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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Fettgehalts
von Milch, umfassend eine Lichtquelle, einen Messkopf zum Einleiten
des Lichts der Lichtquelle in die zu untersuchende Milch sowie zum
Aufnehmen und Weiterleiten des durch die Milch hindurchgetretenen
Lichts und einen Detektor zur Messung des hindurchgetretenen Lichts.
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Die
Erfindung betrifft ebenfalls eine Sonde zum Einsatz mit einer Vorrichtung
gemäß zumindest einem der Ansprüche 1
bis 10, umfassend ein Gehäuse, zumindest eine Lichtleitfaser
und einen Messkopf.
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Soweit
hier und im Folgenden, insbesondere in den Ansprüchen,
von Milch gesprochen wird, sind damit alle Arten von optisch dichten
Stoffen gemeint, also insbesondere Emulsionen, Suspensionen und Dispersionen
und dergleichen. Weiter soll der Begriff Fettgehalt, insbesondere
in den Ansprüchen dahingehend interpretiert werden, dass
allgemein darunter die Konzentration von Stoffen in einem Medium
zu verstehen ist, die Trübung in dem Medium verursachen,
also beispielsweise die gelösten Feststoffe in trübem
Apfelsaft. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bzw. der Sonde kann somit die Trübung von Fruchtsäften,
von Sahne, Cremes und Lotionen oder dergleichen bestimmt werden
und daraus die jeweilige Konzentration von den Stoffen bestimmt
werden, die die Trübung verursachen. Soweit hier und im
Folgenden, insbesondere in den Ansprüchen von Rohr gesprochen
wird, sind damit sämtliche Arten von offenen oder geschlossenen
Behältern gemeint, die insbesondere zur Aufbewahrung, zur
Herstellung oder zum Transport von Milch geeignet sind.
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Im
Stand der Technik ist es bekannt, den Fettgehalt von Milch mit Hilfe
einer Fotozelle anhand der Trübung der Milch zu ermitteln.
Hierzu wird, wie beispielsweise in der
DE 1498527 offenbart, zunächst
eine Probe der Milch aus einem laufenden Produktionskreislauf entnommen
und anschließend mit Wasser verdünnt, wobei dem
Wasser zusätzlich proteinlösende Substanzen hinzugefügt
werden müssen. Durch die Verdünnung nimmt die
Trübung der Milch ab und die verdünnte Probe der
Milch kann mit Licht durchstrahlt werden. Anschließend
wird die Transmission des Lichts durch die verdünnte Probe gemessen.
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Um
ausreichend genaue Messwerte für die Transmission des Lichts
durch die verdünnte Probe zu erhalten, muss zuvor eine
möglichst homogene Verteilung der Fetttröpfchen
in der mit Wasser verdünnten Probe der Milch hergestellt
werden. Dies ist wichtig, denn die Transmission bzw. die Streuung des
Lichts ist von der Größe und der Verteilung der Fetttröpfchen
in der verdünnten Probe abhängig.
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Da
eine homogene Verteilung der Fetttröpfchen allerdings nur
sehr schwer zu erreichen ist, ist es im Stand der Technik weiter
bekannt, nicht die Transmission, sondern die Reflexion von eingestrahltem
Licht auf die Oberfläche der zu untersuchenden Milch zu
messen. Nachteilig dabei ist wiederum, dass eine derartige Messung
während der laufenden Produktion der Milch nicht möglich
ist. Auch hier muss eine Probe der Milch aus einem laufenden Produktionsprozess
entnommen werden, um eine derartige Reflexionsmessung überhaupt
durchführen zu können. Licht wird dabei über
ein Prisma streifend in die Oberfläche der ruhenden Milch
eingekoppelt und anschließend die Reflexion an den verschiedenen
Molekülebenen in der Oberflächenschicht der Milch
gemessen. Daraus wird dann der Fettgehalt der Milch ermittelt. Da
aber die Art und das genaue Zustandekommen der Reflexionen auch
noch nicht vollständig physikalisch verstanden sind, ist
es insgesamt nicht möglich, eine hinreichend genaue Bestimmung
des Fettgehalts von Milch anhand der Reflexionsmessung durchzuführen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und eine
Sonde zur Verfügung zu stellen, welche die genannten Nachteile
des Standes der Technik überwindet und eine einfache, zuverlässige
und genaue Bestimmung des Fettgehalts von Milch während
der Produktion von Milch zur Verfügung stellt.
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Gelöst
wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruches 1 dadurch, dass der Detektor derart hochempfindlich
ausgebildet ist und mit der Lichtquelle so zusammenwirkt, dass der
Fettgehalt der Milch anhand der Transmission des Lichts durch die
Milch in einem Rohr kontinuierlich in Echtzeit während
der Produktion der Milch bestimmbar ist.
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Gelöst
wird diese Aufgabe bei einer Sonde mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruches 11 dadurch, dass der Messkopf derart ausgebildet
ist, dass dieser in ein Rohr einbringbar ist zum kontinuierlichen
Messen der Transmission von Licht durch die Milch in Echtzeit während
der Produktion der Milch Durch den hochempfindlichen Detektor der Vorrichtung
ist es erstmals möglich, die optisch äußerst
dichte Milch in Transmission mit einer entsprechenden mit dem Detektor
zusammenwirkenden Lichtquelle zu messen. Die Messung der Transmission,
also des durchgehenden und nicht bzw. weniggestreuten Teils des
Lichts durch die Milch, ist ein empfindliches Maß für
den Fettgehalt der Milch. Wird das Licht zudem noch mit einer bestimmten
Wellenlänge eingestrahlt, tragen die Salze der Milchsäure
der Milch (Laktate) nicht zur optischen Trübung der Milch und
damit zur Streuung des Lichts bei und verfälschen so nicht
die gemessenen Werte des transmittierten Lichts. Durch das erfindungsgemäße
Zusammenwirken von hochempfindlichem Detektor und der Lichtquelle
kann kontinuierlich und in Echtzeit die Milch in einem Rohr während
der Produktion mit Licht durchstrahlt werden und die Transmission
des durchgestrahlten Lichts laufend ermittelt werden. Anhand der
gemessenen Transmissionswerte des Lichts wird dann der Fettgehalt
der Milch bestimmt. Aufwendige und damit kostspielige Probenentnahmen
aus dem laufenden Produktionsprozess, die zudem nur eine Momentaufnahme
des aktuellen Fettgehaltes der Milch ermöglichen, entfallen
gänzlich.
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Vorzugsweise
sind mit dem Detektor optischen Dichten zwischen 0 und 9 messbar.
Mit einem solchen Detektor ist es möglich, hinreichend
genaue Werte für die Transmission des Lichts durch die
Milch zu erhalten, um daraus dann den Fettgehalt der Milch bestimmen
zu können.
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Um
ein ausreichend starkes Licht zu erzeugen und gleichzeitig mit diesem
mit einer selektiven Wellenlänge die Milch durchstrahlen
zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Lichtquelle einen
Laser, insbesondere einen Pulslaser umfasst. Für eine erfindungsgemäße
Fettgehaltsbestimmung der Milch werden üblicherweise Pulslaser
mit ca. 20 Watt pro Puls verwendet. Die Zeitdauer des Pulses beträgt
dabei ca. 200 ns, der Puls wird dabei ca. alle 200 ms von dem Pulslaser
emittiert. Der Pulslaser ermöglicht die für die
Durchdringung optisch dichter Medien notwendigen hohen Lichtintensitäten,
ohne dass eine entsprechend hohe Intensität ständig
zur Verfügung gestellt werden muss. Dabei sind die Abstände
zwischen zwei Pulsen derart kurz, dass unter Berücksichtigung
von normalen Fließgeschwindigkeiten der Milch in einem
Rohr während der Produktion keine Verfälschungen
durch den Weiterfluss der Milch während des Durchgangs
des Pulses durch die Milch auftreten.
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Um
die Vorrichtung zu eichen, ist es zweckmäßig,
dass insbesondere automatische Mittel zum Kalibrieren der Vorrichtung
angeordnet sind. Die Vorrichtung kann auf diese Weise einfach geeicht
werden, um beispielsweise ein Driften der Messoptik, etc. zu kompensieren.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Rechner anhand der
bei der Kalibrierung gemessenen Werte für die Transmission
eine Tabelle für die jeweils entsprechenden Fettgehalte der
Milch erstellt, um einfach und schnell bei der Transmissionsmessung
während der Produktion den Fettgehalt der Milch ermitteln
zu können.
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Weiterhin
ist es besonders zweckmäßig, wenn die Mittel zum
Kalibrieren einen Schrittmotor und zumindest einen Bügel
umfassen. Mittels des Schrittmotors ist es möglich, die
Messposition sowie auch verschiedene Kalibrierpositionen für
eine Transmissionsmessung des Lichts anzufahren. Anhand des erfindungsgemäßen
Bügels können die jeweilige Position für
die Einleitung des Lichts in die Milch bzw. in eine Kalibrierstation
und die jeweilige Position für die Aufnahme des hindurchgetretenen Lichts
so verfahren werden, dass die Relativ positionen zwischen diesen
während des Verfahrens in eine neue Mess- bzw. in neue
Kalibrierpositionen erhalten bleiben.
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Um
die Vorrichtung möglichst einfach und kostengünstig
in bereits bestehende Rohrsysteme für die Produktion von
Milch zu integrieren, ist es vorteilhaft, dass die Vorrichtung einen
im Wesentlichen zylindrischen Rohrabschnitt zum Durchleiten der Milch
umfasst, wobei dieser einen Bereich mit elliptischem Querschnitt
aufweist. Üblicherweise werden bei der Produktion von Milch
bzw. Milchprodukten Edelstahlrohre verwendet mit einer typischen
Nennweite DN 65. Der zylindrische Rohrabschnitt der Vorrichtung
lässt sich deshalb leicht an geeigneter Stelle innerhalb
eines bereits vorhandenen Rohrssystems einsetzen. Im Bereich mit
elliptischem Querschnitt wird in einer Richtung der Durchmesser
erhöht, während dieser senkrecht hierzu abgesenkt
wird. Um die Transmission des eingestrahlten Lichts und damit die Genauigkeit
der Bestimmung des Fettgehalts der Milch zu erhöhen, ist
es besonders vorteilhaft, wenn der Messkopf im Bereich mit elliptischem
Querschnitt derart angeordnet ist, dass das Licht der Lichtquelle entlang
der Richtung mit kleinerem Durchmesser durch die Milch hindurch
tritt.
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Um
unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten der Milch zu vermeiden,
ist es besonders vorteilhaft, wenn die Querschnittsfläche
des Rohres der Vorrichtung im Wesentlichen konstant ist. Durch den
stetigen Übergang von zylindrischem Querschnitt zu elliptischem
Querschnitt und wieder zu zylindrischem Querschnitt wird einerseits
eine im Wesentlichen gleichmäßige Fließgeschwindigkeit
sichergestellt, andererseits ist die Vorrichtung auf diese Weise
leicht in ein vorhandenes zylindrisches Rohrsystem integrierbar.
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Um
einen Eintritt von Milch in den Messkopf zu vermeiden und gleichzeitig
den Übertritt von Licht in die Milch zu ermöglichen,
ist es zweckmäßig, wenn zumindest ein Saphirglasfenster
am Messkopf oder am Rohr angeordnet ist. Des Weiteren ist Saphirglas äußerst
hart und unempfindlich gegen mechanische Einflüsse. Ist
das Saphirglasfenster beispielsweise in einem Rohr bzw. in einer
Rohrwand angeordnet, kann die innerhalb des Rohres fließende
Milch über das Saphirglasfenster mit Licht beaufschlagt
werden. Von Zeit zu Zeit müssen die Rohre innen gereinigt werden,
wobei teilweise auch abrasive Mittel eingesetzt werden. Das Saphirglasfenster
wird auf Grund seiner Härte nicht durch die genannten Mittel
beschädigt und ermöglicht somit eine einfache
Reinigung des Rohres mit üblichen Mitteln ohne dass hier
spezielle oder aufwendige Maßnahmen zum Schutz des Fensters
während der Reinigung des Rohres notwendig sind.
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Die
Erfindung betrifft ebenfalls eine Sonde zum Einsatz mit einer Vorrichtung
gemäß zumindest einem der Ansprüche 1
bis 10, umfassend ein Gehäuse mit zumindest einer Lichtleitfaser
und einem Messkopf. Die Sonde ist erfindungsgemäß derart ausgebildet,
dass diese in ein Rohr einbringbar ist zum kontinuierlichen Messen
der Transmission in Echtzeit durch die Milch während der
Produktion. Die erfindungsgemäße Sonde ist damit
sehr leicht und kostengünstig in bestehende Produktionsanlagen
für Milch integrierbar.
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Vorteilhafterweise
umfasst der Messkopf eine Aussparung zur Durchströmung
der Milch, wobei die Aussparung so ausgebildet ist, dass ein Messstrahl
die Aussparung mit darin befindlicher Milch durchquert. Aufwendige
und teure Bohrungen, beispielsweise um die Milch durch das Innere
der Sonde bzw. des Gehäuses zum Messkopf leiten zu müssen,
entfallen. Die Abmessungen der Aussparung sind dabei so gewählt,
dass eine ausreichend hohe Transmission des Messstrahls für
die Bestimmung des Fettgehalts der Milch noch möglich ist.
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Um
Licht möglichst einfach und verlustfrei der Sonde zu übermitteln
bzw. das gemessene Licht einem Detektor zuzuleiten, ist es vorteilhaft,
dass die Sonde eine erste Lichtleitfaser zum Einleiten von Licht
in den Messkopf und eine zweite Lichtleitfaser zum Weitertransport
des Lichts nach dem Durchgang durch die Aussparung umfasst.
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Um
die Sonde möglichst kompakt auszugestalten, ist es weiter
vorteilhaft, dass der Messkopf eine Umlenkspiegeleinheit umfasst,
die insbesondere das Licht um 180° ablenkt. Das Licht kann
somit auf kurzen Wegen in seiner Richtung geändert werden;
Lichtleitfasern benötigen auf Grund ihres begrenzten Krümmungsradius
beim Verlegen deutlich mehr Platz.
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Zweckmäßigerweise
weist der Messkopf zumindest eine Sammeloptik auf. Damit wird sichergestellt,
dass insbesondere das nach dem Durchgang der Aussparung mit der
darin befindlichen Milch übrig gebliebene transmittierte
Restlicht gesammelt wird; die Genauigkeit der Transmissionsmessung
wird damit erhöht.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
Dabei zeigt
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1 das
Messprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in schematischer Form
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2 die
erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer
Ansicht mit Mitteln zum Kalibrieren;
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3 den
schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Sonde;
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4 eine
dreidimensional schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Sonde.
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In 1 ist
auf der rechten Seite eine optoelektronische Basisstation 7 gezeigt,
die einen Laser mit einer Laserdiode und einen darauf abgestimmten optischen
Detektor (beide nicht gezeigt) umfasst. Die in der optoelektronischen
Basisstation 7 angeordnete Laserdiode sendet einen Laserpuls 8 über
eine Sendelichtleitfaser 2a zu einer Kollimationsoptik 4a.
Von der Kollimationsoptik 4a tritt der von der Laserdiode erzeugte
Laserpuls 8 aus und trifft auf ein Saphirglasfenster 9a,
welches in einer Seitenwand eines Rohres 3 angeordnet ist.
Ein zu messendes Medium M durchströmt dabei das Rohr 3 senkrecht
zur Zeichenebene der 1.
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Nachdem
der Laserpuls 8 das Saphirglasfenster 9a durchquert
hat, trifft dieser anschließend auf das im Rohr 3 fließende
Medium M, hier Milch, und wird von diesem gestreut. Der nicht bzw.
nur wenig gestreute Teil des Laserpulses 8 passiert ein
sich auf der gegenüberliegenden Seite des Saphirglasfensters 9a angeordnetes
Saphirglasfenster 9b, welches ebenfalls in der Seitenwand
des Rohres 3 angeordnet ist. Beim Durchqueren der Milch
M wird der Laserpuls 8 äußerst stark
gedämpft bzw. gestreut, so dass nur ein äußerst
geringer Teil des Laserpulses 8, üblicherweise
weniger als ein 100 Millionstel die zu messende Milch M durchquert.
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Von
dem Saphirglasfenster 9b wird der Laserpuls 8 wiederum
durch eine Kollimationsoptik 4b gesammelt und über
eine weitere daran angeschlossene Empfangslichtleitfaser 2b an
die optoelektronische Basisstation 7 geleitet. Die Saphirglasfenster 9a, 9b sind
dabei in gegenüberliegenden Seitenwänden bezüglich
des rechteckigen Querschnitts R des Rohres 3 angeordnet,
so dass der Laserpuls 8 eine geringstmögliche
Strecke (in 1 horizontal) zwischen zwei
gegenüberliegenden Wänden des Rohres 3 durchläuft.
Der rechteckige Querschnitt R in der 1 hat seine
längere Seitenkante in senkrechter Richtung in der Zeichenebene.
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In
der optoelektronischen Basisstation 7 trifft der Laserpuls 8 aus
der Empfangslichtleitfaser 2b auf den bereits genannten
optischen Detektor. Die Basisstation 7 umfasst weiter einen
Mikrokontroller (nicht gezeigt), welcher zum einen die Laserdiode
ansteuert und zum anderen die gemessenen Werte des Detektors ausliest.
Ein auf dem Mikrokontroller laufendes Programm passt dabei den Messbereich
der Vorrichtung 1 selbständig an eine ermittelte
Lichtdämpfung zwischen 0 und 9 optischen Dichten an. Das Programm
ermöglicht ebenfalls die Berechnung und Darstellung der
vom Detektor erhaltenen Messwerte des transmittierten Laserpulses 8 in
Einheiten der optischen Dichte.
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In 2 ist
die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 gezeigt
mit einem Rohrabschnitt R und Mitteln zum Kalibrieren der Vorrichtung.
Die zu messende Milch M strömt dabei von einem Eingang
E eines zylindrischen Edelstahlrohres 3, weiter über
einen Rohrabschnitt B mit elliptischer Querschnittsfläche zu
einem Ausgang A des Rohres 3, welcher wiederum eine kreisförmige
Querschnittsfläche aufweist. Im Bereich B der elliptischen
Querschnittsfläche des Rohres 3 tritt ein Laserpuls 8 über
die Sendelichtleitfaser 2a (in 2 auf der
abgewandten Seite) gemäß der Beschreibung zu der 1 über
eine Kollimationsoptik 4a und ein Saphirglasfenster 9a in
den Rohrabschnitt B ein, durchquert die zu messende Milch M, wird
an dieser gestreut und tritt über ein Saphirglasfenster 9b,
eine Kollimationsoptik 4b in eine Empfangslichtleitfaser 2b ein.
Die beiden Lichtleitfasern 2a, 2b sind dabei mit
der optoelektronischen Basisstation 7 verbunden. Die Saphirglasfenster 9a, 9b sowie
die Lichtleitfasern 2a, 2b und die Kollimationsoptiken 4a, 4b sind
dabei im Bereich B der elliptischen Querschnittsfläche
senkrecht zur jeweiligen Seitenwand des Rohrabschnitts 3 angeordnet,
der den größeren der beiden Radien des elliptischen Querschnitts
aufweist, sodass das Licht auf dem Weg von der Sendelichtleitfaser 2a zur
Empfangslichtleitfaser 2b parallel zur Richtung mit dem
kleineren Radius des elliptischen Querschnitts den Bereich B durchquert.
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Weiterhin
ist ein U-förmiger Bügel U angeordnet, dessen
beide Schenkel U1, U2 sich
parallel zu und auf der Außenseite des Rohrbereichs B mit
elliptischer Querschnittsfläche, die den größeren
Durchmesser aufweist, erstrecken. Die Enden der Schenkel U1, U2 sind dabei
so angeordnet, dass diese in der Symmetrieachse des elliptischen
Rohrabschnitts B, das heißt in der Mitte der Strömung
die zu messende Milch M liegen. An dem einen Ende des Schenkels
U1 ist das Ende der Sendelichtleitfaser 2a mit
Kollimationsoptik 4a angeordnet, an dem anderen entsprechend
die Empfangslichtleitfaser 2b mit Kollimationsoptik 4b.
Die Kollimationsoptiken 4a, 4b umfassen dabei
Sammellinsen. Ein mit der Achse des Bügels U verbundener
Schrittmotor 6, der wiederum über Halterungen
H an einer Plattform 5 angeordnet ist, dient dazu, den
U-förmigen Bügel U aus der Messposition, wie dies
in 2 gezeigt ist, für eine Kalibrierung
in verschiedene Eichpositionen herauszuschwenken. Die Achse des
Bügels U ist dabei drehbar in Halterungen H gelagert. Ein
Ausleger 10, der senkrecht zur Plattform 5 vorstehend
angeordnet ist, umfasst fünf verschiedene Stationen 10a–10e.
Jede dieser Stationen 10a bis 10e umfasst eine
jeweils andere Kombination von Graufiltern.
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Die
verschiedenen Stationen 10a–10e sind dabei
auf dem Ausleger 10 derart angeordnet, dass der Schrittmotor 6 durch
Verschwenken des Bügels U um dessen Achse die Schenkel
des Bügels U derart anordnet, dass dabei die jeweiligen
Stationen 10a–10e mit dem Laserpuls 8 zur
Eichung beaufschlagt werden können. Die optoelektronische
Basisstation 7 steuert dabei die Bewegung des Schrittmotors 6 bzw.
des Bügels U und misst nach Erreichen einer Station 10a–10e jeweils
die Transmission des Laserpulses 8 durch einen der Graufilter
der Stationen 10a–10e.
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Mit
Hilfe der so erstellten Transmissionsmesswerte, die zwischen 0 und
9 optischen Dichten liegen, berechnet der Mikrokontroller der optoelektronischen
Basisstation 7 eine Konversionstabelle zwischen Transmissionsmesswerten
und entsprechenden Werten der optischen Dichte bzw. dem Fettgehalt
der Milch. Anhand der Werte aus der Konversionstabelle kann dann
direkt der Fettgehalt der Milch M bestimmt werden.
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Insgesamt
beträgt die Auflösung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung für den Fettgehalt von Milch ca. 0,01% Fett.
Eine durchschnittliche Rekalibrierung der Vorrichtung muss lediglich
einmal pro Tag erfolgen, um eine hinreichende Genauigkeit zu gewährleisten.
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In 3 ist
schematisch der Aufbau einer erfindungsgemäßen
Sonde T mit Gehäuse 5 gezeigt. Das Gehäuse 5 ist
dabei teilweise in das zu messende Medium M, hier Milch eingetaucht.
An dem Gehäuse 5 ist eine Aussparung A angeordnet,
in die die Milch M eindringen kann. Die Aussparung A ist U-förmig
ausgebildet, wobei die beiden Seitenwände der Aussparung
A sich in horizontaler Richtung erstrecken.
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An
den beiden sich gegenüberliegenden Seitenwänden
der Aussparung A sind einander korrespondierende Saphirglasfenster 9 angeordnet.
Die Messung des Fettgehalts der Milch M erfolgt nun wie folgt: Über
eine Sendelichtleitfaser 2a, die teilweise im Gehäuse 5 verläuft
bzw. an dieses angeschlossen ist, trifft ein Laserpuls 8,
der von einer optoelektronischen Basiseinheit 7 erzeugt
wird, zunächst auf eine Kollimationsoptik 4a.
Von dort aus trifft er im weiteren Verlauf auf eine Spiegelanordnung
S, die aus zwei Spiegeln S1, S2 besteht
und die den Laserpuls 8 um insgesamt 180° umlenkt
und dabei senkrecht hierzu versetzt. Nach der erfolgten Umlenkung
um 180° tritt der Laserpuls 8 durch ein erstes
Saphirglasfenster 9 von unten gemäß 3 in
die Aussparung A ein, die von der Milch M beaufschlagt wird. Der
Laserpuls 8 durchquert die Aussparung A mit dem Medium
M und wird an diesem gestreut; der nicht gestreute Rest des Laserpulses 8 gelangt über
ein zweites, dem ersten Saphirglasfenster 9 direkt gegenüberliegendes
Saphirglasfenster 9 in eine zweiten Kollimationsoptik 4b,
wird durch diese gebündelt und tritt in die Empfangslichtleitfaser 2b ein.
Diese leitet dann das Restlicht des Laserpulses 8 zu der
optoelektronischen Basis station 7. In der optoelektronischen
Basisstation 7 trifft der Laserpuls 8 auf einen
Detektor, der das Licht des Laserpulses 8 misst. Anhand
der vom Detektor ermittelten Werte wird dann der Fettgehalt der
Milch M über die Konversionstabelle bestimmt und auf einem
Anzeigegerät (nicht gezeigt), beispielsweise ein Monitor
eines Rechners für einen Bediener angezeigt.
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In 4 ist
schließlich die Sonde 1 in dreidimensionaler schematischer
Ansicht gezeigt. Das Gehäuse 5 ist dabei im Wesentlichen
zylinderförmig. Die Aussparung A weist dabei im Wesentlichen
halbkreisförmigen Querschnitt auf und erstreckt sich parallel
zur Achse des zylinderförmigen Gehäuses 5.
Im oberen Bereich von 4 am Gehäuse 5 sind
wasserdichte Eingänge Ea, Eb für die Sende- bzw. Empfangslichtleitfaser 2a, 2b gezeigt.
Weiter ist im Gehäuse 5 an der Aussparung ein
Saphirglasfenster 9 gezeigt, welches im unteren Bereich
der Aussparung A (Ansicht gemäß 4)
angeordnet ist und von welchem der Laserpuls 8 in die Aussparung
A von unten eintritt.
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Es
liegt dabei im Rahmen der Erfindung, dass das Gehäuse 5 auch
eine andere Form als die gezeigte zylindrische aufweisen kann, insbesondere eine
entsprechend strömungsgünstige Form, z. B. Tropfenform.
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Selbstverständlich
ist die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung bzw.
Sonde wasserdicht bzw. dicht gegenüber dem zu messenden
Medium ausgestaltet, sodass insbesondere das zu messende Medium
nicht in Messoptiken, elektrische oder optische Schaltkreise oder
dergleichen eindringen kann. Hierzu liegt es im Rahmen der Erfindung
an entsprechenden Stellen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung bzw. Sonde geeignete Dichtungen vorzusehen.
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Zusammenfassend
hat die Erfindung mehrere Vorteile. Zum einen ist es mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung bzw. der erfindungsgemäßen Sonde möglich,
die Trübung an optisch hochdichten Medien in Transmission
zu messen und damit den entsprechenden Feststoffanteil bzw. dessen
Konzentration durch Transmission durch das hochdichte Medium zu bestimmen.
Ein weiterer Vorteil dabei ist, dass die genannte Konzentration
direkt und in Echtzeit während der Produktion in einem
Leitungsrohr gemessen werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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