeiten zu entwickeln, die vergleichsweise eine zuverlässigere Messung des Nitratgehalts ermöglicht.

Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen charakterisiert.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung erläu­ tert.

Es zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Verlauf der Nitratkonzen­ tration in Flüssigkeiten (Abwasser, Trinkwas­ ser) in Abhängigkeit von der Wellenlänge des die Proben durchdringenden Lichts,

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführung der Anordnung zum Messen des Nitratgehalts in Blockdarstellung,

Fig. 3 eine beispielsweise Ausführungsform der Meß­ sonde in Seitenansicht, schematisch,

Fig. 4 eine Ansicht der Meßsonde gemäß Fig. 3 in Richtung A.

Aus dem in Fig. 1 veranschaulichten charaktristischen Verlauf der Nitratabsorptionskurve (Absorption abhängig von der Wellenlänge der Lichtquelle) ist ersichtlich, daß das Maximum (100%) der Kurve sich angenähert über einen Wellenbereich von 214 nm ± 15% erstreckt und im Wellenlängenbereich von etwa 830 nm ±15% auf ein Minimum bzw. auf den Wert Null abgesunken ist.

Durch die Messung der Nitratkonzentration im Maximum (vorzugs­ weise bei 214 nm) und im Nullpunkt (z. B. bei 830 nm) wird eine hohe Meßgenauigkeit erzielt. Die Anordnung von zwei Meß­ strecken mit unterschiedlichen Weglängen (Zweikanalsystem) im Kopf einer Meßsonde ermöglicht auf einfache Weise die rechner­ ische Kompensation von Störeinflüssen wie Trübungen, Lampenal­ terung usw., siehe hierzu die Fig. 2, 3 und 4.

Die Meßanordnung gemäß Fig. 2 ist mit zwei transparenten Meß­ strecken 10 und 11 versehen, die als im Abstand voneinander ver­ laufende und, wie bereits erwähnt, verschieden breit bemessene Einschnitte (Kanäle) im Kopf der Meßsonde ausgebildet sind und von der Flüssigkeit durchströmt werden bzw. durchsetzt sind, deren Nitratgehalt zu messen ist.

Den beiden seitlich jeweils durch ein Quarzglasfenster 13, 14 und 13', 14' begrenzten Meßstrecken ist eine UV-Lampe 15, beispielsweise eine geeignete Xenon-Blitzlampe, zentral zugeordnet, die Licht im Wellenbereich zwischen 180 und 2000 nm emittiert.

Das über einen der UV-Lampe 15 räumlich vorgeordneten Kondensor 16 parallel ausgerichtete Licht wird über zwei gekreuzt (x-för­ mig) zueinander angeordnete Umlenkspielgel 17, 18 jeweils durch Reflexion anteilig auf zwei Meßzweige 19, 20 aufgeteilt.

Der Meßzweig 19 besteht dabei aus einer beidseitig durch die Quarzglasfenster 13, 14 begrenzten, von der zu messenden Flüs­ sigkeit durchflossenen und vom Licht durchstrahlten Meßstrecke 10 mit dieser nachgeordneten Lichtwegen für die UV-Empfangs­ strahlung und für die IR-Empfangsstrahlung.

Der UV-Lichtweg umfaßt dabei ein unmittelbar auf die Meßstrecke 10 folgendes UV-Filter 21, das beispielsweise den Durchtritt von Licht mit einer Wellenlänge über 214 nm verhindert, eine diesem nachgeordnete Fokussierungslinse 22 und einen UV-Licht­ empfänger 23, dessen Ausgang an eine Auswerteeinheit 24 ange­ schlossen ist, der eine Anzeigeeinrichtung 25 nachgeschaltet ist.

Der IR-Lichtweg ist durch einen mittels eines Umlenkspiegels 26 von dem die Meßstrecke 10 verlassenden Lichtstrahl anteilig abgezweigten Lichtstrahl verwirklicht, der über ein IR-Filter 27 und eine Fokussierungslinse 28 zu einem IR-empfindlichen Emp­ fänger 29 gelangt. Das IR-Filter schneidet dabei Licht z. B. unterhalb einer Wellenlänge von 800 nm ab. Das hier unerwünschte UV-Licht wie auch sichtbares Licht sind damit eliminiert.

Der IR-Lichtempfänger 29 ist ebenfalls an die Auswerteeinheit 24 der Meßsonde angeschlossen.

Der Meßzweig 20 ist abgesehen von der größeren Weglänge der Meßstrecke 11 identisch aufgebaut bzw. ausgebildet wie der Meß­ zweig 19. Die einander entsprechenden Bauelemente sind dabei je­ weils mit gleichen Bezugszeichen und Strich versehen.

Die Weglänge der Meßstrecke 10 beträgt beispielsweise 2 bis 3 mm, die der Meßstrecke 11 z. B. 3 bis 4 mm.

Wie bereits erwähnt worden ist, lassen sich Störeinflüsse durch die verschieden lang bemessenen Weglängen der Meßstrecken 10 und 11 kompensieren (IR1/IR2-UV1/UV2).

Die in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellte Meßsonde 30 weist einen rohrförmigen Sondenkörper 31 und einen Sondenkopf 32 auf, in dem die Meßstrecken 10 und 11, die Xenon-Blitz­ lampe 15, die erwähnten Umlenkspiegel sowie die Lichtempfänger 23, 23' (UV-Lichtempfänger) und die Lichtempfänger 29, 29' (IR- Lichtempfänger) untergebracht sind. Die Stromversorgung der elektrischen und elektronischen Bauelemente erfolgt über ein in den Sondenkörper 31 eingeführtes Kabel 33.

Claims (7)

1. Anordnung zum Messen des Nitratgehalts von Flüssigkeiten bei der der Nitratgehalt mit wenigstens einer einen transparenten Abschnitt aufweisenden Leitung, einer diesem Abschnitt zugeordneten UV-Lichtquelle, einer optischen Detektoreinrichtung und einer Auswerteeinheit mit einer Anzeigeeinrichtung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Abschnitt der Leitung durch zwei in der Stirnseite des Kopfs (32) einer Meßsonde nebeneinander angebrachte, seitlich jeweils durch Quarzglasfenster (13, 14, 13', 14') begrenzte Meßstrecken (10, 11) verwirklicht ist, die als unterschiedlich breite Einschnitte ausgebildet sind, denen eine UV-Lichtquelle (15) zugeordnet ist, deren Licht über zwei gekreuzt zueinander angeordnete Umlenkspiegel (17, 18) anteilig auf zwei Meßzweige (19, 20) mit jeweils einem Lichtweg für die UV-Empfangsstrahlung und für die IR-Empfangsstrahlung aufgeteilt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Lichtweg des Meßzweigs (19) ein auf die Meßstrecke (10) folgendes UV-Filter (21), eine diesem nachgeordnete Fokussierungslinse (22) und einen UV-Lichtempfänger (23) umfaßt, dessen Ausgang an eine Auswerteeinheit (24) mit Anzeigeeinrichtung (25) angeschlossen ist.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der IR- Lichtweg des Meßzweigs (19) durch einen mittels eines Umlenkspiegels (26) von dem die Meßstrecke (10) verlassenden Lichtstrahl anteilig abgezweigten Lichtstrahl verwirklicht ist, der über ein IR-Filter (27) und eine Fokussierungslinse (28) zu einem IR-Empfänger (29) gelangt, der an die Auswerteeinheit (24) mit Anzeigeeinrichtung (25) angeschlossen ist.

4. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Meßstrecke (11) folgenden UV- und IR-Lichtwege des Meßzweigs (20) analog den entsprechenden Lichtwegen des Meßzweigs (19) aufgebaut und ausgebildet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Meßzweige (19, 20), vorzugsweise der Meßzweig (20), als Kompensationszweig dient.

6. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als UV-Lichtquelle eine Xenon-Blitzlampe gewählt ist.

7. Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der UV-Lichtquelle (15) ein Kondensor (16) nachgeordnet ist.