DE2847689A1

DE2847689A1 - Continuous oil slick pollution detection device - uses reflected light and has two light sources one in line with detector for reflected light

Info

Publication number: DE2847689A1
Application number: DE19782847689
Authority: DE
Inventors: France Norman Dipl Chem Dr La; Helmut Dipl Phys Dr Raab
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1978-11-03
Filing date: 1978-11-03
Publication date: 1980-05-22
Also published as: DE2847689C2

Abstract

The device for detecting oil slicks etc. on the surface of water, has two fixed light sources (1, 10) which direct light onto the water surface, so that the light rays strike the latter at a given angle. The reflected light rays are received by a detector (4), positioned directly in line with one of the light sources (10). Pref. both light sources (1, 10) comprise IR LED's which have different transmission characteristics, so that the light rays impinging directly on the detector (4) and after reflection by the water surface are optically spaced. The light source (1) no in line with the detector (4) may be pulsed, while the light source (10) in line with the detector (4) emits light continuously.

Description

Anordnung zum kontinuierlichen meßtechnischen Erfasssen von'Arrangement for continuous metrological recording of '

Schadstoffet, insbesondere von ölspuren auf Wasser Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum kontinuierlichen meßtechnischen Erfassen von Schadstoffen, insbesondere von blspuren auf Wasser, bei der die von einer Lichtquelle auf die Wasseroberfläche geworfene Strahlung reflektiert und in einem Empfänger erfaßbar ist.Pollutants, especially traces of oil on water The present The invention relates to an arrangement for the continuous metrological detection of Pollutants, especially from traces of blood on water, in the case of those from a light source Radiation thrown on the water surface is reflected and in a receiver is detectable.

Verfahren zur optischen Erfassung von freiem öl auf Wasser sind bekannt, auch solche, die den Reflexionsindex der Wasseroberfläche messen. Diese funktionieren jedoch nur, wenn die Wasseroberfläche, auf der öl erfaßt werden soll, sehr ruhig ist. Dies wird einerseits erreicht, indem eine Probenahme erfolgt und das bl-Wasser-Gemisch in ein Meßgefäß gebracht wird, in dem sich das öl unter Umständen anreichert, abscheidet und bei vollkommen ruhiger Wasseroberfläche gemessen werden kann. Dazu ist eine vibrationsfreie Aufstellung der Meßeinheit notwendig, die in Industrieanlagen oft schwer zu erreichen ist. Außerdem sind einmal im Gerät vorhandene ölspuren schwierig zu beseitigen, da diese in den Leitungen und im Meßgefäß oft lange verbleiben können.Methods for the optical detection of free oil on water are known including those that measure the reflection index of the water surface. These work but only when the surface of the water on which the oil is to be detected is very calm is. This is achieved on the one hand by taking a sample and the bl-water mixture is brought into a measuring vessel, in which the oil may accumulate, separates and can be measured when the water surface is completely calm. There is also a vibration-free installation of the measuring unit is necessary, which is often the case in industrial plants difficult to achieve. In addition, once in the device, traces of oil are difficult to be eliminated, as these can often remain in the lines and in the measuring vessel for a long time.

Andererseits läßt sich eine ruhige Wasseroberfläche erreichen, wenn der Detektor auf einen Schwimmer gesetzt und durch Prallplatten in und über dem Wasser eine Beruhigung der Oberfläche am Meßort erreicht wird. Auch diese Methode funktioniert nur befriedigend, wenn die Welligkeit des Wassers nicht groß ist und sich im Wasser befindlicher Schmutz nicht auf dem Beruhigungsblech absetzt bzw. bei größerem Treibgut die Einlaßöffnung unter dem Gerät verstopft.On the other hand, a calm water surface can be achieved if the detector is placed on a float and through baffles in and above the Water a calming the surface at the measuring location is reached. Even this method only works satisfactorily when the ripple of the water is not is large and there is no dirt in the water on the calming plate settles or, in the case of larger debris, the inlet opening under the device is blocked.

Der Grund hierfür ist, daß in den bekannten Anordnungen zur Erfassung von öl mittels Oberflächenreflexion der reflektierte Strahl in einem Fotoempfänger herkömmlicher Ausdehnung empfangen wird. Dieser Empfänger wird von dem reflektierten Strahlenbündel voll ausgeleuchtet, wenn es an einem waagrechten Flächenelement der Wasseroberfläche reflektiert wird. Der Idealfall der glatten Wasseroberfläche ist jedoch bei fließendem und auch stehendem Wasser praktisch nicht zu verwirklichen, so daß stets nur ein Teil des reflektierten Lichts trotz Verwendung einer Sammeloptik den Empfänger trifft. Die Anderung des Empfängersignals ist daher schon bei leicht unruhiger Wasseroberfläche auf Grund dieses E!-fektes meist größer als auf Grund der Änderung des Reflexionsindexes. Auch eine, über längere Zeit gehende Integration des Empfängersignals behebt diesen Mangel nicht, da das Autreten von waagrechten Oberflächenelementen im zeitlichen Mittel nicht konstant ist, sondern sich je nach Strömungsverhältnissen oder äußeren Störungen ändert.The reason for this is that in the known arrangements for detection of oil by means of surface reflection the reflected beam in a photoreceiver conventional extension is received. This receiver is reflected by the Beams fully illuminated when it is on a horizontal surface element of the Water surface is reflected. The ideal case is the smooth water surface but practically impossible to achieve with running and standing water, so that only part of the reflected light is always present despite the use of collecting optics meets the recipient. The change in the receiver signal is therefore already easy at restless water surface due to this E! -fect is usually larger than due to the change in the reflection index. Also a long-term integration of the receiver signal does not correct this deficiency, since the occurrence of horizontal Surface elements is not constant on average over time, but varies according to Flow conditions or external disturbances changes.

Weiterhin führen Änderungen von Temperatur, Helligkeit oder Verschmutzungen zu Meßsignalen, die, sofern sie nicht schon zu einem ölalarm führen, doch für einen unruhigen Nullpunkt sorgen. Dies bedeutet, daß Geräte dieser Art oft auf eine kontinuierliche Registrierung verzichten und nur bei Uberschreitung einer gewissen Signalschwelle einen ölalarm auslösen.Changes in temperature, brightness or soiling also result to measurement signals that, if they do not already lead to an oil alarm, do for you worry about restless zero point. This means that devices of this type often operate on a continuous basis Forgo registration and only if a certain signal threshold is exceeded trigger an oil alarm.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, welche freies öl in geringsten Spuren un- abhängig von Umwelteinflüssen sicher zur Anzeige bringen kann. Dabei sollen Meßkopf und Signalverarbeitungseinheit getrennt sein, damit ohne großen Aufwand der Meßkopf an beliebiger Stelle montiert werden kann, um z.B. schon vorhandene manuelle Probenentnahmen oder ölüberwachungsstellen zu ersetzen bzw. zu automatisieren. Der dabei notwendige mechanische und elektronische Aufwand soll möglichst gering und die Wartung unkompliziert sein. Auftretende Fehler sollen entweder vom Gerät selbst kompensiert werden, oder zu einem Alarm führen, so daß gewährleistet wird, daß hinsichtlich ölleckagen eine sichere Betriebsüberwachung vorliegt.The invention is therefore based on the object of providing an arrangement create which free oil in the smallest traces and depending on Can safely display environmental influences. The measuring head and signal processing unit should be be separated so that the measuring head can be mounted at any point without great effort can be used, for example, to replace existing manual sampling or oil monitoring stations to replace or to automate. The necessary mechanical and electronic Effort should be as low as possible and maintenance should be uncomplicated. Errors that occur should either be compensated by the device itself or lead to an alarm, so that it is ensured that reliable operational monitoring is carried out with regard to oil leaks is present.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung von zwei über der zu beobachtenden Wasseroberfläche fixierten Lichtquellen, deren Emission in einem Fall unter einem vorbestimmten Winkel gegen die Wasseroberfläche gerichtet und von dort in Richtung des Empfängers reflektiert wird, wohingegen die Emission der zweiten Lichtquelle unmittelbar gegen den Empfänger gerichtet ist, wobei dieser Empfänger flächenhaft ausgedehnt ist. Auf diese Weise erreicht man, daß analog zu anderen Analysengeräten ein Meß- und Vergleichsstrahlengang zur Verfugung steht, wodurch eine Kompensation äußerer Einflüsse möglich ist. Voraussetzung hierfür ist, daß sich Meß- und Vergleichsstrecke, abgesehen von dem zu erfassenden Meßeffekt, gleich verhalten. Durch die flächenhafte Ausdehnung des Empfängers wird eine Sammeloptik überflüssig. Damit enthält die beschriebene meßtechnische Anordnung einem Störfaktor weniger, der z.B. in der Verschmutzung der dazu notwendigen Linsen liegen kann. Weiterhin bewirkt die große Empfängerfläche, daß das Meßstrahlenbündel auch bei Reflexion an nicht waagrechten Oberflächenelementen noch den Empfänger trifft. Dadurch erhält man trotz unruhiger Wasseroberfläche-ein ruhiges Meßsignal, was für die kontinuierliche Analyse notwendig ist, da nur so die Erhöhung der Reflektivität dr Wasseroberfläche durch geringste ölspuren und damit ein Ansteigen des Meßwertes sicher vorhandenem öl zuzuordnen ist.According to the invention, this object is achieved by the use of two light sources fixed above the water surface to be observed, their emission in one case directed at a predetermined angle towards the water surface and is reflected from there in the direction of the receiver, whereas the emission the second light source is directed directly towards the receiver, which Receiver is extensive. In this way one achieves that analogous to a measuring and comparison beam path is available for other analysis devices, whereby a compensation of external influences is possible. The prerequisite for this is that the measuring and comparison distance, apart from the measuring effect to be recorded, behave equally. The two-dimensional extension of the receiver creates a collecting optic superfluous. The metrological arrangement described thus contains an interference factor less, which can e.g. be due to the contamination of the necessary lenses. Furthermore, the large receiver area has the effect that the measuring beam also at Reflection on non-horizontal surface elements nor hits the receiver. Through this despite the unsteady water surface, a steady measurement signal is obtained, which is for the continuous Analysis is necessary as this is the only way to increase the reflectivity of the water surface by the slightest traces of oil and thus an increase in the measured value is to be assigned to the existing oil.

Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung ist dadurch erreichbar, daß als Lichtquellen zwei Infrarot-Leuchtdioden verwendet werden, die sich in ihrer Abstrahlcharakteristik so unterscheiden, daß das reflektierte und das direkt auf den Empfänger gerichtete Strahlenbündel optisch dieselbe Ausdehnung auf dem Empfänger haben. Dies bringt mehrere Vorteile mit sich. Erstens hat eine lichtemittierende Diode im Vergleich zu einer Glühlampe praktisch eine unbegrenzte Lebensdauer und ist zweitens sehr klein, so daß ein sehr kompakter Geräteaurbau erreicht werden kann.A particularly useful development can be achieved in that two infrared light-emitting diodes are used as light sources, which are located in their Differentiate radiation characteristics so that the reflected and the direct The bundle of rays directed towards the receiver optically has the same extension on the receiver to have. This has several advantages. First has a light emitting Compared to an incandescent lamp, the diode has a practically unlimited lifespan and is secondly very small, so that a very compact device structure can be achieved can.

Drittens ist auf Grund der relativ geringen LeistungsauS-nahme der lichtemittierenden Diode ein eigensicherer Aufbau der Anordnung möglich. Weiterhin liegt viertens die Emission der Strahlung bei 950 nm noch im Maximum der spektralen Empfindlichkeit der verwendeten Empfänger, so daß eine große Meßempfindlichkeit erreichbar ist. Da die zwei Lichtquellen den Meß- bzw. Vergleichsstrahlengang erzeugen sollen, müssen diese sonst gleich auf alle Umwelteinflüsse reagieren.Third, due to the relatively low power consumption, the light-emitting diode, an intrinsically safe structure of the arrangement is possible. Farther Fourth, the emission of the radiation at 950 nm is still at the maximum of the spectral Sensitivity of the receiver used, so that a great measurement sensitivity is attainable. Since the two light sources generate the measurement or comparison beam path otherwise they have to react immediately to all environmental influences.

Um die Verschmutzungsgefahr möglichst klein zu halten, sind die Lichtquellen geschützt eingebaut bzw. durch eine Blende geschützt. Weiterhin ist die emittierte Strahlungsintensität von der Temperatur der Lichtquelle abhängig. Diese wird durch einen groR dimensionierten Kühlkörper auf Umgebungstemperatur gehalten. Änderungen in der Umgebungstemperatur machen sich somit gleichermaßen bei beiden Strahlengängen bemerkbar, so daß eine Kompensation erfolgen kann. Die elektrischen Eigenschaften der Lichtquellen sind ansonsten gleich.In order to keep the risk of contamination as low as possible, the light sources are Installed in a protected manner or protected by a cover. Furthermore, the is emitted Radiation intensity depends on the temperature of the light source. This is through a large heat sink kept at ambient temperature. Changes in the ambient temperature are thus made equally for both beam paths noticeable, so that compensation can take place. The electrical properties the light sources are otherwise the same.

Erfindungsgemäß haben die auf den Empfänger treffenden Strahlenbündel optisch dieselbe Ausdehnung. Dies wird durch eine unterschiedliche Abstrahlcharakteristik der beiden Lichtquel-L z len erreicht. Die Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle für den Meßstrahlengang ist enger als bei der anderen Lichtquelle, so daß erst das reflektierte Strahlenbündel auf der Empfängerfläche mit dem direkt ausgestrahlten Strahlenbündel identisch ist. Dies ist notwendig, da die Empfängerfläche verschmutzen kann, was zu einer Änderung des Meßsignals führt. Außerdem ändert sich die Meßempfindlichkeit des Empfängers mit der Temperatur, der einfallenden Grundhelligkeit und durch Alterung. Bei identischer Ausleuchtung der Empfängerfläche wirken sich diese Änderungen gleichermaßen auf den Meß- und Vergleichstrahlengang aus und lassen sich daher kompensieren.According to the invention, the beams striking the receiver have optically the same expansion. This is due to a different radiation pattern the two light source L z len achieved. The radiation pattern the light source for the measuring beam path is narrower than for the other light source, so that only the reflected beam on the receiver surface with the direct radiated beam is identical. This is necessary because of the receiving area can contaminate, which leads to a change in the measurement signal. Also changes the measuring sensitivity of the receiver with the temperature, the incident basic brightness and through aging. With identical illumination of the receiver area, and leave these changes equally on the measuring and comparison beam path therefore compensate each other.

Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Anordnung ist dadurch erreichbar, daß die Lichtquelle, deren Strahlung von der Wasseroberfläche in den Empfänger reflektiert wird, gepulst ist und die Strahlung der anderen Lichtquelle, deren Signal im Empfänger unanhängig von den Reflexionseigenschaften der Wasseroberfläche ist und demzufolge zur Kompensation von Veränderungen der Strahler-, Empfänger- oder Auswerteeinheit zu benutzen ist, je nach Umgebungsbedingungen der meßtechnischen Anordnung entweder kontinuierlich oder ebenfalls gepulst emittiert wird. Der besondere Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß man durch entsprechendes elektronisches Auskoppeln des gepulsten, also durch den Meßstrahlengang erzeugten Empfängers ignals ein von der Umgebungshelligkeit weitgehend unabhängiges Meßsignal erhält. Um ein Testsignal für die ordnungsgemäße Funktion der Meßanordnung zu erhalten, wird der Vergleichsstrahlengang unter gleichzeitigem Abschalten des Meßstrahlengangs eingeschaltet. Der Sollwert für dieses Signal wird bei der ersten Einstellung der Meßanordnung mit ölfreiem Wasser festgelegt. Irgendwelche Änderungen des Testsignalwertes sind durch Änderungen des Sender-/Empfängerteils oder der Signalverarbeitung der L J 'Meßanordnung hervorgerufen und können durch entsprechendes Eingreifen an der Verstärkung oder der Nullpunktsunterdrükkung kompensiert werden. Die auftretende Drift des normalerweise registrierten Nullpunktsignals wird somit, entsprechend den Überprüfungsintervallen, korrigiert. Je nach Einsatzort der Meßanordnung können diese Veränderungen so gering sein, daß diese Art der Kompensation ausreichend ist.A particularly expedient development of the arrangement is thereby achievable that the light source whose radiation from the water surface in the Receiver is reflected, is pulsed and the radiation from the other light source, their signal in the receiver is independent of the reflective properties of the water surface and therefore to compensate for changes in the emitter, receiver or evaluation unit is to be used, depending on the ambient conditions of the metrological Arrangement is emitted either continuously or also pulsed. The special one The advantage of this arrangement is that you can use the appropriate electronic Decoupling of the pulsed, so generated by the measuring beam path receiver signals receives a measurement signal that is largely independent of the ambient brightness. To a To obtain the test signal for the proper functioning of the measuring arrangement, the Comparison beam path switched on with simultaneous switching off of the measuring beam path. The setpoint value for this signal is set when the measuring arrangement is set for the first time set with oil-free water. Any changes in the test signal value are by changing the transmitter / receiver part or the signal processing of the L J 'Measuring arrangement Caused and can by appropriate intervention in the reinforcement or the zero point suppression can be compensated. The drift that occurs normally registered zero point signal is thus, according to the inspection intervals, corrected. Depending on where the measuring arrangement is used, these changes can be so small be that this type of compensation is sufficient.

Sind die Einsatzbedingungen jedoch nicht günstig, d.h.However, if the conditions of use are not favorable, i.e.

sind z.B. schnelle Helligkeits- oder Temperaturänderungen vorhanden, so muß eine automatische Kompensation erfolgen, um eine ruhige Nullanzeige zu gewährleisten. Die einfachste Möglichkeit besteht darin, daß die Lichtquelle des Vergleichsstrahlengangs kontinuierlich betrieben wird. Das so im Empfänger erzeugte Signal besteht aus einem Gleichlichtanteil, dem mit der Pulsfrequenz das an der Wasseroberfläche reflektierte Licht überlagert wird. Das kontinuierlich abgestrahlte, an der Wasseroberfläche nicht reflektierte Licht, hat einerseits die Aufgabe den optischen Arbeitspunkt des Empfängers festzulegen und wird andererseits durch Veränderungen des Empfängers genauso beeinflußt wie das reflektierte Lichtbündel. Die Aufteilung des Empfängersignals in einen Meß- bzw. Vergleichsanteil erfolgt durch Multiplikation des Empfängersignals mit dem Impuls für die getaktete 0 Lichtquelle bzw. mit dem um 180 verschobenen Taktimpuls.are there, for example, rapid changes in brightness or temperature, automatic compensation must take place in order to ensure a smooth zero display. The simplest possibility is that the light source of the comparison beam path operated continuously. The signal generated in this way in the receiver consists of one Constant light component, which is reflected on the water surface with the pulse frequency Light is superimposed. The continuously emitted on the surface of the water Non-reflected light, on the one hand, has the task of the optical working point of the recipient and is on the other hand due to changes of the recipient just as influenced as the reflected light beam. The division of the receiver signal into a measurement or comparison component is carried out by multiplying the receiver signal with the pulse for the clocked light source or with the one shifted by 180 Clock pulse.

Durch Differenzbildung der beiden Signale fallen in erster Näherung am Nullpunkt alle Veränderungen des Empfängers heraus.By calculating the difference between the two signals, fall as a first approximation at the zero point out all changes of the receiver.

Eine weitere, elektronisch jedoch aurwendigere, automatische Kompensation läßt sich erreichen, wenn die beiden Lichtquellen im Gegentakt gepulst werden. Dabei wird die Intensität der Lichtquelle des Vergleichsstrahlengangs im zeitlichen Mittel so eingestellt, daß diese bei ölfreier Wasseroberfläche gleich der reflektierten Intensität des Meßstrahlengangs ist. Wiederum werden beide Strahlenbündel gleicherma-j 3en von Strahler- oder Empfängerveränderungen betroffen.Another, electronic but more complex, automatic compensation can be achieved if the two light sources are pulsed in push-pull. Included becomes the intensity of the light source of the comparison beam path on average over time adjusted so that they reflected equal to that of the oil-free water surface Intensity of the measuring beam path is. Again, both bundles of rays are equally-j 3rd affected by emitter or receiver changes.

Diese fallen heraus, sofern sie multiplikativer Natur sind, wenn die Empfängersignale kapazitiv abgekoppelt und mit dem entsprechenden Taktimpuls multipliziert werden, so daß der Quotient aus dem Meß- und Vergleichssignal gebildet werden kann. Der Nullpunkt, d.h die Unterdrückung des bei sauberer WasseroberflEche reflektierten Lichtanteils ist frei wählbar. Ebenso ist die Verstärkung und die Zeitkonstante des Empfängers einstellbar.These drop out insofar as they are multiplicative in nature, if the Receiver signals are capacitively decoupled and multiplied by the corresponding clock pulse so that the quotient can be formed from the measurement and comparison signals. The zero point, i.e. the suppression of what is reflected when the water surface is clean The amount of light is freely selectable. Likewise is the gain and the time constant of the receiver adjustable.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der durch Anspruch 1 gekennzeichneten Anordnung ergibt sich, wenn der Empfänger mindestens in einer Achsrichtung gekrümmt ist und aus einer Vielzahl von fotoelektrischen Einzelempfängern besteht, die optisch parallel geschaltet sind. Gemäß der in der Erfindung gestellten Aufgabe, soll unabhängig von der Ausrichtung der reflektierenden OberflEchenelemente alles reflektierte Licht im Empfänger empfangen werden.A particularly advantageous embodiment of the characterized by claim 1 Arrangement results when the receiver is curved in at least one axial direction is and consists of a large number of photoelectric individual receivers that optically are connected in parallel. According to the object set in the invention, should be independent all reflected light depends on the orientation of the reflective surface elements are received in the receiver.

Der Idealempfänger hat dann die Form einer Halbkugel. Dieser Idealfall läßt sich annähern, wenn man die Kugeloberfläche in viele einzelne Meßpunkte aufteilt und die Lichtintensität des von der Wasseroberfläche reflektierten Lichtes der Lichtquelle, welche ebenfalls ein Punkt der Halbkugelfläche ist, integral erfaßt. Auch wenn dadurch nur ein Bruchteil der Halbkugelfläche als aktive Empfängerfläche zur Verfügung steht, wird, sofern die Empfängerpunkte gleich--verteilt sind, Licht des unterschiedlichsten Reflexionswinkels gleichmäßig erfaßt und somit die Neigung des reflektierenden Flächenelementes der Wasseroberfläche ohne Bedeutung.The ideal receiver then has the shape of a hemisphere. This ideal case can be approximated by dividing the spherical surface into many individual measuring points and the light intensity of the light from the light source reflected from the water surface, which is also a point of the hemispherical surface, detected integrally. Even if by that only a fraction of the hemispherical area is available as an active receiver area, If the receiver points are evenly distributed, light of the most varied Reflection angle detected uniformly and thus the inclination of the reflective surface element the surface of the water is irrelevant.

Das integrale Meßsignal hängt damit nur vom Reflexionsindex der reflektierenden Flächenelemente ab. Eine Möglichkeit, diesen Empfänger konstruktiv zu verwirklichen, besteht darin, die Empfängerpunkte in der Kugelhalbschale durch Lichtleiter auszubilden, deren Enden auf einem fotoelektrischen Empfänger enden. Eine Analyse der Lichtverteilung des re- flektierten Lichts zeigt, daß man die Halbkugelfläche durch' den Teil einer Zylinderfläche ersetzen kann, ohne daß dadurch das Meßsignal merklich verfälscht wird. Im Sinne der Aufgabenstellung erhält man einen sehr einfachen meßtechnischen Aufbau, wenn die Zylinderfläche mit großflächigen Fotoelementen abgedeckt wird. Diese sind elektrisch in Reihe geschaltet. Durch eine gleichmäßige Beschichtung der Empfängerfläche mit Epoxidharz ergibt sich ein mechanischer Schutz der Fotoelemente. Bei einer derartig ausgebildeten Empfängerfläche ist es nun leicht möglich, die Lichtquellen so über der Wasseroberfläche zu fixieren, daß die in Anspruch 2 vorteilhafte Ausbildung der emittierten Strahlenbündel erreicht werden kann.The integral measurement signal therefore only depends on the reflection index of the reflecting Surface elements. One way to constructively realize this recipient, consists in forming the receiver points in the spherical half-shell by means of light guides, the ends of which end on a photoelectric receiver. An analysis of the light distribution of the re flexed light shows that the hemispherical surface is through ' can replace the part of a cylinder surface without the measurement signal noticeably is adulterated. In terms of the task, you get a very simple measurement technique Structure when the cylinder surface is covered with large photo elements. These are electrically connected in series. With an even coating the receiving surface with epoxy resin results in mechanical protection of the photo elements. With a receiver surface designed in this way, it is now easily possible to use the To fix light sources above the water surface that the advantageous in claim 2 Formation of the emitted beam can be achieved.

Die Erfindung ist nachstehend an einem typischen Ausführungsbeispiel eines Meßkopfes unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is illustrated below in a typical exemplary embodiment a measuring head explained in more detail with reference to the drawing.

Die Strahlung einer Lichtquelle 1 liegt im infraroten Spektralbereich bei 950 mm; sie ist gepulst und auf eine Wasseroberfläche 2 gerichtet. Zum Schutz der Lichtquelle 1 gegen Verschmutzung oder Beschädigung ist diese zurückversetzt.The radiation from a light source 1 is in the infrared spectral range at 950 mm; it is pulsed and directed onto a water surface 2. For protection the light source 1 against contamination or damage, this is set back.

Die Lichtquelle 1 emittiert ein Strahlenbündel, das durch Randstrahlen 7 und 8' begrenzt ist. Eine Bohrung 6 ist so beschaffen, daß trotz zurückgesetzter Lichtquelle 1 das Strahlenbündel 7', 8' ungehindert auf die Wasseroberfläche 2 fallen kann und von dieser in einem Strahlenbündel 7, 8" vollständig in einen Empfänger 4 reflektiert wird. Die Lichtquelle l sitzt in einer Fassung 5, die mit Kühlrippen versehen ist, um so einen Temperaturausgleich zur Umgebung sicherzustellen. Im Strahlenbündel 7', 8' läßt sich ein Mittelstrahl 3' und ein reflektierter Strahl 3" definieren, der den Empfänger 4 in der Mitte trifft. Dazu muß die Lichtquelle 1 so über der Wasseroberfläche 2 fixiert sein, daß der Strahl 3' unter einem Winkel von 30° zum Einfallslot rauf die Wasseroberfläche 2 fällt. Die Empfängerfläche 4 ist' ein Teil einer Zylinderfläche mit dem Zylinderradius von 100 mm und einem Mittelpunktswinkel von 600. Um die gekrümmte Empfängerfläche 4 insgesamt als lichtempfindliche F1S-che auszubilden, ist diese mit Fotoelementen vollkommen bedeckt. Auf die Mitte der Empfängerfläche 4 ist weiterhin ein Mittelstrahl 9' einer zweiten Lichtquelle 10 gerichtet.The light source 1 emits a bundle of rays that is created by marginal rays 7 and 8 'is limited. A hole 6 is such that despite being set back Light source 1, the bundle of rays 7 ', 8' fall unhindered onto the surface of the water 2 can and from this in a beam 7, 8 ″ completely into a receiver 4 is reflected. The light source l sits in a socket 5 with cooling fins is provided in order to ensure a temperature equalization to the environment. In the bundle of rays 7 ', 8' a central beam 3 'and a reflected beam 3 "can be defined, which hits the receiver 4 in the middle. To do this, the light source 1 must be above the Water surface 2 be fixed that the beam 3 'at an angle of 30 ° to Slot of incidence falls on the surface of the water 2. The receiving area 4 is' a part of a cylinder surface with the cylinder radius of 100 mm and a Central angle of 600. Around the curved receiver surface 4 as a whole as light-sensitive To train F1S-che, this is completely covered with photo elements. On the middle the receiver surface 4 is also a central beam 9 'of a second light source 10 directed.

Die Lichtquelle 10 emittiert ein Strahlenbündel 11', 12' und unterscheidet sich von der Lichtquelle 1 nur in ihrer Abstrahlcharakteristik. Außerdem ist auch eine kontinuierliche Emission möglich. Das sich aus der Abstrahlcharakteristik ergebende Strahlenbündel 11', 12' leuchtet die Empfängerfläche 4 gleichmäßig aus, ohne daß Licht von der Wasseroberfläche 2 reflektiert wird. Die Fassung 5 der Lichtquelle 10 ist mit derjenigen der Lichtquelle 1 identisch, um zu gewährleisten, daß sich von außen kommende Temperaturänderungen gleichermaßen auf die Lichtquellen 1, 10 auswirken. Eine Blende 13 dient einerseits als Schutz für die Lichtquelle 10, andererseits verhindert sie die Reflexion von weiter außen liegenden Randstrahlen der Lichtquelle 10. Die Lichtquellen 1, 10 und der Empfänger 4 sind in einem Gehäuse 14 untergebracht, das so über der auf ölspuren zu überwachenden Wasseroberfläche.2 montiert ist, daß eine Gehäuseunterkante 15 ca. 5 mm über der Wasseroberfläche 2 ist. Bei freifließenden nicht zu turbulenten Gewässern wird die Montage des Gehäuses 14 sinnvollerweise auf einem Schwimmer erfolgen. Bei sehr turbulenten Strömungen, bei denen öl auf der Wasseoberfläche -nicht frei schwimmt, sondern u.U. auch emulgiert vorhanden ist, muß über eine Oberflächenabsaugung das Wasser -in eine Beruhigungsrinne gegeben werden, um eine Abtrennung des öls zu erreichen.The light source 10 emits a beam 11 ', 12' and differentiates differs from the light source 1 only in its radiation characteristics. Besides is also continuous emission possible. That resulting from the radiation characteristics Beams 11 ', 12' illuminate the receiving surface 4 evenly without Light is reflected from the water surface 2. The socket 5 of the light source 10 is identical to that of the light source 1 to ensure that temperature changes coming from outside equally affect the light sources 1, 10 impact. A screen 13 serves on the one hand as protection for the light source 10, on the other hand it prevents the reflection of further outward marginal rays of the light source 10. The light sources 1, 10 and the receiver 4 are housed in a housing 14, which is mounted above the water surface.2 to be monitored for traces of oil, that a housing lower edge 15 is approx. 5 mm above the water surface 2. With free-flowing The assembly of the housing 14 is expediently not too turbulent waters done on a float. In the case of very turbulent flows with oil on the water surface - does not float freely, but may also be present in emulsified form is, the water must -in a calming channel via a surface suction to achieve a separation of the oil.

Die Meßanordnung kann dann auch fest über der so geschaffenen Wasseroberfläche montiert werden, sofern gewährleistet ist, daß der Wasserstand nicht weiter als 10 mm absinkt und nicht mehr als 5 mm ansteigt. Das von der Empfängerfläche 4 Abgegebene Signal wird in einem Vor- J Verstärker, der sich unmittelbar am Gehäuse 14 befindet, verstärkt, so daß ein störsicheres Signal zum MeßverstErker übertragen werden kann. Die Auftrennung in Meß- und Vergleichsanteil, bzw. die Erzeugung des Meßsignals als 0...20 mA-Signal erfolgt im eigentlichen Verstärker, der unabhängig vom Meßkopf an beliebiger Stelle montiert werden kann.The measuring arrangement can then also be fixed over the water surface created in this way be installed, provided that it is guaranteed that the water level does not exceed 10 mm falls and does not rise more than 5 mm. That given off by the receiving area 4 Signal is in a pre-J Amplifier that is directly on the Housing 14 is, amplified, so that an interference-free signal to the amplifier can be transferred. The separation into measurement and comparison parts, or the generation of the measuring signal as a 0 ... 20 mA signal takes place in the actual amplifier, which is independent can be mounted at any point by the measuring head.

Mit einer Anordnung dieser Art, wobei der Meßkopf auf einem Schwimmer montiert war, gelang es, in einem frei fließenden Gerinne eines KUhlwasserauslaufes ölspuren von weniger als 0,5 Vol.ppm sicher zu erfassen.With an arrangement of this type, the measuring head on a float was installed, it succeeded in a free-flowing channel of a cooling water outlet Reliably detect traces of oil of less than 0.5 vol.ppm.

Zeichn.Sign.

Claims

P atent claims arrangement for continuous metrological acquisition of pollutants, especially traces of oil on water in the case of a light source Radiation thrown on the water surface is reflected and in a receiver is detectable, characterized by the use of two above the observed Water surface (2) fixed light sources (1, 10), the emission of which in one case directed at a predetermined angle against the water surface (2) and from there in the direction of the receiver (4) is reflected, whereas the emission of the second light source (10) is directed directly towards the receiver (4), wherein this receiver (4) is extensive.

2. Arrangement according to claim l, characterized in that the light sources (1, 10) two infrared light-emitting diodes are used, which differ in their radiation characteristics distinguish between the reflected and the directed directly at the receiver The bundle of rays optically have the same extent on the receiver.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the Light source (1) whose radiation is reflected from the water surface into the receiver (4) is, is pulsed and the radiation from the other light source (wo) whose signal is im Receiver (4) is independent of the reflective properties of the water surface and consequently to compensate for changes in the radiator, receiver or Evaluation unit is to be used, depending on the ambient conditions of the measuring Arrangement, either continuously or also pulsed is emitted.

X. Arrangement according to claim 1, characterized in that the receiver (4) is curved in at least one axial direction and is made up of a plurality of photoelectric Individual receivers, which are optically connected in parallel.