DE2728310B2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen optischen Messen der Dichte einer Flüssigkeit, insbesondere der Dichte des Elektrolyten eines Bleiakkumulators - Google Patents
Vorrichtung zum kontinuierlichen optischen Messen der Dichte einer Flüssigkeit, insbesondere der Dichte des Elektrolyten eines BleiakkumulatorsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (DE-OS 048), Hierbei führt der an die Lichtquelle
anschließende, schräg durch den lichtdurchlässigen Körper verlaufende Strahlenweg zu einem an dem
lichtdurchlässigen Körper gebildeten ersten Reflektor, der das Licht zu der am unteren Ende des lichtdurchlässigen Körpers liegenden Grenzfläche hin umlenkt.
Dabei trifft das Licht die Grenzfläche unter einem Einfallswinkel, der im vorgegebenen Meßbereich
geringer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, so daß ein Teilstrom des die Grenzfläche treffenden
Lichtstromes in die Flüssigkeit hineingebrochen wird. An der Grenzfläche reflektiertes Licht wird nicht
ausgenutzt, sondern mittels eines in den lichtdurchlässigen Körper eingefügten, lichtundurchlässigen Teils
vernichtet Der in die Flüssigkeit hineingebrochene Teillichtstrom wird von einem nach unten ragenden
Fortsatz des lichtdurchlässigen Körpers aufgefangen,
ίο tritt in diesen ein und wird an einem an diesem Fortsatz
gebildeten zweiten Reflektor zum Lichtempfänger hin reflektiert, wobei der zwischen dem zweiten Reflektor
und dem Lichtempfänger liegende Strahlenweg den zwischen der Lichtquelle und dem ersten Reflektor
liegenden Strahlenweg kreuzt
Bei der vorgenannten, bekannten Vorrichtung ändert
sich bei einer Änderung der Dichte der Flüssigkeit der vom zweiten Reflektor zum Lichtempfänger hin
umgelenkte Gesamtlichtstrom nur geringfügig; ein
auswertbares Meßergebnis wird im wesentlichen
dadurch erhalten, daß sich mit der Dichteänderung der Flüssigkeit derjenige Winkel ändert, unter dem der die
Grenzfläche durchsetzende Teillichtstrom in die Flüssigkeit hineingebrochen wird, wodurch sich auch die
Richtung des am zweiten Reflektor reflektierten Lichtstrahls ändert und das zum Lichtempfänger
umgelenkte Lichtbündel nach Art eii.es Lichtzeigers über den Lichtempfänger hinweg wandert Durch
entsprechende Ausbildung des Lichtempfängers kann
dafür gesorgt werden, daß bei dieser Bewegung
unterschiedlich grsße Flächen des Lichtempfängers von Licht getroffen werden, und es kann durch Vorsatz eines
Graukeils vor den Lichtempfänger dafür gesorgt werden, daß bei der Bewegung des empfangenen
Lichtbündels unterschiedliche Anteile des empfangenen Lichts zum optischelektrischen Wandlerelement des
Lichtempfängers gelangen. In meßtechnischer Hinsicht ist dabei von Nachteil, daß innerhalb eines Teilbereichs
des vorgegebenen Meßbereichs nicht die gesamte
Empfangsfläche des Lichtempfängurs mit Licht beaufschlagt wird, daß die dann nicht mit Licht beaufschlagte
Teilfläche des Lichtempfängers ebenso wie die mit Licht
beaufschlagte Teilfläche StöreinflUssen unterliegt und daß daher das Meßergebnis stärker Störungen unler-
Hegt und Toleranzen aufweist als dies bei Lichtbeauf
schlagung der gesamten Empfangsfläche des Lichteinpfängers der Fall ist. In baulicher Hinsicht erfordert die
Bewegung des empfangenen Lichtbündels einen Lichtempfänger mit relativ großer Empfangsfläche, um bei
so jeder Stellung des Lichtbündels zumindest einen Teil davon zu erfassen, und diese Größe sowie der ggf.
vorgeschaltete Graukeil bedingen einen erhöhten Konstruktionsaufwand. Dieser Konstruktionsaufwand
wird auch dadurch nachteilig beeinflußt, daß der
lichtdurchlässige Körper eine Ausnehmung zur Aufnahme des lichtundurchlässigen Teils aufweisen muß, daß
dieser lichtundurchlässige Teil hergestellt und montiert werden muß, daß der Fortsatz des lichtdurchlässigen
Körpers, in den der in die Flüssigkeit hineingebrochene
eintritt, eine besonders bearbeitete Eintrittsfläche aufweisen muß, und daß zwei Reflektoren vorhanden
sind.
genannten Art bekannt (DE-OS 22 47 095), wobei zwecks Messung des an der Grenzfläche reflektierten
Lichtstroms der zwischen der Grenzfläche und dem einzig vorgesehenen Reflektor vorhandene Strahlen-
weg innerhalb des lichtdurchlässigen Körpers liegt.
Hierbei trifft jedoch anders als bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art ein Lichtstrahl die Grenzfläche nicht unter einem einzigen Einfallswinkel,
sondern dieser von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahl divergiert, und die ebene Grenzfläche hat
eine derartige Stellung, daß im Inneren des vorgegebenen Meßbereichs eine Teilfläche der Grenzfläche
vollständig reflektierend wirkt, während eine andere Teilfläche nur teilreflektiert; bei Dichteänderungen der
Flüssigkeit verschiebt sich die Grenze zwischen den Flächenbereichen der Totalreflexion und der Teilreflexion. Der Lichtempfänger »sieht« also auf einem
Teilbereich seiner Empfangsfläche eine aufgrund der Totalreflexion relativ helle Teilfläche der Grenzfläche
und auf dem restlichen Teilbereich seiner Empfangsfläche eine aufgrund der Teilreflexion relativ dunkle
Teilfläche der Grenzfläche. Dichteänderungen der Flüssigkeit führen dabei zu nur einer relativ geringen
Änderung des erhaltenen Meßsignals, da dieses einen starken, auf der Totalreflexion beruhenden Signalanteil
aufweist, dem sich nur relativ geringe, auf der
Teilreflexion beruhende Signalanteile übenagem. In baulicher Hinsicht ist dabei wiederum von Nachteil, daß
der Lichtempfänger eine relativ große Empfangsfläche 2s aufweisen muß, um das Wandern der Grenze zwischen
Totalreflexion und Teilreflexion erfassen zu können, und weiter sind bei der bekannten Vorrichtung Lichtempfänger und lichtquelle unter schräg zueinander und
schräg zur Achse des lichtdurchlässigen Körpers verlaufenden Achsen angeordnet, was die Herstellung
der Vorrichtung erschwert
Es ist weiter eine Vorrichtung ähnlich der vorstehenden Art bekannt (DE-OS 19 26 760), wobei wiederum
das Wandern der Grenze zwischen Totalreflexion und Teilreflexion an einer unter unterschiedlichen Einfallswinkeln getroffenen Grenzfläche ausgewertet wird und
zwecks Messung des an der Grenzfläche reflektierten Lichtstroms der zwischen der Grenzfläche und dem
einzig vorgesehenen Reflektor vorhandene Strahlenweg innerhalb des lichtdurchlässigen Körpers liegt Bei
dieser Vorrichtung liegt am oberen Ende des lichtdurchlässigen Körpers eine Skala, anhand der dus Wandern
der genannten Grenze beobachtet werden kann, während der Lichtempfänger durch einen teildurchlässigen Spiegel hindurch mit dem an der Grenzfläche
reflektierten Licht getroffen wird. Der Spiegel und die Anbringung des Lichtempfängers am unteren Ende des
lichtdurchlässigen Körpers erhöhen dabei merklich den Herstellungsaufwand. Weiter ist die Grenzfläche in
aufwendiger Weise gewölbt ausgebildet um die unterschiedlichen Einfallswinkel des die Grenzfläche
treffenden Lichtbündels zu erzielen. Zwar kann gemäß einer ebenfalls in diesem Zusammenhang bekannten
Abänderung die Grenzfläche eben ausgebildet werden, jedoch ist dann keine kontinuierliche Messung innerhalb
eines vorgegebenen Meßbereichs mehr möglich, sondern es wird vom Lichtempfänger lediglich noch der
Obergang von Totalreflexion zu Teilreflexion erfaßt, so daß das Über- oder Unterschreiten eines einzigen,
vorgegebenen Grenzwertes der Dichte der Flüssigkeit angezeigt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art in konstruktiv
einfacher Weise hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit zu e>
verbessern.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Vorrichtung der eingangs genannten Art
gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 5 ausgebildet ist
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergibt sich.
wegen der gegenseitig parallelen Anordnung von Lichtquelle und Lichtempfänger am lichtdurchlässigen
Körper zusammen mit den vollständig innerhalb des lichtdurchlässigen Körpers liegenden Strahlenwegen
eine sehr einfache Gestalt des lichtempfindlichen Körpers und eine einfache Anbringung von Lichtquelle
und Lichtempfänger. Weiter wird bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht das Wandern eines in die
Flüssigkeit hineingebrochenen Teillichtstromes oder das Wandern der Grenze zwischen den Bereichen der
Totalreflexion und der Teilreflexion auf der Grenzfläche ausgewertet sondern die Bereichsgrenze der Totalreflexion liegt im vorgegebenen Meßbereich außerhalb des
beleuchteten Bereichs der Grenzfläche, in dem gesamten beleuchteten Bereich tritt eine Tdlreflexion auf, und
es wird ausschließlich ausgewertet wie stark diese Teilreflexion ist, deren Grad sich mit der gemessenen
Dichte der Flüssigkeit ändert Da tfsr Lichiempfänger
somit mit Licht beaufschlagt wird, das ausschließlich aus einer Teilreflexion herrührt und keinen Anteil aufweist
der aus einer Totalreflexion herrührt, verändert sich der empfangene Lichtstrom kontinuierlich und sehr viel
stärker als bei Vorhandensein eines auf Totalreflexion beruhenden, starken Meßsignalanteils.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert in denen Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigt
F i g. 1 eine teilweise, schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung
zum Messen der Dichte des Elektrolyten eines Bleiakkumulators,
F i g. 2 ein Diagramm mit mehreren Kurven, welche die Beziehung zwischen dem an der Grenzfläche
reflektierten Lichtfluß und dem Einfallswinkel des auf die Grenzfläche fallenden Lichtstrahls sowie der Dichte
eines untersuchten Elektrolyten zeigen,
I i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Akkumulators mit einer Vorichtung zum Messen der
Dichte seines Elektrolyten gemäß einer zweiten Ausführungsform,
Fig.4 eine teilweise schematische Darstellung einer
dritten Ausführungsform und
F i g. 5 eine der Darstellung in F i g. 1 entsprechende Ansicht einer vierten Ausführungsform.
In F i g. 1 erkennt man eine beispielsweise von einer Leuchtdiode gebildete Lichtquelle 1, die von einer nicht
dargestellten Stromquelle gespeist ist Die Lichtquelle 1 ist in einem Fußteil eines transparenten Körpers 2
angeordnet Dieser besteht aus einem Glas oder einem Kunstharz wie beispielsweise Acrylharz und weist einen
im wesentlichen kreisförmigen oder 1 echteckigen Querschnitt auf. Am unteren Ende des lichtdurchlässigen Körpers 2 sind eine in die zu untersuchende
Flüssigkeit 3 eintauchende Grenzfläche 4 und ein Reflektor 5 gebildet Der Reflektor 5 wird beispielsweise dadurch hergestellt daß eine Schicht aus Aluminium,
Silber oder Gold auf den lichtdurchlässigen Körper 2 aufgedampft wird. Ferner ist in dem Fußteil des
lichtdurchlässigen Körpers 2 parallel zur Lichtquelle 1 als Lichtempfänger ein lichtempfindliches Element 6
angeordnet, das beispielsweise von einem Fototransistorgebildet ist.
durchläuft den lichtdurchlässigen Körper 2 und trifft unter einem Schrägwinkel λ auf die Grenzfläche 4,
wobei der Lichtstrahl L geteilt wird. Der eine Teilstrahl L\ dringt in die zu untersuchende Flüssigkeit 3 ein. Der
andere Teilstrahl L2 wird an der Grenzfläche 4 sowie an
dem Reflektor 5 innerhalb des lichtdurchlässigen Körpers 2 reflektiert und trifft danach auf das
lichtempfindliche Element 6.
Für den Fall, daß der Wert des Einfallswinkels nahe bei 0° und damit der Wert des zu ihm komplementären
Schrägwinkels <x bei 90° liegt, wird der Lichtfluß des reflektierten Teilstrahls L2 durch die folgende aus dem
Reflexionsgesetz abgeleitete Formel gegeben:
L2 = K-L
Ui)
Dabei ist K eine durch den Einfallswinkel oder den Schrägwinkel * bestimmte Konstante, L der gesamte
von der Lichtquelle 1 ausgesandte Lichtstrom, ι/, der
Brechungsindex des lichtdurchlässigen Körpers 2 und Ui der Brechungsindex der untersuchten Flüssigkeit 3.
Im folgenden wird angenommen, daß der lichtdurchlässige Körper 2 aus einem Glas mit dem Brechungsindex
1.512 hergestellt ist. Es weiden mehrere Proben von Schwefelsäure unterschiedlicher Dichte untersucht.
Dann erhält man für den Schrägwinkel λ aufgrund der Grenzwinkelberechnung folgende Werte:
| Tabelle 1 |
Kurve
A |
B | C | I) |
| 28.40° 1.000 1,330 |
26,68° 1.100 1,351 |
25.29° 1.200 1.367 |
24,04° 1,300 1,381 |
|
| Schrägwinkel, a Dichte der Schwefelsäure Brechungsindex |
||||
In den Kurven A, B, Cund D sind der Einfallswinkel
und damit der Schrägwinkel λ so bestimmt, daß jeweils
bei einer Dichte von 1,0, 1,1, 1.2 bzw. 13 Totalreflexion auftritt.
Kurve A soll nun näher beschrieben werden. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem transparenten
Körper 2 verwendet wird, dessen Grenzfläche 4 einen Schrägwinkel et von 28,4° relativ zum einfallenden
Lichtstrahl L aufweist und mehrere Schwefelsäureproben unterschiedlicher Dichte untersucht werden, so
ergibt sich der maximale Wert für den reflektierten Lichtstrom bei Totalreflexion, die bei einer Dichte der
untersuchten Schwefelsäureprobe von 1,0 auftritt Wenn dieser Wert gleich 100% gesetzt wird, so reduziert sich
der reflektierte Lichtfluß auf 25% bei einer Dichte von 1,0 und auf 10% bei einer Dichte von 1,2. Das heißt, mit
dem Anwachsen der Dichte verringert sich der Lichtstrom des reflektierten Lichtes. Kurve A in F i g. 2
stellt diese Beziehung dar. Die Kurven B, Cund D sind in der gleichen Weise erhalten worden wie die Kurve A
und zeigen die gleichen Beziehungen für unterschiedliche Winkelstellungen der Grenzfläche 4.
Wie die vorstehenden Erläuterungen zeigen, bietet
die Vorrichtung die Möglichkeit, die Änderung dei Konzentration einer Lösung, wie beispielsweise die
Dichte von Schwefelsäure, auf einfache Weise genau zi messen, indem man eine Beziehung zwischen der Dichte
der Schwefelsäure und der Menge des reflektierter Lichtes im Verhältnis zu dem gesamten von dei
Lichtquelle ausgesandten Licht herstellt.
Fig.3 zeigt eine modifizierte Atisführungsform dei
•Vorrichtung. Diese ist in der Darstellung der Fig.3 ir
eine Blei-Säure-Batterie eingesetzt und dazu bestimmt die Dichte des Elektrolyten oder das Ausmaß dei
Ladung oder Entladung der Batterie zu messen. Diese Vorrichtung soll im folgenden näher erläutert werden.
In Fig. 3 erkennt man eine Lichtquelle 7. die vor einer Leuchtdiode gebildet und in einem Teil 8 eine:
lichtdurchlässigen Körpers 9 angeordnet ist. Dei Körper 9 hat die Form eines runden Stabes und ist au;
Glas oder einem Kunstharz hergestellt. Der Körper 5 weisi ati -.,einem linieren, freien Riiue Mniäg /u mcimci
Achse verlaufende Umfangsflächen 10, 10' sowie ar seiner Spitze eine achsnormale Fläche auf. Die Flächer
10,10' bilden Grenzflächen, und die achsnormale Fläche ist als Reflektor 11 ausgebildet. .
Der Reflektor 11 ist zu seinem Schütze mit einen Deckel 1Γ bedeckt. Im Teil 8 des transparenten Körper:
9 ist ferner als Lichtempfänger ein lichtempfindliche: Element 12 angeordnet, das von einem parallel zui
Lichtquelle 7 angeordneten Fototransistor gebildet ist Lichtquelle 7 und lichtempfindliches Element 12 sine
beide an einem Sockel 13 befestigt. Der Sockel 13 unc der Körper % sind in eine ringförmige Buchse U
eingesetzt, die auf einem Teil iiires Außenumfangs mi
einem Außengewinde 15 versehen ist. Diese Buchse U ist in eine mit einem Innengewinde 16 versehene
Bohrung im Deckel 17 der Batterie eingeschraubt Hierdurch taucht der Körper 9 mit seinem unteren Ende
in den Elektrolyten 18 ein, der von Schwefelsäure mii
der gewünschten Dichte gebildet ist Mit 19 ist ein« Platte der Batterie bezeichnet, die zusammen mit den
Elektrolyten IB in einer Akkumulatorzelle angeordnei
ist; mehrere zusammen die Batterie bildende Akkumula
torzellen sind in einem gemeinsamen Batteriegehäuse 20 untergebracht.
Ein von der Lichtquelle 7 erzeugter Lichtstrahl L fäll·
zunächst auf die erste Grenzfläche 10 des Körpers 9 unc wird an der ersten Grenzfläche 10 in einen in der
Elektrolyten 18 eintretenden Teilstrahl L\ und einer reflektierten Lichtstrahl L2 zerlegt Der Lichtstrahl L.
wird von dem Reflektor 11 reflektiert und fällt auf die zweite Grenzfläche 10', an der er in einen in der
Elektrolyten 18 eintretenden Lichtstrahl Li unc. einer
reflektierten Lichtstrahl La geteilt wird. Der Lichtstrah
L4 schließlich Mit auf das lichtempfindliche Element 12
Der empfangene Lichtfluß ändert sich dabei stark mi der Dichte des Elektrolyten 18.
Die Beziehung zwischen der Dichte der Schwefelsäu
re und dem Liditfluß, wie er durch das lichtempfindliche
Element 12 als elektrischer Meßstrom gemessen wird läßt sich der folgenden Tabelle entnehmen.
Dichte der 1,100 1,150 UOO 1,250 UOO
Schwefelsäure
Schwefelsäure
Meßstrom 1,50 1,12 0,80 0,48 0,35
(mA)
(mA)
Die Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung bei einer Blei-Säure-Batterie hut besondere
Vorteile. Da mehr als eine Grenzfläche an dem lichtdurchlässigen Körper vorgesehen ist. auf die das
Licht einfällt, erfolgt eine stärkere Verringerung des Lichtstromes, der das lichtempfindliche Element erreicht.
Folglich können auch sehr kleine Änderungen der i ichte der Schwetelsäure leichter gemessen
werden. Da die Grenzflächen gegenüber der Horizontalen geneigt verlaufen, können sich während des
Gebrauchs der Batterie erzeugter Sauerstoff Lind Wasserstoff nicht als Gasblasen an den schrägen
Grenzflächen absetzen. Polglich können auch keine Meßfehler dadurch auftreten, daß sich an den
Grenzflächen absetzende Gasblasen das Licht zeitweise stören und dadurch zu fehlerbehafteten Meßwerten
führen. Um jedoch s?anz sicherzugehen, daß sich keine
Gasblasen an den Grenzflächen ansetzen, kann ggf. eine
MUJLIUIlIl^KtIlI. f. « l.7t_ll\-ll U(^U ΛΛ l\ f\ U I I I U I CI H Π (>ICI llt-l I L'Ui. I
eine Reinigungsvorrichtung für die Grenzflächen vorgesehen sein.
Es ist bekannt, daß eine Blei-Säure-Batterie am günstigsten entladen wird, wenn die Schwefelsäuredichte
des Elektrolyten etwa 1.150 beträgt. Eine ideale Aufladung erfolgt bei einer Dichte von 1.280. Bei der
Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Säuredichte in einer Blei-Säure-Batterie ist
man also in der Lage, auf einfache Weise die Dichte der Schwefelsäure aus dem oben beschriebenen Lichtfluß
und das Laden oder Entladen des Akkumulators festzi stellen.
Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform. Bei der
dort gezeigten Vorrichtung ist der lichtdurchlässige Körper mit dem lichtaussendenden Element der
Lichtquelle und dem lichtempfindlichen Element des Lichtempfängers jeweils durch lichtleitende Glasfasern
verbunden. Dies hat den Vorteil, daß der lichtdurchlässige Körper einerseits und die genannten Elemente
andererseits örtlich getrennt voneinander angeordnet sein können. Die Vorrichtung wird im folgenden
beschrieben.
Ein von einem lichtaussendenden Element 21 ausgehender Lichtstrahl L gelangt durch einen aus
optischen Fasern bestehenden Lichtleiter 22 in einen lichtdurchlässigen Körper 23. In diesem wird der
Lichtstrahl L an einem Reflektor 24 so reflektiert, daß er auf eine Grenzfläche 25 fällt. An der Grenzfläche 25
wird der Lichtstrahl L in einen in die zu messende Lösung 26 eintretenden Teilstrahl L\ und einen in den
Körper 23 reflektierten Teilstrah! L2 geteilt. Der
reflektierte Teilstrahl L2 wird durch einen aus optischen
Fasern bestehenden Lichtleiter 22' auf ein lichtempfindliches Element 27 geleitet. Der Lichtflulj dieses
reflektierten Lichtstrahls L2 wird über einen Verstärker
auf einem Anzeigegerät mittels eines Zeigers oder digital angezeigt.
Durch diese Vorrichtung kann also die Dichte des Elektrolyten sowie das Laden und Entladen der
Blei-Säure-Batterie über eine gewisse Entfernung hin gemessen werden. Dadurch ergibt sich eine bessere
Überwachungs- und Wartungsmöglichkeit.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung. Sie ähnelt in ihrem Aufbau der Vorrichtung
gemäß Fig. I, und gleiche Teile sind daher mit den
in F i g. 1 verwendeten Bezugszeichen bezeichnet. Ein von einer Lichtquelle 1 ausgehender Lichtstrahl L
durchläuft einen lichtdurchlässigen Körper 2 und wird von einem Reflektor 5 am freien Ende des Körpers 2 so
reflektiert, daß er auf eine Grenzfläche 4 fällt. An dieser wird der Lichtstrahl L in einen in eine zu messende
ten Lichtstrahl L2 geteilt. Der reflektierte Lichtstrahl L2
fällt auf ein lichtempfindliches Element 6.
Gegenüber der Ausführungsform in Fig. I. bei der
der von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahl von dem Reflektor nach dem Auftreffen des Lichtstrahls auf
die Grenzfläche des transparenten Körpers reflektiert wird und dann auf das lichtempfindliche Element trifft,
hat die Ausführungsform gemäß F i g. 5 den Vorteil, daß die Messung noch weitgehender ohne Störung durch
von außen und oben her einfallendes Licht durchgeführt werden kann.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht auf die oben beschriebene Anwendung zur
Messung des Elektrolyten einer Blei-Säure-Batterie beschränkt. Die erfinJungsgemäße Vorrichtung kann
vielmehr auch für andere Zwecke verwendet werden, wie beispielsweise zur Bestimmung der Konzentration
einer wäßrigen Lösung von Ätznatron oder NaCI oder eines Petroleumdestillates oder eines Transformatorenöles.
Die Vorrichtung muß auch nicht notwendigerweise an der Blei-Säure-Batterie befestigt sein. Sie kann
vielmehr so ausgebildet sein, daß ein lichtdurchlässiger und transportabler Körper von Hand in den Elektrolyten
während der für die Messung benötigten Zeit eingetaucht wird.
Von dem obenerwähnten Vorteil der Lösung gemäß F i g. 5 abgesehen, kann frei gewählt werden, ob der von
der Lichtquelle kommende Lichtstrahl zunächst auf einen Reflektor und dann auf die Grenzfläche oder
zunächst auf die Grenzfläche und dann auf den Reflektor fallen soll.
Hierzu 3 Blatt Zeichnuneen
Claims (3)
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen optischen Messen der Dichte einer Flüssigkeit, insbesondere
der Dichte des Elektrolyten eines Bleiakkumulators, in einem vorgegebenen Meßbereich, mit einem sich
in die Flüssigkeit hinein erstreckenden, langgestreckten, lichtdurchlässigen Körper, einer an dessen
oberem Ende vorgesehenen Lichtquelle, an die ein innerhalb des lichtdurchlässigen Körpers verlaufender erster Strahlenweg anschließt, einer in die
Flüssigkeit eintauchenden, an dem lichtdurchlässigen Körper gebildeten, von der Lichtquelle beabstandeten Grenzfläche, einem an dem lichtdurchlässigen Körper gebildeten Reflektor, zwischen dem
und der Grenzfläche ein zweiter Strahlenweg liegt, und einem am oberen Ende des lichtdurchlässigen
Körpers vorgesehenen Lichtempfänger, der von dem mittels der Grenzfläche beeinflußten und
mittels de« Reflektors umgelenkten licht über einen
innerhalb des lichtdurchlässigen Körpers liegenden, dritten Strahlenweg beaufschlagt ist, wobei ein
Lichtstrahl die Grenzfläche unter einem einzigen Einfallswinkel trifft, der im vorgegebenen Meßbereich geringer ist als der Grenzwinkel der
Totalreflexion, dadurch «gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1; 7; 21, 22) und der
Lichtempfänger (6; 12; 22', 27) am lichtdurchlässigen Körper (2; 9; 23) achsparallel zueinander angeordnet sind und daß zwecks Messung des an der im
Meßbereich ausschließlich teilreflektierenden Grenzfläche (4; 10; 25>,refleki:2rten Lichtstroms der
zwischen der Grenzfläche (4; 10; 25) und dem einzig vorgesehenen'Reflektor (5; Jf; 24) vorhandene,
zweite Strahlenweg innerhalb des lichtdurchlässigen Körpers (2; 9; 23) liegt
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Reflektor (11) am unteren
Ende des lichtdurchlässigen Körpers (9) senkrecht zu dessen Achsrichtung erstreckt, daß die Grenzfläche (10) unmittelbar von der Lichtquelle (7) bestrahlt
ist und daß eine weitere, im Meßbereich ausschließlich teilreflektierende Grenzfläche (10') an dem
lichtdurchlässigen Körper (9) gebildet ist, die vom Reflektor (11) mit Licht beaufschlagt ist und die den
Lichtempfänger (12) mit dem an ihr reflektierten Licht beaufschlagt
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (21,22) und der
Lichtempfänger (22', 27) mit dem lichtdurchlässigen Körper (23) verbundene Lichtleitfasern (22, 22')
umfassen.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12662876A JPS5351768A (en) | 1976-10-20 | 1976-10-20 | Apparatus for measuring specific gravity of battery electrolyte |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2728310A1 DE2728310A1 (de) | 1978-04-27 |
| DE2728310B2 true DE2728310B2 (de) | 1980-12-11 |
| DE2728310C3 DE2728310C3 (de) | 1981-08-13 |
Family
ID=14939888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2728310A Expired DE2728310C3 (de) | 1976-10-20 | 1977-06-23 | Vorrichtung zum kontinuierlichen optischen Messen der Dichte einer Flüssigkeit, insbesondere der Dichte des Elektrolyten eines Bleiakkumulators |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4320291A (de) |
| JP (1) | JPS5351768A (de) |
| DE (1) | DE2728310C3 (de) |
| GB (1) | GB1588154A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3402374A1 (de) * | 1984-01-25 | 1985-08-01 | Wolfgang Dr. 7000 Stuttgart Ruhrmann | Einrichtung zum anzeigen des ladezustandes einer akkumulatorbatterie |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3038477A1 (de) * | 1980-10-11 | 1982-05-06 | Manfred Ing.(grad.) 2000 Hamburg Eickhorst | Refraktometer zur edelsteinuntersuchung |
| US4366431A (en) * | 1980-12-03 | 1982-12-28 | Ehv Systems, Inc. | Battery gassing detector |
| GB8302997D0 (en) * | 1983-02-03 | 1983-03-09 | Bergstrom A | Electromagnetic radiation circuit element |
| US4711126A (en) * | 1985-03-13 | 1987-12-08 | 501 Nederlandse Centrale Organisatie Voor Toegepast-Enschappelijk Onderzoek | Sensor for the measurement of the refractive index of a fluid and/or phase boundary between two fluids by means of visible or invisible light |
| JPS6275230A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-07 | チバ−ガイギ− アクチエンゲゼルシヤフト | 分析法 |
| DE3541154A1 (de) * | 1985-11-21 | 1987-05-27 | Bbc Brown Boveri & Cie | Messvorrichtung |
| DE3882396T2 (de) * | 1987-02-26 | 1993-11-18 | Ngk Spark Plug Co | Gerät zur Bestimmung vom Mischungsverhältnis von Benzin und Alkohol oder ähnlichem. |
| JPS63210645A (ja) * | 1987-02-26 | 1988-09-01 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガソリン−アルコ−ルなどの流体混合比検出装置 |
| US4840137A (en) * | 1987-07-01 | 1989-06-20 | Casco Products Corporation | Liquid level gauging apparatus |
| US4998022A (en) * | 1988-03-22 | 1991-03-05 | Conax Buffalo Corporation | Optical liquid level sensor using a polytetrafluoroethylene perfluoroalkoxy material |
| US5048952A (en) * | 1988-05-26 | 1991-09-17 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Liquid mixing ratio sensor |
| WO1991004714A2 (en) * | 1989-09-29 | 1991-04-18 | Washington Douglas L | Compact universal catheter assembly |
| KR940002500B1 (ko) * | 1990-02-08 | 1994-03-25 | 미쯔비시덴끼 가부시끼가이샤 | 알콜 함유율 검지장치 |
| CH680020A5 (de) * | 1990-04-02 | 1992-05-29 | Hectronic Ag | |
| US5164588A (en) * | 1991-02-04 | 1992-11-17 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for sensing ambient conditions at locations along an optical fiber transmission path |
| US5129022A (en) * | 1991-02-04 | 1992-07-07 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for providing reference signals from points along an optical fiber transmission path |
| US5273841A (en) * | 1991-07-01 | 1993-12-28 | Yuasa Battery Co., Ltd. | Sulfuric acid concentration sensor and lead acid battery equipped with sulfuric acid concentration sensor |
| US5396079A (en) * | 1991-11-19 | 1995-03-07 | Board Of Control Of Michigan Technological University | Fiber optic detector and depth sensor and method for doing same |
| US5208465A (en) * | 1992-01-22 | 1993-05-04 | Ispra - Israel Product Research Company Ltd. | Automatic detection system of oil spillage into sea waters |
| US5279157A (en) * | 1992-08-03 | 1994-01-18 | Casco Products Corporation | Liquid level monitor |
| FI96451C (fi) * | 1993-09-07 | 1996-06-25 | Janesko Oy | Refraktometri |
| GB9415962D0 (en) * | 1994-08-06 | 1994-09-28 | Schlumberger Ltd | Multiphase fluid component discrimination |
| US5811203A (en) * | 1996-01-12 | 1998-09-22 | Daiden Co., Ltd. | Display device of storage battery |
| US6448573B1 (en) * | 1996-02-09 | 2002-09-10 | Scully Signal Company | Fluoropolymer fluid overfill probe with infrared optical signal |
| US5694210A (en) * | 1996-06-28 | 1997-12-02 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Multi-purpose sensor system and sensing method using internally reflected light beams |
| US6121755A (en) * | 1999-06-03 | 2000-09-19 | Illinois Tool Works Inc. | Optical-electronic battery indicator |
| US6538727B2 (en) * | 2000-04-17 | 2003-03-25 | Paul H. Nicholas | Electronic device for distinguishing sugar sweetened beverages from artificially sweetened ones |
| CA2423512A1 (en) * | 2003-03-26 | 2004-09-26 | Institut National D'optique | Optical sensor for volatile organic compounds |
| US6911803B2 (en) * | 2003-06-27 | 2005-06-28 | Lsi Logic Corporation | Systems and methods for evaluating a charge state of a battery based on optical properties of the battery electrolyte material |
| FR2889312B1 (fr) * | 2005-07-26 | 2007-10-05 | Groupe Ecoles Telecomm | Refractometre optique pour la mesure de la salinite de l'eau de mer et capteur de salinite correspondant |
| KR101444356B1 (ko) | 2007-03-31 | 2014-09-24 | 엘지전자 주식회사 | 세탁기 |
| US7659503B2 (en) * | 2007-08-02 | 2010-02-09 | Rohm Co., Ltd. | Image sensor module and light guiding member used for the same |
| US8310737B2 (en) * | 2008-08-21 | 2012-11-13 | Rohm Co., Ltd. | Image reading apparatus |
| JP5328573B2 (ja) * | 2009-09-03 | 2013-10-30 | 三菱電機株式会社 | アイドルストップ制御装置およびアイドルストップ制御方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3384885A (en) * | 1966-02-21 | 1968-05-21 | Gen Motors Corp | Multiple liquid reservoir liquid level indicator |
| GB1207983A (en) * | 1967-03-06 | 1970-10-07 | Lucas Industries Ltd | Remote indicator of the specific gravity of a liquid |
| US3553666A (en) * | 1969-04-15 | 1971-01-05 | Illinois Tool Works | Remote sensing indicator device |
| DE1926760A1 (de) * | 1969-05-24 | 1970-11-26 | Krohne Fa Ludwig | Dichtemesser fuer Fluessigkeiten und Gase |
| DE2121744A1 (de) * | 1971-05-03 | 1972-11-09 | Siemens Ag | Optoelektronische Einrichtung zur Messung und Regelung der Konzentration von Lösungen |
| US3977790A (en) * | 1972-09-26 | 1976-08-31 | Vdo Adolf Schindling, Ag | Apparatus for measuring the density of a contained liquid, by utilizing the angular displacement of the limiting angle at total reflection |
| GB1471685A (en) * | 1973-07-04 | 1977-04-27 | Vdo Schindling | Apparatus for measuring liquid density |
-
1976
- 1976-10-20 JP JP12662876A patent/JPS5351768A/ja active Pending
-
1977
- 1977-06-16 GB GB25249/77A patent/GB1588154A/en not_active Expired
- 1977-06-23 DE DE2728310A patent/DE2728310C3/de not_active Expired
-
1979
- 1979-12-03 US US06/099,823 patent/US4320291A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3402374A1 (de) * | 1984-01-25 | 1985-08-01 | Wolfgang Dr. 7000 Stuttgart Ruhrmann | Einrichtung zum anzeigen des ladezustandes einer akkumulatorbatterie |
| DE3402374C2 (de) * | 1984-01-25 | 1986-02-13 | Wolfgang Dr. 7000 Stuttgart Ruhrmann | Einrichtung zum Anzeigen des Ladezustandes einer Akkumulatorbatterie |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2728310C3 (de) | 1981-08-13 |
| GB1588154A (en) | 1981-04-15 |
| US4320291A (en) | 1982-03-16 |
| DE2728310A1 (de) | 1978-04-27 |
| JPS5351768A (en) | 1978-05-11 |
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