DE2139427A1

DE2139427A1 - Vorrichtung zur fotometrischen messung

Info

Publication number: DE2139427A1
Application number: DE19712139427
Authority: DE
Inventors: Erich Delago
Original assignee: Metrawatt GmbH
Current assignee: Metrawatt GmbH
Priority date: 1971-08-06
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1973-02-15
Also published as: NL7209546A; CH542438A; FR2148457A1

Description

2.8.1971

das Deutsche Patentamt

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Vorrichtung zur fotometrischen Messung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur fotometrischen Messung, insbesondere von Trübungen mittels der Extinktion und/oder Streuung eines von einer Lichtquelle erzeugten und eine Flüssigkeit durchdringenden Lichtstromes.

Enthält eine Flüssigkeit ungelöste Stoffe in fein verteilter Form, sogenannte Sink- und Schwebestoffe, so ist sie mehr oder weniger stark getrübt. Bei kontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen wird die Flüssigkeit durch ein Fotpmeter geleitet und entweder die Intensität sschwächung des durch die Flüssigkeit dringenden Lichtstrahls oder die Intensität des seitlich gestreuten Lichtes gemessen. Im ersteren Fall spricht man von einer Extinktionsmessung. Hierbei v/erden die auf auf ihrem Weg von der Lichtquelle zum Empfänger beim Zusammentreffen mit Feststoffteilchen von ihrer Bahn nicht abgelenkten Lichtstrahlen gemessen. Bei dem zweiten genannten Fall dienen die von den Feststoffteilchen seitlich gestreuten Lichtstrahlen zur Messung.

Bei modernen Trübungsmeßgeräten wird die Genauigkeit des Meßergebnisses erhöht, indem außer der Streulichtmessung auch noch eine Extinktionsmessung durchgeführt wird, deren Ergebnis als Bezugsgröße dient. Hierdurch gelingt es weitgehend, Fehler, die durch das Altern der Lichtquelle, eine Verschmutzung der Küvettenfenster oder eine Färbung der Flüssigkeit entstehen, auszuschalten.

Von besonderer Bedeutung für den Aufbau und die Qualität der fotometrischen Meßvorrichtung ist die Art der Lichtquelle« Am häufigsten und wohl'auch am nächstliegenden ist die Verwendung einer Wolfram-Glühlampe. Mit ihr läßt sich zwar eine verhältnismäßig hohe Lichtintensität erreichen, doch die hierzu erforderliche große elektrische Leistung wirkt sich recht nachteilig aus» So be-

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dingt'· der Einsatz einer Glühlampe neben ihrem recht stattlichen Eigenumfang auch eine großräumige Gestaltung der gesaraten Einrichtung, da die zur Stromversorgung der Lampe benötigten elektrischen Bauteile eine der Leistung entsprechend große wärmeabstrahlende Oberfläche besitzen müssen. Die Glühlampe hat darüber hinaus noch andere Nachteile, wie z.B. ihre Empfindlichkeit gegenüber Erschütterungen, sie verursacht große Wärmeentwicklung, hat eine geringe Lebensdauer und zudem ist ihre Verwendung als punktförmige Lichtquelle nicht ohne eine zusätzliche Optik möglich. Da sich eine Glühlampe wegen ihrer Trägheit auch nicht zur Erzeugung schnell pulsierenden Lichtes eignet, ist es schwer, den meßwertverfälschenden Einfluß von Fremdlicht zu vermeiden.

Bei einer bekannten Einrichtung wird das störende Fremdlicht durch optische Mittel ausgeschaltet, die dem Vergleichsstrahlengang einen Lichtstrom zuführen, der den im Meßstrahlengang auftretenden Störlichtstrom kompensiert. Bei einer anderen bekannten Einrichtung wird der kontinuierliche Lichtstrom der Glühlampe mit Hilfe einer rotierenden Lochblende zerhackt und dadurch in einen fremdlichtunabhängigen Wechsellichtstrom umgewandelt. Zusätzliche optische und mechanische Bauteile machen die gesamte Einrichtung jedoch nicht nur auf v/endiger, sondern auch störanfälliger.

Die geschilderten Nachteile können zum Teil durch die Verwendung von Glimm- oder Leuchtstofflampen vermieden werden, doch wird von dieser Möglichkeit nicht gerne Gebrauch gemacht, da derartige Lichtquellen eine wesentlich höhere Versorgungsspannung benötigen. Das ist nicht nur für die Einsatzbereitschaft der gesamten Vorrichtung nachteilig, denn nicht überall steht eine solche Spannung zur Verfugung, sondern erfordert auch umfangreiche Maßnahmen zur Isolierung und zum Schutz des Betriebspersonals. Besondere Schwierigkeiten entstehen bei einer Forderung nach Eigensicherheit.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Lichtquelle derart zu gestalten, daß die Nachteile bekannter Anordnungen vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Lichtquelle eine lichtemittierende Diode dient, die einen pulsierenden Lichtstrom abgibt.

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Während durch den pulsierenden Lichtstrom bereits der Einfluß von Störlichtquellen vermieden werden kann, ist es weiterhin ein wesentliches Ziel der Erfindung, die Verlustleistung der gesamten Einrichtung erheblich zu reduzieren. Das wird dadurch erreicht, daß die lichtemittierende Diode von einem pulsierenden elektrischen Signal so gesteuert ist, daß die Zeit, während der die Diode Licht emittiert, wesentlich kurzer ist als die Zeit, während der sie dunkel bleibt,

Neben einer Überwindung der Nachteile bekannter zur Trübungsmessung verwendeter Lichtquellen wird mit der erfindungsgemäßen Lichtquelle der besondere Vorteil erzielt, daß das Meßergebnis in weit geringerem Maße von der Substanz der Schwebeteilchen und der sie supendierenden Flüssigkeit abhängig ist, insbesondere ist der Farbeinfluß wesentlich geringer. Das ist leicht verständlich, wenn man bedenkt, daß lichtemittierende Dioden ein fast monochromatisches Licht im nahen Infrarotbereich abstrahlen. Auch bei bekannten Trübungsmeßgeräten wird infrarotes Licht bevorzugt, doch kann dieses bei Glühlampen ημΓ mit Hilfe von Filtern herausgesiebt werden. Filter sind jedoch nicht nur teuer, sondern setzen auch den Wirkungsgrad der Lichtquelle wesentlich herab.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt eine Küvette 1, die von einer getrübten Flüssigkeit durchflossen wird und mit Hilfe der an .den drei Küvettenfenstern 1a bis 1c angeordneten optischen Einrichtung untersucht wird. Zur Sammlung der die Flüssigkeit durchdringenden Lichtstrahlen sind drei Linsen 2 bis M- vor den Küvettenfenstern angeordnet. Die pulsierenden Lichtstrahlen gehen von einer lichtemittierenden Diode 5 aus, die von einem Impulsgenerator 6 gesteuert wird, den wiederum edne Spannungsquelle 7 mit Strom versorgt. Die dex* Extinktion unterliegenden Lichtstrahlen werden von einer Fotodiode auf^nnoraTnon, die der Lichtquelle gegenüber angeordnet ist. Das Streulicht wird von einer im rechten V/ink el zum Strahlengang der Lichtqiiolle angeordneten Fotodiode 9 gemessen. Dio ganze Vorrichtung kann nuf Grund des geringen .Umfanges der lichtemittierenden Ddocle und ah ms geringen Leistungsbedarfes extrem klein gebaut werden.

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Claims

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Patentensprüche

Vorrichtung zur fotometrischen Messung, insbesondere von Trübungen mittels der Extinktion und/oder Streuung eines von einer Lichtquelle erzeugten und eine Flüssigkeit durchdringenden Lichtstromes, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine lichtemittierende Diode dient, die einen pulsierenden Lichtstrom abgibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadixrch gekennzeichnet, daß die lichtemittierende Diode von einem pulsierenden, elektrischen Signal so gesteuert i&t, daß die Zeit, während, der die Diode lichtemittiert, wesentlich kürzer ist, als die Zeit, während der sie dunkel bleibt.

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