DE2260602A1 - Einrichtung zum nachweis von verunreinigungen bei klaren fluessigkeiten - Google Patents
Einrichtung zum nachweis von verunreinigungen bei klaren fluessigkeitenInfo
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Description
Unser Zeichen: A I896 / B 2763 633 Wetzlar,den 5. Dezember 1972.
Pat Se/GG
Einrichtung zum Nachweis von Verunreinigungen bei klaren Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Nachweis von Verunreinigungen bei in vorzugsweise rotationssymmetriechen
Behältern, z.B. Ampullen oder Flaschen, gefüllten Flüssigkeiten.
Derartige Einrichtungen zum visuellen Nachweis von Verunreinigungen
sind bereits bekannt. Dabei werden die Verunreinigungen der Flüssigkeiten von durch Ungleichmäßigkeiten der
Behälter, z.B. Kratzer, Glasschlieren, Etikettierung usw., erzeugten Effekten dadurch getrennt, daß man eine Relativbewegung
zwischen Flüssigkeit und Behälter erzwingt. Dies geschieht beispielsweise dadurch, daß man die Rotation einer
intensiv beleuchteten, um ihre Achse rotierenden gefüllten Ampulle ruckartig abbremst und die mit der noch weiter rotierenden
Flüssigkeit bewegten, als Lichtstreuzentren wirkenden Verunreinigungen beobachtet. Dabei sind deutlich die Verunreinigungen
von den unbewegten Inhomogenitäten der ruhenden Ampulle zu unterscheiden. Ein Nachteil solcher Einrichtungen
ist, daß stets ein Beobachter erforderlich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Nachweis von Verunreinigungen in Flüssigkeiten anzugeben,
die automatisch den Verunreinigungen entsprechende Signale liefert und somit den Beobachter überflüssig macht. Diese
Signale können dann zu Steuerzwecken ausgenutzt werden.
Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die sich auszeichnet durch die Verwendung
•ines optischen Korrelatorsystems als Meßkopf, welches* in
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der Bildebene eines den Behälterinhalt abbildenden optischen
Systems ein Gitter sowie mindestens einen diesem zugeordneten, das Gitter abtastenden fotoelektrischen Empfänger aufweist,
dessen Ausgangssignale nach Durchlaufen eines Verstärkers sowie einer Vergleichsstufe einem Anzeige- bzw.
Alarmgerät und/oder einer Servoeinrichtung zugeführt werden.
Dem fotoelektrischen Empfänger kann dabei zusätzlich ein Signalhöhendiskriminator nachgeschaltet sein. In weiterer
Ausgestaltung kann das Korrelatorsystem mindestens ein nach zwei - miteinander einen Winkel φ 180 einschließenden Meßkoordinatenrichtungen
- orientiertes Gitter sowie eine mechanische Bewegung dieses Gitters erzeugende Mittel oder
polarisierende oder nach Farben aufspaltende optische Bauteile zur Erzeugung von richtungsdefinierenden Signalen in
mindestens einer Koordinatenrichtung aufweisen. Auch kann mit Vorteil das Korrelatorsystem Gegentaktsignale erzeugende
optische Bauteile umfassen.
Ein Ausführungebeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der schematischen Zeichnung näher erläutert.
Von einem mittels einer Lampe 10 über einen Kondensor 11 beleuchteten
Spalt 1 geht ein Beleuchtungsstrahlenbündel aus, das über ein Objektiv 2 und gegebenenfalls einen nicht mit
dargestellten transparenten optischen Anpassungskörper (anpassende Immersion o.dgl.) so in eine quer zur Längsachse
geschnittene gefüllte Ampulle 3 als Prüfling übertragen wird, daß ein FlUssigkeitsvolumen durchstrahlt wird, dessen Dimensionen
der Tiefenschärfe und Feldgröße des abbildenden
Objektivs 2 angepaßt sind. Der Bereich dieses Volumens wird von einem Objektiv k in eine Bildebene abgebildet, welche
zugleich Hauptebene einer zweikomponentigen aufgespaltenen
Feldlinse 5 ist. In dieser Hauptebene ist ein Streifengitter
6 als Gitter eines optischen Korrelatorsystems angeordnet, welches spiegelnde Streifen und transparente Lücken besitzt,
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die parallel zur Achse der Ampulle 3 orientiert sind. Die
Feldlinse zeichnet für das reflektierte und für das durchlaufende Bündel jeweils ein verkleinertes, vor und hinter
dem Gitter 6 auf der optischen Achse gelegenes Bild der Pupille. In den Ebenen dieser Bilder sind je ein fotoelektrischer
Empfänger 7 bzw. 8 angeordnet, von denen der Empfänger 7 mit seiner rückwärtigen Begrenzung gleichzeitig den
achsennahen Teil des von den Verunreinigungen gestreuten Lichts ausblendet.
Streuteilchen, welche das durchstrahlte Flüssigkeitsvolumen auf Teilen ihrer Kreisbahnen passieren, werden vom Objektiv
k in die Ebene des Gitters 6 abgebildet. Dieses Gitter spaltet
das von den bewegten Streuteilchen ausgehende Licht in zwei
geometrisch getrennte, im Gegentakt in ihrer Lichtstärke modulierte Bündel auf, die an den Empfängern 7 und 8 entsprechende elektrische Ausgangssignale erzeugen. Die Gitterkonstante des Gitters 6 (Breite der Streifen) ist längs der
Teilung vorzugsweise variabel so dimensioniert und so ausgelegt, daß mit konstanter Winkelgeschwindigkeit in der Ampulle
umlaufende Streuteilchen in jedem Bahnelement Gegentaktsignale fester Frequenz liefern. Die Amplitude (Stärke) der an
den beiden Empfängern 7t 8 anstehenden elektrischen Signale
ist ein Maß für Größe und Anzahl der streuenden Teilchen. Diese Signale werden nach Durchlaufen eines Verstärkers 12
sowie einer Vergleichsstufe 13 einem Anzeige- bzw* Alarmgerät und/oder einer Servoeinrichtung zugeführt.
Die soweit beschriebene Einrichtung kann auch einen gestreckten Beleuchtungsstrahlengang aufweisen, der Beleuchtungsspalt
1 liegt dann in der optischen Achse von Objektiv h und Feldlinse
6 und der Empfänger 7 wirkt zugleich "als Dunkelfeldblende
· « - .
In der Praxis ist es wichtig, zwischen echten Verunreinigungen
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und Luft- oder Gasbläschen in der Flüssigkeit zu unterscheiden. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß der Korrelatormeßkopf als zweikoordinatiger Sensor mit einem entsprechenden Raster- und Empfängersyβtem so ausgebildet, daß man bei
einer Bewegung der Streuzentren längs der Ampullenachse
zusätzlich mit einem Richtungesinn versehene· entsprechende Signale erhält. Für diesen Zweck eignet sich z.B. «in optisches Korrelatorsystem mit einem Pyramidenraster und zwei
Paar nachgeordneten fotoelektrischen Empfängern, weloheβ
zwecke Gewinnung von Signalen mit Richtungskennung parallel
zur AmpulIenaohse vorzugsweise parallel zur Ampullenachse
oszillierend angeordnet ist. Zn der Flüssigkeit aufsteigend·
Luftblascheη sind mit einer solchen Einrichtung deutlich
feststellbar.
Bei Bechern, Ampullen, Flaschen usw. mit transparenten und
optisch nicht zu inhomogenen Böden weist man abgesetzte Verunreinigungen mit Vorteil mittels einer Einrichtung nach,
deren optische Achse zur Gefäßachse parallel liegt ("end-on-Verfahren"). Dabei wird die Flüssigkeitszone über dem Boden
unter senkrechter oder schiefer Beleuchtung im zentralen Dunkelfeld auf ein als Radialgitter ausgebildet·· Gitter
eines Korrelatorsystem· abgebildet. Di· Gegentaktsignale werden wiederum an den auf der optischen Achse - vor und
hinter der Gitterplatte - angeordneten fotoelektrischen Empfängern abgenommen.
Bei dieser Variante, die im Prinzip einen korrelationsoptischen Drehzahlmesser darstellt, liefern die Streuzentren
in der Flüssigkeit Signale entweder nach Start einer Ampullenrotation bei mitrotierender Radialgitterscheibe, oder
nach Bremsung der Ampullenrotation bei ruhender Radialgitterscheibe.
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Vorteil sein, sowohl den Behälter als auch das Gitter des Korrelatorsystems derart in oszillierende Bewegungen zu
versetzen, daß das Bild des Behälters relativ zum Gitter ruht, d.h. keine Relativbewegung zwischen Behälter und
Gitter stattfindet. Eine solche Einrichtung läßt sich besonders leicht dann realisieren, wenn der Behälter beispielsweise
von der Bodenfläche, d.h. von einer zur Drehachse senkrecht stehenden Fläche aus betrachtet wird.
Xn diesem Fall muß das Gitter des Korrelatorsystems wegsynchron mit dem Behälterboden bewegt werden, was sich
leic^ht mit einem einzigen Antriebsmittel erreichen läßt.
Durch die oszillierende Bewegung findet eine längerdauernde Relativbewegung zwischen Behälter und Objekt statt, wodurch
auch bei steiferen Flüssigkeiten einwandfreie Meßergebnisse zu erzielen sind.
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Claims (1)
- A 1896 / B 2763 5.12.1972.AnsprücheEinrichtung zum Nachwels von Verunreinigungen bei In vorzugsweise rotationssymmetrischen Behältern, z.B. Anpullen oder Flaschen, gefüllten klaren Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch die Verwendung eines optischen Korrelatorsystems als Meßkopf, welches in der Bildebene eines den Behälteriahalt abbildenden optischen Systems (k) ein Gitter (6) sowie mindestens einen diesem zugeordneten, das Gitter abtastenden fotoelektrischen Empfänger (7» 8) aufweist, dessen Ausgangssignale nach Durchlaufen eines Verstärkers (12) sowie einer Vergleichsstufe (13) einem Anzeige- (lU) bzw. Alarmgerät (15) und/oder einer Servoeinrichtung zugeführt werden.Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem fotoelektrischen Empfänger zusätzlich ein Signalhöhendiskriminator nachgeschaltet ist.Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrelatorsystem mindestens ein nach zwei miteinander einen Winkel £ 180 einschließenden Meßkoordinatenrichtungen orientiertes Gitter sowie eine mechanische Bewegung dieses Gitters erzeugende Mittel oder polarisierende oder nach Farben aufspaltende optische Bauteile zur Erzeugung von richtungsdefinierenden Signalen in mindestens einer Koordinatenrichtung aufweist.Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Korrelatorsystem Gegentaktsignale erzeugende optische Bauteile umfaßt.Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis kt dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein den Behälter und das Gitter in oszillierende Bewegungen gleicher Phasenlage und ohne gegenseitige Relativbewegung versetzendes Bauelement vorgesehen ist.409825/0499
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