DE2363432C3 - Streulichttrübungsmesser - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Streulichttrübungsmesser mit zwei lichtemittierenden Sendern, zwei lichtempfindlichen Empfängern und einer Blende zwischen dem ersten Sender und dem ersten Empfänger.

Für die Trübungsmessung gibt es neben dem Streulichtverfahren das Durchlichtverfahren. Gegenüber dem Durchlichtverfahren hat das Streulichtverfahren mehrere Vorteile. Einerseits ist das Streulichtverfahren wesentlich empfindlicher als das Durchlichtverfahren. Andererseits spricht das Streulichtverfahren spezifisch auf ungelöste Bestandteile an, während beim Durchlichtverfahren keine Möglichkeit besteht, die durch ungelöste Bestandteile hervorgerufene Extinktion, also Absorption und Streuverluste, vot) der durch die gelösten Bestandteile verursachten Absorption zu trennen.

Weil, wie zuvor dargelegt, das Streulichtverfahren besonders empfindlich ist, wirken sich beim Streulichtverfahren Meßfehler relativ stark aus. Solche Meßfehler treten insbesondere durch Änderungen der Empfindlichkeit der Empfänger des in Rede stehenden Streulichttrübungsmessers auf.

Bei dem bekannten, eingangs beschriebenen Streulichttrübungsmesser, von dem die Erfindung ausgeht (vgl. die US-PS 35 10 666), dient der zweite lichtemittierende Sender nicht für die Trübungsmessung, sondern lediglich für eine der Trübungsmessung vorangehende Eichung. Änderungen der Empfindlichkeit der Empfänger dieses Streulichttrübungsmessers beeinflussen das Meßergebnis, führen also auch hier zu Meßfehlern.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den bekannten Streulichttrübungsmesser, von dem die Erfindung ausgeht, so auszugestalten und weiterzubilden, daß Änderungen der Empfindlichkeit der Empfän- (,0 ger das Meßergebnis nicht mehr beeinflussen.

Der erfindungsgemäße Streulichttrübungsmesser, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sender und die Empfänger jeweils in zwei benachbarten Eckpunkten b^r> eines Rechteckes angeordnet sind und die Blende auch zwischen dem zweiten Sender und dem zweiten Empfänger vorgesehen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Streulichttrübungsmesser wird die Direktstrahlung eines Senders immer nur von dem ihm diagonal gegenüberliegenden Empfänger aufgenommen, während der andere Empfänger nur die Streustrahlung aus dem Raum der Blendenöffnung aufnimmt. Dadurch, daß die beiden Sender alternierend betrieben werden, gewinnt man mit jedem Empfänger zwei Meßwerte, insgesamt also vier Meßwerte. Daraus ergibt sich ein System von Gleichungen, das - wie noch zu zeigen ist — zu einer Gleichung für die Konzentration der streuenden Teilchen führt, in der die Eigenschaften der Empfänger nicht mehr enthalten sind. Da im übrigen die Abstände zwischen den Sendern und den Empfängern bei dem erfindungsgemäßen Streulichttrübungsmesser gleich sind, geht die durch Absorption verursachte Strahlungsschwächung nicht in die Meßergebnisse ein, so daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Streulichttrübungsmessers das Streulichtverfahren unverfälscht angewendet werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; die einzige Figur zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Streulichttrübungsmessers.

Der in der Figur dargestellte Streulichttrübungsmesser besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus zwei lichtemittierenden Sendern A und B, aus zwei lichtempfindlichen Empfängern C und D und aus zwei Blenden Bi und B 2. Die Sender A, B und die Empfänger C, D sind jeweils in zwei benachbarten Eckpunkten eines Rechtecks angeordnet. Die Blenden Bi, B2 sind so angeordnet, daß jede Blende Sl bzw. B 2 zwischen beiden Sendern A, B und beiden Empfängern C, D wirksam sind. (Durch die Anordnung der Sender A, Sund der Empfänger C, Djeweils in zwei benachbarten Eckpunkten eines Rechtecks sind die Abstände χ zwischen den Sendern A, B und den Empfängern C, D gleich. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist im übrigen aus dem Rechteck ein Quadrat geworden.)

Wie die Figur zeigt, wird bei dem erfindungsgemäßen Streulichttnibungsmesser wegen der Blende B1 die Direktstrahlung des Sendern A bzw. B immer nur von dem ihm diagonal gegenüberliegenden Empfänger D bzw. C aufgenommen, während der andere Empfänger C bzw. D nur die Streustrahlung aufnimmt. Um Reflektionsstrahlungen zu verhindern und um die Streuung auf den Raum der Blendenöffnung zu konzentrieren, ist rechtwinklig zur Blende B1 die zweite Blende S 2 angeordnet.

Im folgenden wird nun gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Streulichttrübungsmesser vier Meßwerte gewonnen werden, die ein System von Gleichungen ergeben, das dann zu einer Gleichung für die Konzentration der streuenden Teilchen führt, in der die Eigenschaften der lichtempfindlichen Empfänger C D nicht mehr enthalten sind.

Die auf den Sender A zurückzuführende, vom Empfänger Caufgenommene Streustrahlung ist proportional der Konzentration der streuenden Teilchen. Im übrigen wird die Strahlung auf dem Wege vom Sender A zum Empfänger C durch Extinktion geschwächt. Diese Extinktion kann durch den exponentiellen Faktor e-^v berücksichtigt werden, — mit χ — Abstand zwischen den Sendern A bzw. Sund den Empfängern C bzw. D.

Für die vom Empfänger C aufgenommene Strahlungsintensität des Senders A bzw. für die vom

Empfänger D aufgenommene Strahlungsintensität des Senders .Sgelten die Gleichungen

Ic

Idb = gDB · ko ■

• a ■ c - e~*

ι ■ a ■ c - e~^x

gCA,gDB Geometriefaktoren zur Berücksichtigung der Strahlungscharakteristik und der Anordnung von Sender und Empfänger,

kc ko Empfängerfaktoren, welche die unterschiedlichen Empfängereigenschaften berücksichtigen,

Ia, Ib Strahlungsintensitäten der beiden Sender,

a Proportionalitätsfaktor, welcher den Zusammenhang von Streuintensität und Konzentration der streuenden Teilchen beschreibt, und

c Konzentration der streuenden Teilchen.

Für die vom Empfänger C aufgenommene Strah-

lungsintensität des Senders B bzw. für die vom Empfänger D aufgenommene Strahlungsintensität des Senders .4 gilt

Icb = gee ■ kc- Ib- Ida = gDA · kn · U ·

Aus den vier meßbaben Strahlungsintensitäten läßt sich nunmehr folgender Ausdruck bilden:

Sca '

CB ¹OA

gCB ' gDA

er · c~ = constant · c~

Augenscheinlich ist dieser Ausdruck nur abhängig von einer feststehenden Konstanten der Strahlungsgeometrie, einer teilchenspezifischen Konstanten und dem Quadrat der Konzentration, jedoch nicht von Senderund Empfängereigenschaften oder der Extinktion « und damit auch nicht von der Absorption etwaiger gelöster Stoffe.

Der linerare Zusammenhang zwischen der Konzentration c und der Wurzel aus dem Mengengrößenausdruck

kannn am besten durch Eichmessungen ermittelt werden, wobei mit Hilfe dieser Formel die in jedem speziellen Fall zu bestimmende Konzentration c unschwer ermittelt werden kann.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß durch eine geeignete Wahl des Verhältnisses des Abstandes zwischen dem Sender A und dem Sendei B einerseits, des Abstandes zwischen dem Sender A und dem Empfänger C andererseits der Streuwinkel festgelegt werden kann, unter dem die Streuung gemessen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Streulichttrübungsmesser mit zwei lichtemittierenden Sendern, zwei lichtempfindlichen Empfängern und einer Blende zwischen dem ersten Sender und dem ersten Empfänger, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (A, B) und die Empfänger (C, D) jeweils in zwei benachbarten Eckpunkten eines Rechtecks angeordnet sind und die Blende (B 1) auch zwischen dem zweiten Sender (B)\\r\a dem zweiten Empfänger (D) vorgesehen ist

2. Streulichttrübungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Blende (B 2) vorgesehen und zwischen den beiden Sendern (A, B) einerseits und den beiden Empfängern (C, D) andererseits angeordnet ist.