DE19942317C2

DE19942317C2 - Process for determining moisture, sensor for carrying out the process and measuring arrangement

Info

Publication number: DE19942317C2
Application number: DE1999142317
Authority: DE
Inventors: Walter Grahn; Wolfgang Kowalsky; Stefan Wiese; Juergen Wichern; Hans-Hermann Johannes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-05
Filing date: 1999-09-05
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2019-09-06
Also published as: DE19942317A1

Description

Die im folgenden beschriebene Erfindung liegt auf dem Gebiet der instrumentel len Analytik und betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Feuchte (Wasser) in unterschiedlichen Materialien wie Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen. Sie be trifft ebenfalls für dieses Verfahren geeignete Sensoren und Meßanordnungen.The invention described below is in the field of instrumentation len analytics and relates to a method for the determination of moisture (water) in different materials such as solids, liquids and gases. You be also meets suitable sensors and measuring arrangements for this method.

Das Problem der Feuchtemessung, das heißt der Bestimmung des Wasserge haltes, stellt sich bei unterschiedlichsten Materialien wie Feststoffen, beispiels weise Holz, Sand oder Beton, organischen Flüssigkeiten oder Gasen, wie etwa Luft. Dementsprechend sind schon zahlreiche Verfahren zur Feuchtebestim mung entwickelt worden, die von naßchemischen Verfahren, wie etwa die Karl- Fischer-Titration, bis hin zu rein instrumentellen Methoden, wie die Bestimmung der relativen Luftfeuchte mit Hilfe von Hygrometern oder die Bestimmung des Wassergehalts organischer Lösungsmittel mit Hilfe der NMR-Spektroskopie, rei chen. Bei vielen Verfahren ist es notwendig, von dem zu untersuchenden Mate rial eine Probe zu entnehmen, was oft bei festen Materialien zu einer partiellen Zerstörung führt, doch gibt es auch eine Reihe von Verfahren, die mit Hilfe ge eigneter Sensoren eine zerstörungsfreie Bestimmung der Feuchte in unter schiedlichen Materialien erlauben. Übersichten über die bekannten Verfahren finden sich etwa in den folgenden Büchern: S. Soloman, Sensors Handbook, McGraw-Hill, New York 1998; W. Göpel (Herausgeber), Sensors: A Compre hensive Survey, VCH Weinheim, 1989.The problem of moisture measurement, that is, the determination of the water level halt, arises with a wide variety of materials such as solids, for example wise wood, sand or concrete, organic liquids or gases, such as Air. Accordingly, there are numerous methods for determining moisture developed by wet chemical processes such as the Karl Fischer titration, down to purely instrumental methods such as determination the relative humidity with the help of hygrometers or the determination of the Water content of organic solvents with the help of NMR spectroscopy, rei chen. Many procedures require the mate to be examined rial to take a sample, which often results in a partial with solid materials Destruction leads, but there are also a number of procedures that can be suitable sensors a non-destructive determination of the moisture in under allow different materials. Overviews of the known methods can be found in the following books: S. Soloman, Sensors Handbook, McGraw-Hill, New York 1998; W. Göpel (Editor), Sensors: A Compre hensive survey, VCH Weinheim, 1989.

So kennt man beispielsweise für die Feuchtemessung an Holz, Stein und Mau erwerk elektrische Methoden, bei denen mit Hilfe geeigneter Sensoren die Leit fähigkeit oder die dielektrischen Eigenschaften des Materials gemessen und daraus anhand entsprechender Kalibrierkurven die Feuchtigkeit bestimmt wird. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, nicht unmittelbar den Widerstand oder die Kapazität am zu untersuchenden Material selbst zu messen, sondern Leitfähig keit oder Kapazität in einer Polymermatrix zu messen, nachdem dieses mit dem zu untersuchenden Material in Kontakt gebracht worden ist und Wasser aus die sem Material bis zum Gleichgewicht aufgenommen hat. Nach entsprechender Kalibrierung kann aus den elektrischen Meßgrößen des Polymers auf den Wassergehalt des zu untersuchenden Materials geschlossen werden. Da die elektrischen Meßgrößen über Leitungen zu den Meßgeräten übertragen werden können, bieten diese Verfahren die Möglichkeit der Fernmessung auch an entle genen Stellen, so dass eine Probenahme in der Regel nicht notwendig ist.For example, it is known for measuring moisture on wood, stone and mau electrical methods, with the help of suitable sensors ability or the dielectric properties of the material measured and from this, the moisture is determined on the basis of corresponding calibration curves. It is have also been suggested not directly the resistance or the Capacity to measure yourself on the material to be examined, but conductive measure or capacity in a polymer matrix after this with the material to be examined has been brought into contact and water from the material up to equilibrium. After corresponding Calibration can be based on the electrical parameters of the polymer Water content of the material to be examined can be closed. Since the electrical measured quantities are transmitted via lines to the measuring devices , these methods also offer the possibility of remote measurement locations, so that sampling is usually not necessary.

Auch die elektrischen Feuchtemeßverfahren haben jedoch eine Reihe von Nachteilen: Aufgrund der Leitungswiderstände ist eine Messung über große Entfernungen nur mit erheblichem Aufwand möglich. Gleichzeitig können selbst bei nur kurzen elektrischen Leitungen externe elektrische Felder sehr leicht die Messung stören. Besonders störend wirkt sich in chemisch aggressiver Umge bung die Korrosionsempfindlichkeit der elektrischen Sensoren aus, die vor allem durch die galvanische Wirkung des in diesen Sensoren fließenden Stroms be dingt wird. Elektrisch arbeitende Feuchtesensoren sind deshalb nicht zur Über wachung durchfeuchteter Bauwerksubstanz, insbesondere Beton, oder in ande rer aggressiver Umgebung, beispielsweise in Kläranlagen, einsetzbar. Es wurde daher nach wie vor nach Verfahren zur Feuchtebestimmung gesucht, die die vorgenannten Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere bestand ein Bedarf an einem Verfahren, mit dem die Feuchte im Innern von Bauwerkssubstanzen, ins besondere in Beton, über einen längeren Zeitraum zerstörungsfrei bestimmt werden kann.However, the electrical moisture measurement methods also have a number of Disadvantages: Due to the line resistance, a measurement over large Distances only possible with considerable effort. At the same time you can with only short electrical lines, external electrical fields very easily Disrupt measurement. Chemically aggressive environments are particularly disruptive exercise the corrosion sensitivity of the electrical sensors, which above all due to the galvanic effect of the current flowing in these sensors things. Electrically working moisture sensors are therefore not too much monitoring dampened building substance, in particular concrete, or in other aggressive environment, for example in wastewater treatment plants. It was therefore still searched for methods for moisture determination that the do not have the aforementioned disadvantages. In particular, there was a need a process with which the moisture inside building substances, ins especially in concrete, determined non-destructively over a long period of time can be.

Auch optische Meßverfahren sind zur Feuchtemessung schon vorgeschlagen worden: So werden in US 5 440 927 A ein Verfahren sowie Sensoren und Meß anordnungen beschrieben, deren Meßprinzip darauf beruht, dass die Fluores zenzintensität bestimmter Farbstoffe bei Anwesenheit von Feuchtigkeit abnimmt. Optical measuring methods have also already been proposed for moisture measurement In US 5 440 927 A a method as well as sensors and measuring arrangements described, the measuring principle of which is based on the fact that the fluores the intensity of certain dyes decreases in the presence of moisture.

In EP 536 656 A1 werden miniaturisierte Feuchtesensoren beschrieben, deren Meßprinzip in der Auswertung einer feuchteabhängigen Interferenz besteht. In US 5 268 145 A werden Sensoren zur Bestimmung von Chemikalien, wie zum Bei spiel Wasser, beschrieben, die einen Film aus einer hydrophilen Substanz, in den Farbstoffe eingebettet sind, enthalten. Derartige Filme ändern in Abhängig keit vom Wassergehalt ihre Lichtreflexion, so dass die Intensität des reflektierten Lichts mit zunehmender Feuchtigkeit abnimmt. DE 195 45 293 A1 beschreibt Einrichtungen zur Überwachung des Wasseranteils in Kreisläufen von Kältean lagen. Zur Ermittlung des Wasseranteils werden Feuchteindikatoren eingesetzt, die entsprechend dem Wassergehalt im Kältemittel ihre Farbe ändern. Ausge wertet wird das vom Feuchteindikator reflektierte Licht. In CH 666 752 A5 wird ein Meßgerät beschrieben, in dem die Lichtabsorption bestimmter Farbstoffe vor allem von farbigen Metallsalzen, die sich in Gegenwart von Feuchtigkeit ändert, gemessen wird. In einer Veröffentlichung von J. Milton Harris et al. (NASA Tech. Brief, April 1992, MFS-26128-1, Seite 65) wird eine Methode zur Bestimmung von Chemi kalien in Gasen oder Flüssigkeiten mit Hilfe von solvatochromen Farbstoffen be schrieben, deren Farbe sich in Abhängigkeit von der Konzentration der zu be stimmenden Substanz ändert. Die Konzentration der Substanz kann aus der Farbänderung mit Hilfe einer Farbvergleichskarte oder aber auf spektrometri schem Wege ermittelt werden.EP 536 656 A1 describes miniaturized moisture sensors, the Measuring principle consists in the evaluation of a moisture-dependent interference. In US 5 268 145 A sensors for determining chemicals, such as for game water, which describes a film made of a hydrophilic substance, in the dyes are embedded. Such films change depending the water content of their light reflection, so that the intensity of the reflected Light decreases with increasing moisture. DE 195 45 293 A1 describes Devices for monitoring the water content in circuits of refrigeration lay. Moisture indicators are used to determine the water content, which change color according to the water content in the refrigerant. out the light reflected by the moisture indicator is evaluated. In CH 666 752 A5 described a measuring device in which the light absorption of certain dyes before all of colored metal salts that change in the presence of moisture, is measured. In a publication by J. Milton Harris et al. (NASA Tech. Letter, April 1992, MFS-26128-1, page 65) describes a method for the determination of chemi in gases or liquids using solvatochromic dyes wrote, the color of which depends on the concentration of the be tuning substance changes. The concentration of the substance can be determined from the Color change using a color comparison card or on spectrometry can be determined chemically.

Auch der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Feuchtebestimmung zu entwickeln, das die oben geschilderten Nachteile nicht aufweist. Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, das Verhalten sogenannter solvatochromer Farbstoffe für ein Verfahren zur Feuchtebestim mung auszunutzen. Bei solvatochromen Farbstoffen hängt der energetische Ab stand zwischen dem elektronischen Grundzustand des Farbstoffmoleküls und einem angeregten elektronischen Zustand sehr stark von der Polarität des Lö sungsmittels ab, in dem der Farbstoff sich befindet. Da der energetische Abstand für die spektrale Lage der zugehörigen Absorptions- oder Fluoreszenzbande im Spektrum verantwortlich ist, werden Farbe bzw. Fluoreszenzfarbe des Farbstoffs in mehr oder weniger starkem Maße von der Polarität des Lösungsmittels beein flußt (C. Reichardt, Chem. Soc. Rev. 21 (1992), 147-153). Wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es, geeignete solvatochrome Fluoreszenzfarbstoffe in eine wasserunlösliche Polymermatrix einzubetten und deren spektrales Verhalten als Maß für die Feuchtigkeit in dieser Polymermatrix und damit indirekt als Maß für die Feuchtigkeit des die Polymermatrix umgebenden Materials zu verwenden. Die Umsetzung dieses Gedankens führte dann überraschenderweise zu einem Verfahren, das die oben genannten Nachteile vermeidet und zahlreiche weitere Vorteile aufweist.The object of the present invention was also a new method to develop moisture, which has the disadvantages described above does not have. The invention is based on the idea of behavior So-called solvatochromic dyes for a method for moisture determination exploitation. With solvatochromic dyes, the energetic depends stood between the electronic ground state of the dye molecule and an excited electronic state very much from the polarity of the Lö solvent in which the dye is located. Because the energetic distance for the spectral position of the associated absorption or fluorescence band in the Spectrum is responsible, color or fluorescent color of the dye influenced to a greater or lesser extent by the polarity of the solvent flows (C. Reichardt, Chem. Soc. Rev. 21 (1992), 147-153). Essential thought The invention is suitable solvatochromic fluorescent dyes in a embed water-insoluble polymer matrix and its spectral behavior as Measure of the moisture in this polymer matrix and thus indirectly as a measure of to use the moisture of the material surrounding the polymer matrix. The implementation of this idea surprisingly led to one Process that avoids the disadvantages mentioned above and numerous others Has advantages.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Feuchtebestimmung, bei dem
The invention relates to a method for determining moisture, in which

- the material, the moisture of which is to be determined, with a water-insoluble Chen polymer matrix is linked, which contains a dye, which has at least one fluorescence band, the spectral position of which Moisture content of the matrix is influenced,
- The location of this band after compensation of the moisture content between Polymer matrix and material using a suitable light source and a suitable spectrometer is determined and
- The moisture content is determined using a calibration curve from the band position becomes.

Vor allem für Fernmessungen wird die den Farbstoff enthaltende Polymermatrix in einem Sensor untergebracht, der mit Lichtquelle und Spektrometer über min destens einen Lichtwellenleiter so verbunden ist, dass die Ermittlung der Ban denlage aus der Ferne möglich ist. Weitere Gegenstände der Erfindung sind ein für das Verfahren geeigneter Sensor und eine für das Verfahren geeignete Meß anordnung.The polymer matrix containing the dye is particularly useful for remote measurements housed in a sensor that with light source and spectrometer over min at least an optical fiber is connected so that the determination of Ban remote location is possible. Further objects of the invention are sensor suitable for the method and a measurement suitable for the method arrangement.

Das neue Verfahren eignet sich für in-situ-Messungen an Materialien aller Ag gregatszustände, d. h. für Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase. Da am eigentlichen Meßpunkt keine elektrischen Ströme fließen und keine elektrischen Spannungen anliegen, ist die Korrosionsgefahr auch in aggressiver Umgebung sehr gering. Eine Gefährdung der Arbeitssicherheit durch Funkenbildung kann ohne weiteres völlig ausgeschlossen werden. Das Verfahren zeichnet sich durch hohe Genau igkeit und, da die Meßanordnung keine Drift zeigt, durch hohe Reproduzierbar keit aus. Das Verfahren eignet sich daher auch sehr gut für Langzeitüberwa chungen. Die Verbindung des Sensorkopfes mit den Meßgeräten über Lichtwel lenleiter auf faseroptischer Basis erlaubt die Feuchtebestimmung aus sehr gro ßer Distanz, wobei die Leitungslängen ohne weiteres mehrere 100 m betragen können. Eine Störung durch elektromagnetische Felder oder ionisierende Strah lung ist nicht möglich.The new method is suitable for in-situ measurements on materials of all types of Ag states of gregates, d. H. for solids, liquids and gases. Because the real thing Measuring point no electrical currents flow and no electrical voltages the risk of corrosion is very low even in an aggressive environment. Threats to work safety can be easily caused by sparking be completely excluded. The process is characterized by high accuracy and, since the measuring arrangement shows no drift, through high reproducibility out. The process is therefore also very suitable for long-term monitoring tions. The connection of the sensor head with the measuring devices via Lichtwel Fiber optic-based conductor allows moisture to be determined from a very large ß distance, the cable lengths are easily several 100 m can. A disturbance due to electromagnetic fields or ionizing radiation lung is not possible.

Zur Erreichung verläßlicher Meßergebnisse ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht zwingend notwendig, das Material, dessen Feuchte bestimmt werden soll, und die wasserunlösliche Polymermatrix, die den Farbstoff enthält, in unmittelbaren Kontakt zu bringen. Wichtig ist, dass ein ungestörter Ausgleich der Feuchtigkeit zwischen dem Material und der Polymermatrix stattfinden kann. Dies ist auch dann gegeben, wenn sich ein Übertragungsmedium, wie etwa Luft, zwischen der Oberfläche des Materials und der Oberfläche der Polymermatrix befindet, so dass auch Messungen in Schüttgüter, wie etwa Sand und Sägespä nen, ohne weiteres mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich sind. Für die Einstellung des Feuchtegleichgewichts sind in der Regel nur Zeiten im Minuten bereich erforderlich.To achieve reliable measurement results, it is with the invention Process not absolutely necessary, the material whose moisture determines and the water-insoluble polymer matrix that contains the dye, to bring them into direct contact. It is important that an undisturbed compensation the moisture can take place between the material and the polymer matrix. This is also the case when a transmission medium, such as air, between the surface of the material and the surface of the polymer matrix located, so that measurements in bulk goods, such as sand and sawdust NEN, are easily possible with the inventive method. For the Setting the moisture balance is usually only times in minutes area required.

Zum Aufbau der Polymermatrix eignen sich wasserunlösliche organische Poly mere, die vorzugsweise eine hohe Wasseraufnahmefähigkeit und vorzugsweise im trockenen Zustand eine geringe Polarität aufweisen. Bevorzugt werden wei terhin solche Polymere, die eine hohe Transparenz aufweisen, da dann Licht verluste durch Streuung oder Eigenabsorption nur gering sind. Vorzugsweise sollen die Polymere auch Glasübergangstemperaturen unterhalb von 100°C aufweisen, da dies die Diffusionsgeschwindigkeit im Polymer zu begünstigen scheint. Selbstverständlich wird von den Polymeren auch eine hohe chemische Beständigkeit gegen die Materialien erwartet, in denen sie eingesetzt werden. Als besonders geeignet haben sich unter diesen Gesichtspunkten Cellulosea cetat. Celluloseacetatbutyrat, Polymethacrylnitril, Polyamid, hier insbesondere Nylon-6, sowie das 4-Vinylpyridin-Styrol-Copolymere erwiesen. Geeignet sind auch Mischungen dieser Polymere, soweit sie miteinander verträglich sind. Die Möglichkeiten der Auswahl unter einer großen Anzahl von organischen Polyme ren und Copolymeren gestattet es, die Polymermatrix allen besonderen Anforde rungen optimal anzupassen.Water-insoluble organic poly are suitable for building up the polymer matrix mers, which preferably have a high water absorption capacity and preferably have a low polarity when dry. White are preferred furthermore those polymers which have a high transparency, since then light losses due to scattering or self-absorption are only slight. Preferably The polymers should also have glass transition temperatures below 100 ° C have, since this favor the rate of diffusion in the polymer seems. Of course, the polymers also have a high chemical Resistance to the materials in which they are used are expected. From these points of view, cellulose has proven to be particularly suitable acetate. Cellulose acetate butyrate, polymethacrylonitrile, polyamide, in particular here Nylon-6, as well as the 4-vinylpyridine-styrene copolymer have been proven. Are suitable also mixtures of these polymers insofar as they are compatible with one another. The Possibilities to choose from a large number of organic polymers Ren and copolymers allows the polymer matrix to meet all special requirements adapt optimally.

Als Farbstoffe werden vorzugsweise solche solvatochromen Fluoreszenzfarb stoffe verwendet, die sich durch einen großen solvatochromen Effekt, d. h. durch eine weite Verschiebung der charakteristischen Bande in Abhängigkeit von der Polarität der Polymermatrix ausweisen, da diese eine besonders hohe Meßge nauigkeit ergeben. Besonders gut eignet sich für das erfindungsgemäße Verfah ren 5-Amino-2-methyl-1,3-isoindolindion (CAS-Registry-No. 2307-00-8).Such solvatochromic fluorescent colors are preferably used as dyes substances that are characterized by a large solvatochromic effect, d. H. by a wide shift in the characteristic band depending on the Identify the polarity of the polymer matrix, as this has a particularly high measuring result in accuracy. Is particularly well suited for the method according to the invention ren 5-amino-2-methyl-1,3-isoindolinedione (CAS Registry No. 2307-00-8).

Die Einarbeitung des Farbstoffs in die Polymermatrix kann im einfachsten Falle dadurch erreicht werden, dass beide Komponenten in einem gemeinsamen Lö sungsmittel gelöst und dieses Lösungsmittel dann wieder aus der Mischung, bei spielsweise durch Abdampfen, entfernt wird. Auf diese Weise lassen sich Folien oder blockförmige Polymermatrices herstellen, die gewünschtenfalls nachträglich auch mechanisch oder im Schmelzverfahren weiter verformt werden können. In Einzelfällen kann es auch zweckmäßig sein, das Polymermaterial nach der Ein bettung des Farbstoffs auf üblichem Wege zu vernetzen und dadurch seine Lös lichkeit zu verringern und die chemische und mechanische Widerstandsfähigkeit der Polymermatrix zu erhöhen. Möglich ist es aber auch, geeignete Farbstoffde rivate in polymeranaloger Reaktion oder durch direktes Einpolymerisieren kovalent mit dem Polymermolekül zu verbinden und auf diese Weise Farbstoff und Matrix zu vereinigen. Dies kann vor allem dann vorteilhaft sein, wenn Farbstoffe verwendet werden sollen, die zum Auswandern aus der Polymermatrix neigen. Die Löslichkeit des Farbstoffs in dem Polymer, das die Matrix bildet, ist im all gemeinen kein begrenzender Faktor, da nur sehr wenig Farbstoff benötigt wird, um eine zuverlässige Messung der Fluoreszenz zu ermöglichen. Vorzugsweise werden solche Mengen an Farbstoff verwendet, dass die Extinktionen der für die Fluoreszenzanregung verwendeten Bande zwischen etwa 0,4 und etwa 2, insbe sondere zwischen etwa 0,5 und etwa 1,5, liegt, doch können selbstverständlich auch höhere Konzentrationen an Fluoreszenzfarbstoff verwendet werden.The easiest way is to incorporate the dye into the polymer matrix can be achieved in that both components in a common Lö Solvent dissolved and then this solvent again from the mixture for example by evaporation. In this way, foils or produce block-shaped polymer matrices, which can be added later if required can also be deformed mechanically or by melting. In In individual cases, it may also be appropriate to add the polymer material after the one bed of the dye to crosslink in the usual way and thereby its dissolving reduce the chemical and mechanical resistance to increase the polymer matrix. But it is also possible to use suitable dyes derivatives in a polymer-analogous reaction or covalent by direct polymerisation to connect with the polymer molecule and in this way dye and Unite matrix. This can be especially beneficial when coloring to be used, which tend to migrate from the polymer matrix. The solubility of the dye in the polymer that forms the matrix is all in all generally no limiting factor, since very little dye is required, to enable a reliable measurement of fluorescence. Preferably such amounts of dye are used that the extinctions of the for Fluorescence excitation used bands between about 0.4 and about 2, especially in particular between about 0.5 and about 1.5, but can of course higher concentrations of fluorescent dye can also be used.

Für die Anregung der Fluoreszenz eignet sich jede Lichtquelle mit ausreichend starker ultravioletter Strahlung, wie beispielsweise Deuterium-Lampen, Eximer- Laser, verdreifachte Nd-YAG-Laser und UV-Leuchtdioden.Any light source is suitable with sufficient for the excitation of the fluorescence strong ultraviolet radiation, such as deuterium lamps, eximer Lasers, tripled Nd-YAG lasers and UV LEDs.

Zur spektralen Analyse des aus der Polymermatrix austretenden Fluoreszenz lichts, das heißt hier zur Ermittlung der Wellenlänge des Bandenmaximums, wird ein Spektrometer mit einer für die gewünschte Genauigkeit ausreichenden Auf lösung benötigt. Derartige Gerät sind in vielfältiger Form im Handel. Geeignet sind beispielsweise Geräte mit durchstimmbarem Monochromator und nachge schalteter Detektoreinheit, die allerdings eine verhältnismäßig lange Meßzeit be nötigen. Eine schnellere Messung ist beispielsweise mit einem CCD-Zeilen- Spektrometer möglich, bei dem das zu analysierende Licht mit Hilfe eines Gitters in seine spektralen Bestandteile zerlegt und diese gleichzeitig in einer entspre chend gestalteten charged coupled device (CCD)-Zeile vermessen werden.For spectral analysis of the fluorescence emerging from the polymer matrix light, that is here to determine the wavelength of the band maximum a spectrometer with a sufficient for the desired accuracy solution needed. Such devices are commercially available in a variety of forms. Suitable are, for example, devices with a tunable monochromator and nachge switched detector unit, which, however, be a relatively long measurement time necessary. A faster measurement is, for example, with a CCD line Spectrometer possible, in which the light to be analyzed using a grating broken down into its spectral components and at the same time in one accordingly designed charged coupled device (CCD) line can be measured.

Die Führung des Lichts von der Lichtquelle zur Polymermatrix und von dieser zum Spektrometer kann prinzipiell in herkömmlicher Weise gestaltet werden, d. h. mit Hilfe luftgefüllter, geradliniger Kanäle, wobei eine Umlenkung ggf. mit Spie geln erreicht wird. Besonders bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung aber die Führung des Lichts mit Hilfe von Lichtwellenleitern, insbesondere von Faseropti ken. Die Verwendung von Lichtwellenleitern, die aus Fasern aufgebaut sind, und der Einsatz von eigenen Sensoren, in denen die Farbstoff enthaltende Polymer matrix untergebracht ist, ermöglichen erst die räumliche Trennung von Meßort und Signalverarbeitung in der Praxis. Vorzugsweise werden als Lichtwellenleiter solche aus Quarzglasfasern oder aus Fasern organischer Polymere verwendet. Die letzteren werden besonders bevorzugt, wenn hohe Biegsamkeit und Korro sionsbeständigkeit gegen alkalische Materialien gefordert werden. Ansonsten werden die üblichen Fachkenntnisse der Faseroptik ausgenutzt:
Das Licht der Lichtquelle wird vorzugsweise über eine Fokussieroptik in den Lichtwellenleiter eingekoppelt, der zur Polymermatrix hinführt. Als Fokussieroptik können beispielsweise sogenannte Faserkollimatoren oder Gradientenindexlin sen dienen. Die als Lichtwellenleiter dienenden Fasern oder Faserbündel müs sen nicht durchgehend verlegt werden, sondern können an geeigneter Stelle unterbrochen werden und durch Faserkoppler für die Messung verbunden wer den. Am Ende des Lichtwellenleiters befindet sich die Polymermatrix, vorzugs weise in einem Sensor integriert.The guiding of the light from the light source to the polymer matrix and from this to the spectrometer can in principle be designed in a conventional manner, ie with the aid of air-filled, straight-line channels, a deflection possibly being achieved with mirrors. In the context of the invention, however, it is particularly preferred to guide the light with the aid of optical fibers, in particular fiber optics. The use of optical fibers, which are made of fibers, and the use of own sensors, in which the dye-containing polymer matrix is housed, enable the spatial separation of the measurement site and signal processing in practice. Those made of quartz glass fibers or of fibers of organic polymers are preferably used as optical waveguides. The latter are particularly preferred when high flexibility and corrosion resistance to alkaline materials are required. Otherwise, the usual expertise in fiber optics is used:
The light from the light source is preferably coupled into the optical waveguide via focusing optics, which leads to the polymer matrix. So-called fiber collimators or gradient index lenses can be used as focusing optics, for example. The fibers or fiber bundles serving as optical fibers do not have to be laid continuously, but can be interrupted at a suitable point and connected for measurement by fiber couplers. At the end of the optical fiber is the polymer matrix, preferably integrated in a sensor.

Zur Durchführung der Messung ist es grundsätzlich möglich, das Licht aus einem Lichtleiter in die Polymermatrix eintreten zu lassen und das emittierte Fluores zenzlicht in jeder Richtung mit einem zweiten Lichtleiter abzunehmen. Vorzugs weise wird dieser zweite Lichtleiter aber im rechten Winkel zum ersten Lichtleiter von der Polymermatrix weggeführt. Vorteilhafter ist es, den erfindungsgemäß verwendeten Sensor so zu gestalten, dass das vom Farbstoff emittierte Fluores zenzlicht wieder in dasselbe Lichtleiterkabel zurückgeworfen wird. Auf diese Weise kommt man für Hin- und Rückleitung mit nur einem Lichtkabel am Sensor aus. Das von der Polymermatrix zurückkommende Licht wird dann aus diesem Lichtwellenleiter mit Hilfe eines an sich bekannten Y-Kopplers zumindest an teilsweise ausgekoppelt und über ein abzweigendes Lichtleiterkabel zum Spektrometer geführt. Ein unmittelbarer Übergang des von der Lichtquelle kommen den Lichts zum Spektrometer wird durch den Y-Koppler verhindert.To carry out the measurement, it is basically possible to remove the light from one Allow light guides to enter the polymer matrix and the emitted fluores zenzlicht in each direction with a second light guide. virtue wise, this second light guide is at right angles to the first light guide led away from the polymer matrix. It is more advantageous to the invention used sensor so that the fluorescence emitted by the dye is thrown back into the same fiber optic cable. To this You can get there for forward and return lines with only one light cable on the sensor out. The light coming back from the polymer matrix then becomes this Optical waveguide at least with the help of a known Y-coupler partially decoupled and via a branching fiber optic cable to the spectrometer guided. An immediate transition from that coming from the light source the light to the spectrometer is prevented by the Y-coupler.

Im erfindungsgemäßen Verfahren bietet die Verwendung von Fluoreszenzfarb stoffen einige wesentliche Vorteile gegenüber der Verwendung von Farbstoffen, die nur eine solvatochrome Absorptionsbande aufweisen. Die entscheidenden Banden des Fluoreszenzspektrums sind auch bei Einsatz der Farbstoffe in der Polymermatrix deutlich schmaler als die Banden des Absorptionsspektrums. Da durch ist die Bestimmung der Lage des Maximums der Fluoreszenzbande bei gleicher Auflösung des Spektrometers wesentlich genauer als die einer Absorp tionsbande. Da bei Fluoreszenzfarbstoffen die Anregung in der Regel im Ultra violettbereich erfolgt, das Fluoreszenzlicht aber im sichtbaren Spektralbereich abgegeben wird, haben Dämpfungen, die bei einigen Lichtleiterkabeln auftreten, keinen Einfluß auf das zu messende Fluoreszenzspektrum. Bei Absorptionsmes sungen, die an die Verwendung von Weißlicht gebunden sind, können die Dämpfungen des Lichtleiterkabels unter ungünstigen Umständen dazu führen, dass zur Aufnahme des Spektrums und der Bestimmung der genauen Banden lage eine Referenzmessung durchgeführt werden muß, um den spektralen Ein fluß der gesamten Meßanordnung berücksichtigen zu können.In the method according to the invention, the use of fluorescent color offers some significant advantages over the use of dyes, which only have a solvatochromic absorption band. The crucial ones Bands of the fluorescence spectrum are also in the use of the dyes Polymer matrix significantly narrower than the bands of the absorption spectrum. because is the determination of the position of the maximum of the fluorescence band at same spectrometer resolution much more accurate than that of an absorber tion bande. Since the excitation for fluorescent dyes is usually in the Ultra violet range occurs, but the fluorescent light in the visible spectral range have attenuations that occur with some fiber optic cables no influence on the fluorescence spectrum to be measured. At absorption measurement Solutions that are tied to the use of white light can Attenuation of the fiber optic cable under unfavorable circumstances lead to that to record the spectrum and determine the exact bands was a reference measurement must be made to the spectral one To be able to take into account the flow of the entire measuring arrangement.

Der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Sensor ist auch ein eigener Gegenstand der Erfindung. Er weist als wesentlichen Bestandteil die von außen zugängliche wasserunlösliche Polymermatrix auf, die ihrerseits den solvato chromen Farbstoff enthält, in dessen Spektrum wenigstens eine Fluoreszenz bande in ihrer spektralen Lage vom Feuchtigkeitsgehalt der Matrix beeinflußt wird. Der Sensor ist so ausgebildet, dass er mit mindestens einem Lichtwellen leiter so verbunden werden kann oder fest verbunden ist, dass über diesen Lichtwellenleiter das Licht der externen Lichtquelle in die Polymermatrix einge strahlt werden kann und dass über diesen oder einen weiteren Lichtwellenleiter das aus der Matrix austretende Licht wenigstens anteilsweise einem Spektrometer zugeleitet werden kann. Der Sensor stellt damit im wesentlichen einen Halter sowohl für die Polymermatrix als auch für den oder die Lichtwellenleiter dar. Ist der Sensor nicht fest mit den Lichtwellenleitern verbunden, so enthält er einen oder mehrere geeignete Koppler für die als Lichtwellenleiter verwendeten Fasern oder Faserbündel.The sensor used in the method according to the invention is also a separate one Subject of the invention. As an essential component, it shows the outside accessible water-insoluble polymer matrix, which in turn solvato contains chromic dye, in the spectrum at least one fluorescence band affected in its spectral position by the moisture content of the matrix becomes. The sensor is designed so that it with at least one light wave conductor can be connected in such a way or is firmly connected that over this Optical fiber the light from the external light source is inserted into the polymer matrix can be emitted and that over this or another optical fiber the light emerging from the matrix at least partially to a spectrometer can be forwarded. The sensor essentially provides one Holders for the polymer matrix as well as for the optical fiber (s) If the sensor is not permanently connected to the optical fibers, it contains one or more suitable couplers for those used as optical fibers Fibers or bundles of fibers.

Üblicherweise hat der Sensor die Form eines ein- oder mehrteiligen Gehäuses, das die Polymermatrix aber nur soweit umschließt, dass ein ausreichender Feuchtigkeitsübertritt von dem zu untersuchenden Material in die Polymermatrix möglich ist. Üblicherweise enthält das Sensorgehäuse daher ein oder mehrere Fenster, die die Zugänglichkeit der Polymermatrix gewährleisten. Das Sensorge häuse dient nicht zuletzt dem mechanischen Schutz der Polymermatrix und ist daher vorzugsweise aus hartem, widerstandsfähigem Material gefertigt. In einfa cheren Fällen eignen sich hier ausreichend feste Kunststoffe; vorzugsweise wer den aber Metalle, insbesondere Edelstähle, verwendet. Je nach Einsatzbereich ist auf eine ausreichende Korrosionsfestigkeit des Gehäusematerials zu achten. Wenn nötig, kann bei Einsatz in besonders aggressiven Medien die Polymerma trix durch eine widerstandsfähige, für Wasserdampf durchlässige Membran ge schützt werden, die das oder die Fenster im Polymergehäuse verschließt.Usually the sensor is in the form of a single or multi-part housing, that encloses the polymer matrix only to the extent that a sufficient Moisture transfer from the material to be examined into the polymer matrix is possible. The sensor housing therefore usually contains one or more Windows that ensure the accessibility of the polymer matrix. The sensor Last but not least, mechanical protection of the polymer matrix is and is therefore preferably made of hard, resistant material. In simple Cheren cases are sufficiently strong plastics here; preferably who but the metals, especially stainless steels used. Depending on the area of application ensure that the housing material has sufficient corrosion resistance. If necessary, the polymer can be used in particularly aggressive media trix thanks to a resistant membrane that is permeable to water vapor be protected, which closes the window or windows in the polymer housing.

In einer besonderen Ausführungsform ist der Sensor mit einer oder auch mehre ren reflektierenden Flächen versehen, die so angeordnet sind, dass einge strahltes Licht und aus der Polymermatrix austretendes Licht am Sensor mit nur einem Lichtwellenleiter übertragen werden können. Dabei kann es vorteilhaft sein, die reflektierenden Flächen so anzuordnen, dass eine mehrfache Durch strahlung der Polymermatrix stattfindet bevor das Licht wieder in den Lichtwel lenleiter eintritt.In a special embodiment, the sensor is with one or more Ren reflective surfaces are arranged so that turned radiated light and light emerging from the polymer matrix at the sensor with only an optical fiber can be transmitted. It can be beneficial be to arrange the reflective surfaces so that a multiple through Radiation of the polymer matrix takes place before the light returns to the light world lenleiter entry.

Eine für das erfindungsgemäße Verfahren in vielen Fällen sehr gut geeignete Ausführungsform eines Sensors ist in Abb. 1 schematisch wiedergegeben. An embodiment of a sensor that is very well suited for the method according to the invention is shown schematically in FIG. 1.

Das Gehäuse des Sensors besteht aus einem quaderförmigen Gehäuse (2) aus Edelstahl, das eine durchgehende vertikale gebohrte Öffnung (3) aufweist. Durch eine radial auf diese Öffnung (3) geführte Bohrung wird der Lichtwellenleiter (1) bis an den äu ßeren Rand der Öffnung (3) geführt. Er ist mit dem Gehäuse (2) in geeigneter Weise, beispielsweise durch Verkleben, fest verbunden. Der durch die Öffnung (3) gebildete Hohlraum ist mit der Polymermatrix, die den solvatochromen Farb stoff enthält, ausgefüllt. Die in der Abb. 1 weiterhin gezeigte Nut (4) dient der Befestigung des Sensors und kann fehlen, wenn eine Befestigung nicht not wendig ist oder in anderer Weise vorgenommen wird.The housing of the sensor consists of a rectangular housing ( 2 ) made of stainless steel, which has a continuous vertical drilled opening ( 3 ). The optical waveguide ( 1 ) is guided through a hole radially onto this opening ( 3 ) up to the outer edge of the opening ( 3 ). It is firmly connected to the housing ( 2 ) in a suitable manner, for example by gluing. The cavity formed by the opening ( 3 ) is filled with the polymer matrix that contains the solvatochromic dye. The groove ( 4 ) also shown in Fig. 1 is used to attach the sensor and may be missing if attachment is not necessary or is carried out in some other way.

Im Betrieb wird diesem Sensor das Licht der Lichtquelle durch den Lichtwellen leiter (1) zugeführt. Das Licht passiert die in der Öffnung (3) befindliche Poly mermatrix und wird von den spiegelnd ausgeführten Innenflächen der zylindri schen Öffnung (3) zum Teil mehrfach reflektiert. Das in der Matrix entstehende Fluoreszenzlicht tritt zumindest anteilig in den Lichtwellenleiter (1) ein und wird von diesem nach Aufspaltung in einem Y-Koppler zum Spektrometer transpor tiert.In operation, this sensor is fed the light from the light source through the optical waveguide ( 1 ). The light passes through the polymer matrix located in the opening ( 3 ) and is partly reflected several times by the reflective inner surfaces of the cylindrical opening ( 3 ). The fluorescent light that arises in the matrix at least partially enters the optical waveguide ( 1 ) and, after splitting, transports it to the spectrometer in a Y-coupler.

Eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform des Sensors ist die ge mäß Anspruch 8. Eine Variante dieser Ausführung ist in Abb. 2 schema tisch wiedergegeben. Hier besteht das Sensorgehäuse aus zwei Teilen, dem Gegenstück (9) und dem Rumpf (8), die miteinander durch die Bohrungen (10) verschraubt werden können. Der Rumpf (8) ist als Edelstahlzylinder ausgebildet, der eine axiale Bohrung (5) auf weist, in der der Lichtwellenleiter (6) durch den Zylinder hindurchgeführt wird, so dass seine Endfläche flächenbündig mit der Zylinderkopffläche endet. Das ebenfalls aus Edelstahl bestehende scheibenförmige Gegenstück (9) ist auf der innenliegenden Scheibenfläche spiegelnd poliert und weist neben zwei für die Schraubenbefestigung vorgesehenen Bohrungen (10) eine weitere Bohrung (11) auf, die den Feuchtigkeitszutritt zur Polymermatrix gewährleisten soll. Diese Boh rung (11) liegt soweit außerhalb des Mittelpunktes der Scheibe, dass ihre Fläche nach Befestigung des Gegenstücks (9) auf dem Rumpf (8) die Endfläche des Lichtwellenleiters nicht überschneidet. Die Polymermatrix (12) ist bei dieser Ausführung des Sensors als kreisförmige Folie gestaltet, die so bemessen ist, dass sowohl die Endfläche des Lichtwellenleiters als auch die Querschnittsfläche der Bohrung (11) überdeckt werden, wenn die Folie zwischen Rumpf und Ab deckung eingeschraubt wird. Durch geeignete Abstandshalter, die in der Zeich nung nicht wiedergegeben sind, wird dafür gesorgt, dass die spiegelnd ausge staltete Fläche des Gegenstücks (9) nach dem Verschrauben der beiden Ge häuseteile vollflächig auf der Polymerfolie aufliegt und der Endfläche des Licht wellenleiters planparallel gegenübersteht. Eine Nut (7) im Rumpf (8) dient der Befestigung des Sensors.Another, particularly preferred embodiment of the sensor is according to claim 8. A variant of this embodiment is shown schematically in Fig. 2. Here the sensor housing consists of two parts, the counterpart ( 9 ) and the fuselage ( 8 ), which can be screwed together through the holes ( 10 ). The fuselage ( 8 ) is designed as a stainless steel cylinder which has an axial bore ( 5 ) in which the optical waveguide ( 6 ) is guided through the cylinder, so that its end surface ends flush with the cylinder head surface. The disc-shaped counterpart ( 9 ), which is also made of stainless steel, is mirror-polished on the inside surface of the disc and, in addition to two holes ( 10 ) provided for screw fastening, has a further hole ( 11 ) which is intended to ensure moisture access to the polymer matrix. This Boh tion ( 11 ) lies so far outside the center of the disc that its surface does not overlap the end surface of the optical waveguide after fastening the counterpart ( 9 ) on the fuselage ( 8 ). The polymer matrix ( 12 ) is designed in this embodiment of the sensor as a circular film which is dimensioned such that both the end face of the optical waveguide and the cross-sectional area of the bore ( 11 ) are covered when the film is screwed between the fuselage and cover. By means of suitable spacers, which are not shown in the drawing, care is taken to ensure that the specularly shaped surface of the counterpart ( 9 ) rests on the polymer film over the entire surface after the two Ge housing parts have been screwed together, and the end face of the optical waveguide is plane-parallel. A groove ( 7 ) in the fuselage ( 8 ) is used to attach the sensor.

Im Betrieb wird auch bei dieser Ausführungsform das Licht der Lichtquelle durch den Lichtwellenleiter (6) zur Polymermatrix (12) geleitet, durchdringt diese, wird an der spiegelnd ausgeführten Innenfläche des Gegenstücks (9) reflektiert, pas siert nochmals die Polymermatrix und tritt dann wieder in den Lichtwellenleiter (6) ein. Gleichzeitig leitet der Lichtwellenleiter (6) das in der Polymermatrix ent stehende Fluoreszenzlicht zumindest anteilig zurück.In operation, the light of the light source is also guided through the optical waveguide ( 6 ) to the polymer matrix ( 12 ) in this embodiment, penetrates it, is reflected on the reflective inner surface of the counterpart ( 9 ), passes again the polymer matrix and then occurs again the optical fiber ( 6 ). At the same time, the optical waveguide ( 6 ) at least partially redirects the fluorescent light arising in the polymer matrix.

Sensoren, die wie die in Abb. 2 gezeigte Ausführungsform die Polymerma trix in einer Folienform enthalten, eigenen sich besonders gut für die Serienferti gung, da die benötigten farbstoffenthaltenden Polymerfolien leicht durch Rakeln oder Spincoaten mit reproduzierbarer Dicke in beliebiger Größe hergestellt wer den können. Die Fertigstellung des Sensors erfolgt dann durch einfachen Zu sammenbau der Einzelteile.Sensors which, like the embodiment shown in Fig. 2, contain the polymer matrix in a film form are particularly suitable for series production, since the dye-containing polymer films required can easily be produced in any size by squeegee or spin coating with reproducible thickness. The sensor is then completed by simply assembling the individual parts.

Das beschriebene Verfahren, die beschriebene Meßanordnung und die beschriebenen Sensoren eignen sich zur Bestimmung der Feuchte in verschiedensten Materialien, beispielsweise in Schüttgütern wie Sand, Mehl, Korn und Sägespänen, zur Bestimmung der Feuchte im Erdboden, zur Bestimmung des Wassergehalts organischer Flüssigkeiten und zur Bestimmung der relativen Luftfeuchte. Mit besonderem Vorteil werden sie zur Feuchtebestim mung in porösen Baustoffen, insbesondere in Beton, eingesetzt. Die äußerst wi derstandsfähigen Sensoren können in den Beton während des Konstruktions vorgangs eingegossen werden und liefern wenn nötig jahrelang Meßdaten über die Feuchtigkeit im Innern des Betonbauteils. Auf diese Weise kann einerseits einer vorzeitigen Austrocknung des Betons während des Aushärtevorgangs vor gebeugt werden, andererseits kann später aufsteigende Feuchtigkeit, z. B. in un genügend abgedichteten Fundamenten oder bei unzureichender Dichtigkeit ge gen Witterungseinflüsse erkannt werden. Dadurch können rechtzeitig Gegen maßnahmen eingeleitet werden, um zu verhindern, dass mit dem Porenwasser Schadstoffe in den Beton eingetragen werden, die zur Korrosion von Beton und Stahlarmierung führen. Die mit dem beschriebenen Verfahren mögliche meßtechnische Erfassung des Feuchtegehalts von Bauwerksbeton ist deshalb von weitreichender Bedeutung für die Bauwerksüberwachung. The described method, the described measuring arrangement and the sensors described are suitable for determining the moisture in various materials, for example in bulk materials such as sand, flour, Grain and sawdust, to determine the moisture in the ground, to determine the water content of organic liquids and for determining the relative humidity. They are particularly useful for determining moisture tion in porous building materials, especially in concrete. The extremely wi Durable sensors can be placed in the concrete during construction process are poured in and, if necessary, provide measurement data for years the moisture inside the concrete component. In this way, on the one hand premature drying of the concrete during the hardening process be bent, on the other hand, rising damp, e.g. B. in un enough sealed foundations or in the event of insufficient tightness against weather influences. This allows countermeasures in time Measures are taken to prevent pore water Pollutants are entered into the concrete, leading to the corrosion of concrete and Lead steel reinforcement. The possible with the described method Measurement of the moisture content of building concrete is therefore of far-reaching importance for building supervision.

Examples 1.Sensor housing according to Fig. 1

Aus einem Block V2A-Stahl wurde ein Sensorgehäuse entsprechend Abb. 1 mit folgenden Abmessungen hergestellt: Länge 30 mm, Breite 10 mm, Höhe 8 mm. Der Durchmesser der gebohrten Öffnung (3) betrug 2 mm. Die Nut (4) hatte eine Tiefe von 3 mm und eine Breite von 2 mm. Über die radial auf die Öffnung (3) treffende Bohrung wurde als Lichtwellenleiter eine Standardfaser der Firma Harting (Espekamp), deren Kern aus Polymethylmethacrylat be stand, mit Hilfe eines 2-Komponenten-Klebers eingeklebt. Der Lichtwellen leiter hatte die Bezeichnung LWL-Kabel POF Simplex 2.2.A sensor housing according to Fig. 1 was produced from a block of V2A steel with the following dimensions: length 30 mm, width 10 mm, height 8 mm. The diameter of the drilled opening ( 3 ) was 2 mm. The groove ( 4 ) had a depth of 3 mm and a width of 2 mm. A standard fiber from Harting (Espekamp), the core of which was made of polymethyl methacrylate, was glued in with the aid of a two-component adhesive as an optical waveguide via the hole radially hitting the opening ( 3 ). The fiber optic cable was called POF Simplex 2.2 fiber optic cable.

2. Sensor housing according to Fig. 2

Auch dieses Sensorgehäuse wurde in seinen Teilen aus massivem V2A- Stahl hergestellt. Der Durchmesser des Rumpfes (8) betrug 20 mm, seine Länge 43 mm. Das Gegenstück (9) hatte einen Durchmesser von 20 mm und eine Dicke von 3 mm. Die Bohrung (5) zur Aufnahme des Lichtwellenleiters hatte einen Durchmesser von 2 mm. Der Durchmesser der Bohrung (11) lag bei 6 mm, die Nut (7) hatte eine Breite von 2 mm und eine Tiefe von 1,5 mm. Auch hier wurde das Lichtwellenleiterkabel POF Simplex 2.2 verwendet und in die Bohrung (5) so eingeklebt, dass seine Endfläche bündig mit der End fläche des Rumpfes (8) zu liegen kam. Zusätzlich wurde hier das Lichtwel lenleiterkabel am Rumpf (8) mit einem Schrumpfschlauch befestigt.The parts of this sensor housing were also made of solid V2A steel. The diameter of the fuselage ( 8 ) was 20 mm, its length 43 mm. The counterpart ( 9 ) had a diameter of 20 mm and a thickness of 3 mm. The bore ( 5 ) for receiving the optical fiber had a diameter of 2 mm. The diameter of the bore ( 11 ) was 6 mm, the groove ( 7 ) had a width of 2 mm and a depth of 1.5 mm. Here, too, the POF Simplex 2.2 fiber optic cable was used and glued into the hole ( 5 ) so that its end face was flush with the end face of the fuselage ( 8 ). In addition, the fiber optic cable was attached to the fuselage ( 8 ) with a shrink tube.

Claims

1. Procedure for moisture determination, in which
the material, the moisture of which is to be determined, is associated with a water-insoluble polymer matrix which contains a dye which has at least one fluorescence band whose spectral position is influenced by the moisture content of the matrix,
the position of this band is determined after compensation of the moisture content between the polymer matrix and the material with the aid of a suitable light source and a suitable spectrometer and
the moisture content is determined on the basis of a calibration curve from the band position.

2. The method of claim 1, wherein the polymer from which the polymer matrix is formed, from the group cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, Polymethacrylonitrile, polyamide, 4-vinylpyridine-styrene copolymer and mixture gene of these polymers is selected.

3. The method according to claim 1 or 2, in which 5-amino as the fluorescent dye 2-methyl-1,3-isoindolinedione is used.

4. Sensor for performing the method according to one of claims 1 to 3, which has an externally accessible water-insoluble polymer matrix, which contains a dye, in the spectrum of which at least one fluorescence zenzbande in their spectral position from the moisture content of the matrix be is influenced, and so connected to at least one optical waveguide can be that an external light through this fiber optic light source can be irradiated into the polymer matrix and that over this or a further optical waveguide, the fluorescent light emerging from the matrix are at least partly fed to a spectrometer can.

5. Sensor according to claim 4, the at least one reflective surface in one such arrangement contains that incident light and from the polymer transmit matrix emerging light at the sensor with only one optical fiber can be gen.

6. Sensor according to claim 4 or 5, wherein the polymer from which the poly mermatrix is formed from the group cellulose acetate, cellulose acetate tyrate, polymethacrylonitrile, polyamide, 4-vinylpyridine-styrene copolymer and Mi Schungen of these polymers is selected.

7. Sensor according to one of claims 4 to 6, in which as a fluorescent dye 5-Amino-2-methyl-1,3-isoindolinedione is used.

8. Sensor according to one of claims 4 to 7, consisting of a fuselage serves as a sensor for the optical waveguide and on a flat surface points in which the optical waveguide flä right and with its end face ends flush, a polymer matrix formed as a film, which on the flat surface of the fuselage rests and the end surface of the optical fiber covers, and a counterpart designed as a flat optical mirror, which is connected to the fuselage in such a way that the mirror surface is on the trained polymer matrix rests and the end face of the Lichtwellenlei ters faces plane-parallel, the counterpart at least one Has opening through which the polymer matrix for the humidity of the environment is accessible.

9. Measuring arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 3, consisting essentially of
a sensor according to one of claims 4 to 8,
a light source,
a spectrometer and
at least one optical waveguide, which is arranged in such a way that light from the light source is guided into the polymer matrix of the sensor and the light emerging from the polymer matrix at least partly reaches the spectrometer.

10. Measuring arrangement according to claim 9, in which as an optical waveguide fiber cable, preferably glass fiber cables or cables made from fibers of organic polymers, preferably made of polymethyl methacrylate.