DE2363431C3

DE2363431C3 - Measuring arrangement for determining the radiation absorption in a liquid or gaseous medium

Info

Publication number: DE2363431C3
Application number: DE2363431A
Authority: DE
Inventors: Helmut 7000 Stuttgart Lang
Original assignee: G-S-T Regeltechnik 4630 Bochum GmbH
Current assignee: BTG Anlagentechnik GmbH
Priority date: 1972-12-21
Filing date: 1973-12-20
Publication date: 1978-08-24
Also published as: JPS5047677A; DE2363431B2; DE2363431A1; SE369228B; JPS5794847U; IT1002354B; FR2212042A5; GB1448687A; BR7310109D0

Description

2020th

Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zur Bestimmung der Strahlungsabsorption in einem flüssigen oder gasförmigen Medium, bestehend aus zwei lichtemittierenden Sendern und zwei lichtempfindlichen Empfängern, die jeweils innerhalb des Mediums derart angeordnet sind, daß die Strahlungsweglänge vom ersten Sender zum ersten Empfänger gleich der Strahlungsweglänge vom zweiten Sender zum zweiten Empfänger und die Strahlungsweglänge vom ersten Sender zum zwr'len Empfänger gleich der Strahlungsweglänge vom zweiten Sender zvm ersten Empfänger istThe invention relates to a measuring arrangement for determining the radiation absorption in a liquid or gaseous medium, consisting of two light-emitting transmitters and two light-sensitive ones Receivers, which are each arranged within the medium such that the radiation path length from The first transmitter to the first receiver is equal to the radiation path length from the second transmitter to the second Receiver and the radiation path length from the first transmitter to the second receiver equal to the radiation path length from the second transmitter to the first receiver is

Derartige Meßanordnungen zeichnen sich dadurch J3 aus, daß Meßungenauiglceiten aufgrund optischer Veränderungen im Strahlenweg und aufgrund der Instabilität der Empfänger- und Sendereigenschaften weitgehend eliminiert werden können. Dabei sind Sender und Empfänger innerhalb des zu messenden -to Mediums angeordnet, und es werden bei konstanten Strahlenwegen die Intensitäten gemessen, die jeder Empfänger nach Schwächung durch das Medium infolge von Absorption, Streuung usw. von jedem Sender erhält Aus diesen insgesamt vier Meßwerten kann unter Berücksichtigung eines durch einen einfachen Versuch bestimmbaren Eichfaktors die Lichtschwächung durch das Medium bestimmt werden.Such measuring arrangements are characterized by J3 from that measurement inaccuracies due to optical changes in the beam path and due to the Instability of the receiver and transmitter properties can be largely eliminated. Are there Transmitter and receiver arranged within the medium to be measured, and there are constant Radiation paths measured the intensities that each receiver after attenuation by the medium as a result of absorption, scattering, etc. from each transmitter Taking into account a calibration factor which can be determined by a simple experiment, the light attenuation is achieved the medium can be determined.

Bei einer bekannten Meßanordnung der eingangs beschriebenen Gattung (vgl. DE-OS 19 34 281) sind Sender und Empfänger mehr oder weniger punktförmig ausgebildet und an dem Ecken eines Rechtecks angeordnet Das hat zur Folge, daß die einzelnen Strahlungswege durch unterschiedliche Bereiche des Mediums verlaufen und daß keiner der Strahlungswege den vollen Querschnitt des Mediums erfaßt. Infolgedessen können bei der Messung an inhomogenen Medien Meßungenauigkeiten auftreten, wenn Bereiche des Mediums mit abweichender Lichtschwächung die Strahlungswege unterschiedlich oder gar nicht beauf- wi schlagen.In a known measuring arrangement of the type described above (see. DE-OS 19 34 281) are The transmitter and receiver are more or less punctiform and at the corners of a rectangle This has the consequence that the individual radiation paths through different areas of the Medium run and that none of the radiation paths covers the full cross section of the medium. Consequently Measurement inaccuracies can occur when measuring inhomogeneous media if areas of the Medium with deviating light attenuation, the radiation paths are exposed differently or not at all beat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung der eingangs beschriebenen Gattung so auszugestalten und weiterzubilden, daß Beeinträchti gungen der Meßungenauigkeit durch Inhomogenitäten <λ des Mediums vermieden werden.The invention is based on the object of designing and developing a measuring arrangement of the type described at the outset in such a way that impairments of the measurement inaccuracy due to inhomogeneities <λ of the medium are avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Meßanordnung der eingangs beschriebenen Gattung die beiden Empfänger kreisringförmig ausgeführt und zwischen den beiden Sendern angeordnet sind. - Damit wird «rreicht, daß von jedem Empfänger aus jede Lichtquelle unter einem Raumwinkel gesehen wird, der dem von den kreisringförmigen Empfängern umschlossenen Querschnitt entspricht Sämtliche Strahlungswege verlaufen innerhalb dieses Querschnitts, sie stimmen folglich überein und umfassen den ganzen von den Empfängern umschlossenen Querschnitt Wird insbesondere eine erfindungsgemäße Meßanordnung in eine Rohrleitung eingebaut wobei die Empfänger an der Rohrwandumg angeordnet werden, so läßt sich erreichen, daß sämtliche Strahlungswege den gleichen Querschnitt und zwar den gesamten Rohrquerschnitt, erfassen. Eine Beeinträchtigung der Meßgeiiauigkeit dadurch, daß die Strahlungswege unterschiedliche Bereiche des Mediums erfassen, ist folglich ausgeschlossen.According to the invention, this object is achieved in that, in a measuring arrangement, the one described at the beginning The two receivers are designed in the form of a circular ring and are arranged between the two transmitters are. - So that is achieved by everyone Receiver from any light source is seen at a solid angle which is that of the circular ring-shaped The cross section that is enclosed corresponds to the receivers. All radiation paths run within this Cross-section, they consequently coincide and encompass the whole enclosed by the receivers Cross-section If, in particular, a measuring arrangement according to the invention is installed in a pipeline, the Receiver are arranged on the Rohrwandumg, it can be achieved that all radiation paths the same cross-section, namely the entire pipe cross-section. An impairment of the measurement accuracy in that the radiation paths cover different areas of the medium, is consequently locked out.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert Es zeigtThe invention is described below with the aid of a drawing that shows only one exemplary embodiment explained in more detail It shows

Fi g. 1 in schernatischer Darstellung das der Messung zugrundeliegende Prinzip,Fi g. 1 in Schernatic representation that of the measurement underlying principle,

F i g. 2 eine Meßanordnung in schematischer Darstellung. F i g. 2 a measuring arrangement in a schematic representation.

Das Meßprinzip, von dem die Erfindung ausgeht, wird anhand der F i g. 1 grundsätzlich erläutert. Man erkennt zwei lichtemittiereride Sender A und ti sowie zwei Dichtempfindliche Empfänger C und D, die hier in den Eckpunkten eines Quadrats einander gegenüber angeordnet sind. Die ganze Anordnung ist innerhalb des zu messenden Mediums angeordnet. Wie die F i g. 1 zeigt, ist der Abstand des Senders A vom Empfänger C gleich λί, und ist der Abstand vom Sender A zum Empfänger D gleich xi, während der Abstand vom Sender B zum Empfänger C gleich xi und der Abstand vom Sender 3 zum Empfänger D gleich x\ ist Die Strahlung durchläuft auf den gesamten Weglängen AC=DB=x\ und AO=BC=Xi das zu messende Medium, wobei x\ ungleich xi ■;'. Grundlage der Messung ist der Unterschied der optischen Weglängen ifür jeden Sender zu den beiden Empfängern, woraus entsprechend unterschiedliche, jedoch paarweise gleiche Lichtschwächungen resultieren. Daraus läßt sich in bekannter Weise die Strahlungsabsorption (Extinktion, Streuung) des Mediums bestimmen.The measuring principle on which the invention is based is illustrated in FIGS. 1 explained in principle. You can see two light emitting transmitters A and ti as well as two density-sensitive receivers C and D, which are here arranged opposite one another in the corner points of a square. The entire arrangement is arranged within the medium to be measured. As the F i g. 1 shows, the distance from transmitter A to receiver C is λί, and the distance from transmitter A to receiver D is xi, while the distance from transmitter B to receiver C is xi and the distance from transmitter 3 to receiver D is x \ ist The radiation passes through the medium to be measured over the entire path lengths AC = DB = x \ and AO = BC = Xi , where x \ is not equal to xi ■; '. The basis of the measurement is the difference between the optical path lengths for each transmitter and the two receivers, which results in correspondingly different, but identical light attenuations in pairs. From this, the radiation absorption (extinction, scattering) of the medium can be determined in a known manner.

Die F i g. 2 zeigt, wie erfindungsgemäß die beiden lichtempfindlichen Empfänger C, D kreisringförmig ausgeführt und zwischen den beiden lichtimitierendeSi Sendern A, B angeordnet sind. Eingetragen sind die verschiedenen Strahlungsweglängen AC= x\ und AD= xi, denen die (in der Figur nicht eingetragenen) S'rahlungsweglängen BD=Xi und BC=Xi entsprechend parrweise gleich sind.The F i g. 2 shows how, according to the invention, the two light-sensitive receivers C, D are designed in the shape of a circular ring and are arranged between the two light-emitting Si transmitters A, B. The different radiation path lengths AC = x \ and AD = xi are entered, to which the radiation path lengths BD = Xi and BC = Xi (not shown in the figure) are correspondingly parrally equal.

Als Sender können alle im infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Bereich geeigneten Lichtquellen verwendet werden, beispielsweise auch Leuchtdioden oder Gasentladungslampen. Außerdem kann das Licht von einer Lampe über Spiegel oder Lichtleitfasern zu zwei Auslaßöffnungen geleitet werden, welche als Sender dienen und abwechselnd Licht durch mechanisch oder elektrooptisch betätigba/e Blenden ausstrahlen. Als Empfänger lassen sich gleichfalls die bekannten ütrahlungsempfindlichen Detektoren wie beispielsweise iFotoelemente. Fotowiderstände, Fotodioden, Fototransistoren oder Kotomultiplikatoren einsetzen. Im übrigen kann zur Steigerung der Lichtausbeute jeder Sender mit tiinem Reflektor versehen werden.All light sources suitable in the infrared, visible or ultraviolet range can be used as transmitters are, for example, light-emitting diodes or gas discharge lamps. In addition, the light from a lamp via mirrors or optical fibers to two outlet openings, which act as transmitters serve and alternately emit light through mechanically or electro-optically actuated panels. as The known radiation-sensitive detectors such as, for example, can also be used as receivers iphoto elements. Photo resistors, photo diodes, photo transistors or use kotomultipliers. In addition, each transmitter can use to increase the light output be provided with a reflector.

Die beschriebene Meßanordnung ist besonders günstig in eine Rohrleitung einzubauen und IaQt sich in der Praxis beispielsweise überalt einsetzen, wo bei automatischer Verfahrenssteuerung Änderungen von Konzentrationen mit optischen Mitteln beobachtet werden können. Anwendungsfälle bestehen beispielsweise bei der Überwachung von Färbeflotten in der Textilindustrie, bei der Herstellung von Getränken in der Nahrungsmittelindustrie, bei verschiedensten chemischen Produktionsvorgängen, bei Meßanalysen, Fällungsvorgängen und cholorimetrischen Messungen sowie bei der Bestimmung von Teilchenmengew, Schlamm- oder Trübungsgehalt und Farbe von industriellen Abwässern sowie in der Abwassertechnologie. Der nutzbare Strahlungsbereich umfaßt — je nach den verwendeten Sendern und Empfängern — sowohl den sichtbaren als auch den infraroten und den ultravioletten Strahlungsbereich.The measuring arrangement described is particularly advantageous to install in a pipeline and can be used in in practice, for example, where changes of Concentrations can be observed with optical means. Use cases exist, for example in the monitoring of dye liquors in the textile industry, in the production of beverages in the food industry, in various chemical production processes, in measurement analyzes, precipitation processes and colorimetric measurements as well as for the determination of the amount of particles, Sludge or turbidity content and color of industrial wastewater and in wastewater technology. The usable radiation range includes - depending on the transmitters and receivers used - both the visible as well as the infrared and the ultraviolet radiation range.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Measurement arrangement for determining the radiation absorption in a liquid or gaseous ϊ medium, consisting of two light-emitting transmitters and two light-sensitive receivers, which are each arranged within the medium in such a way that the radiation path length from the first transmitter to the first receiver is equal to the radiation path length from the second transmitter to the second receiver , and the radiation path length from the first transmitter to the second receiver is equal to the radiation path length from the second transmitter to the first receiver, characterized in that the two receivers (C, D) are circular and are arranged between the two transmitters (A, B) .