DE3020168A1 - Vorrichtung zum messen der konzentration von in fluessigkeiten enthaltenem oel - Google Patents
Vorrichtung zum messen der konzentration von in fluessigkeiten enthaltenem oelInfo
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Description
Vorrichtung zum Messen der Konzentration von in Flüssig—
keiten enthaltenem Öl.;'
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen
der Konzentration von in Flüssigkeiten enthaltenem Öl, deren
~5 SträfilTrn"gsqUeTre~~ÖT^ü^
Strahlung_in die Flüssigkeit sendet und die mindestens einen
Detektor enthält, der das der Ölkonzentration proportionale
Fluoreszenzlicht empfängt.
Derartige Vorrichtungen zum Messen der Konzentration von
in Flüssigkeiten enthaltenem Öl sind bekannt. Bei einer in der deutschen Offenlegungsschrift 26 57 851 beschriebenen
Vorrichtung ist je ein Lichtleiter zwischen der Anordnung
"UV-Strahlung aussendende Quelle-Detektor" und der Meßsteile
vorgesehen. Beide Lichtleiter verlaufen nebeneinander gemeinsam in einem Schutzrohr, das lösbar an dem Gehäuse der
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ORIGINAL INSPECTED
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Strahlungsquelle ,befestigt ist..- Bei dieser Anordnung treten,
infolge zu kleinem' Ct, erhebliche optische Verlust auf t insbesondere wird die sehr schwache Fluoreszenzstrahlung
in dem UV-Wellenleiter geschwächt. Daher ist eine hohe Meßempfindlichkeit!(imit
diesem Gerät nicht zu erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Betriebsmeßeinrichtung
herzustellen, mit der eine große Meßempfindlichkeit von
kleiner, gleich 0,1 ppm erreichbar ist.
Die erfindungsgeraäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin,
daß der mit Wechselspannung einer bestimmten Frequenz betriebene Ultraviolett-Strahler und der für Fluoreszenzlicht
empfindliche Detektor auf einer gemeinsamenAchse, von der zu messenden Flüssigkeit in möglichst geringem Abstand
entfernt, angeordnet sind und die anregende UV-Strahlung gut gebündelt fast senkrecht in diese Flüssigkeit eindringt.
Besonders vorteilhaft ist es, den UV-Strahler mit einer bestimmten, aber vom Netz unabhängigen Frequenz zu betreiben.
Der UV-Strahler ist zweckmäßig mit einem Hohlspiegel, einer
Sammellinse oder beiden angeordnet. Das zylinderförmig ausgebildete Betriebsmeßgerät ist gegenüber der Flüssigkeit
durch ein, für ultraviolette Strahlung durchlässiges Schutzglas dicht abgetrennt. Es ist weiterhin zweckmäßig, den Fluoreszenzlicht-Detektor
so zwischen dem Ultraviolett-Strahler und dem Schutzglas anzubringen, daß er sich möglichst nahe an
der Flüssigkeit befindet. Hierdurch erreicht man eine hohe Meßempfindlichkeit (quadratisches Abstandsgesetz). Es ist
jedoch auch möglich, den Detektor ringförmig auszubilden, wobei dieser das von dem UV-Strahler erzeugte Strahlenbündel
ringförmig umgibt. Auch in diesem Fall ist es zweckmäßig,
den Detektor möglichst nahe an dem Schutzglas und damit an der Flüssigkeit anzuordnen.
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Da Spannungs- und/oder Temperarturschwankungen Detektoren
und Strahlungsqueilen oft beeinflussen, ist es zweckmäßig,
eine Kompensation derart vorzunehmen, daß ein Teil der ultravioletten
Strahlung einer opto-elektronischen Referenzempfängerbaueinheit zugeführt wird. In dieser Baueinheit
formt ein Strahlungswandler die UV-Strahlung in Licht um,
das in demselben Teil des Spektrums, wie das von dem Öl
erzeugte Fluoreszenzlicht liegt. Ein zweiter Detektor nimmt
dieses Licht auf. Es ist jedoch auch möglich, es dem ersten Detektor zusätzlich zuzuführen. In letzterem Fall muß in
den Referenzzweig ein Chopper o. dgl. eingefügt werden,
um den Lichtstrom zu modulieren. Die Modulationsfrequenz
soll dabei von der Frequenz verschieden sein, die die UV-Strahlung selbst besitzt. Hierdurch ist es möglich, die
-J5 Referenz- und Meßsignale in nachfolgenden elektronischen
Schaltungen zu trennen und entsprechend auszuwerten (Elektronische
Weiche, Quotientenbildner).
In den Fig. 1 und 2 sind zwei erfindungsgemäße Anordnungen
im Schnitt dargestellt.
Zu Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt: Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich ein Quecksilber-Niederdruckstrahler
2. Der die ultraviolette Strahlung aussendende Strahlerteil 3 ist zusammen mit einem Hohlspiegel 4
angeordnet. Am oberen Ende des Niederdruckstrahlers 2 befindet
sich sein Wechselspannungsanschluß 5. Die von dem Strahlerteil
3 ausgehende ultraviolette Strahlung wird von dem Hohlspiegel 4 zu einem Bündel 6 zusammengefaßt, das nahezu senkrecht
in die Flüssigkeitobe 7 eintritt. Um sicher - zu stellen,
daß nur ultraviolette Strahlen in die Flüssigkeit gelangen, ist zwischen dem Hohlspiegel 4 und der Flüssigkeit ein Filter
vorgesehen, das nur ultraviolette Strahlen durchlaßt. Die von dem Strahler ausgehende UV-Strahlung 6 regt das in der
Flüssigkeit 7 vorhandene Öl 9 zur Fluoreszenz an. Ein Teil
des entstehenden Fluoreszenzlichtes 11 gelangt auf den
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Strahlungsempfänger 10, ζ. B. auf einen für das Fluoreszenzlicht besonders hoch empfindlichen Silizumdetektor. Um sicher zu
- stellen daß der Detektor 10 nur Fluoreszenzlicht empfängt, ist vor diesem ein Kantenfilter 12 vorgesehen, Dieses absorbiert
die von der Flüssigkeitsoberfläche reflektierte UV-Strahlung.
Über eine Verbindungsleitung 13 ist der Detektor 10 mit
der elektronischen Auswerteeinrichtung 14 verbunden. Diese kann in verschiedenen Ebenen des Gehäuses 1 angeordnet sein.
Vom Ausgang 15 gelangt das Meßsignal zur Anzeige oder zur
weiteren Verarbeitung.
Um eine von den jeweiligen Betriebsbedingungen unabhängige Anzeige sicherzustellen, ist eine opto-elektronische Referenzempfängerbäueinheit
16 vorgesehen, die ebenfalls mit der Elektronik 14 verbunden ist. Über einen Strahlenkanal 17
wird ein Teil der UV-Strahlung 6 unmittelbar der opto-elektronischen
Referenzempfänger-Baueinheit 16 zugeführt. Diese
besteht aus einem Farbglas 19, einem Detektor 20, einem Graufilter bzw. einer Blende 21 und einem Filter 18, das
nur ultravioletten Strahlen durchläßt. In dem Farbglas 19 (Strahlungswandler) regt das durchgelassene ultraviolette
Licht Fluoreszenz an. Vor dem Detektor 20 ist noch ein Graufilter oder eine Blende 21 angeordnet. Durch dieses Graufilter
oder diese Blende besitzen das Meßsignal, und das Referenzsignal etwa die gleiche Größe, was für die weitere
Signalverarbeitung besonders günstig ist (Quotientenbildung).
Die vorstehend beschriebene Anordnung kompensiert Spannungs-
und Temperaturschwankungen, die das Meßsignal verfälschen wurden. Bei extremen Einsatzbedingungen ist es zweckmäßig,
im Gehäuse 1 eine Heizwicklung 22 vorzusehen. Die Temperatur kann damit auf einen konstanten Wert, der über der maximalen
auftretenden Umgebungstemperatur liegen muß, eingeregelt 35
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werden. Außerdem ist es zweckmäßig, den Referenzempfänger in der gleichen Ebene anzuordnen, in der auch der Meßdetektor
vorgesehen ist. Bei Verwendung eines Kunststoffspiegels 4
ist ein zur Wärmeabfuhr geeignetes Element 23 einzufügen, da sonst die Wärme (1500C) den Spiegel zerstört.
Statt des zentral angeordneten Meßdetektors 10 kann auch
ein, wie gestrichelt angedeutet, ringförmiger Detektor 24 vorgesehen sein. Ebenso kann statt des zentral angeordneten
Strahlerteiles 3 ein ringförmiger UV-Strahler mit dem ringförmigen Detektor 24 vertauscht werden. Gegenüber der Flüssigkeit
und Strahler und Detektorteil durch eine Quarzschutzscheibe 25 abgedichtet. Diese Scheibe kann als Sammellinse
geschliffen sein, um eine Sammlung der UV-Strahlung bzw.
des Fluoreszenzlichts zu erreichen.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt.
Diese Anordnung benötigt nur einen Detektor. Die vom UV-Strahler 3ausgehende Strahlung gelangt, so wie im ersten
Ausführungsbeispiel beschrieben, in die Flüssigkeit 7, über
den Kanal 17 in den Filter 18, das Farbglas 19 und die Blende
(Graufilter) 21, von wo aus sie über einen Chopper 27 und
einen Lichtleiter 26 auf den Meßsignaldetektor 10 einwirkt. Da das Meßsignal eine vom Referenzsignal unterschiedliche
Frequenz besitzt, ist es möglich, beide durch elektronische
Schaltungen (Weiche, Austastschaltungen etc.) wieder voneinander
zu trennen, in einen Quotientengeber einzuspeisen und auszuwerten.
Statt des in Fig. 2 dargestellten Meßdetektors 10, kann
auch ein Meßdetektor verwendet Werden, der zwei lichtempfindliche Flächen besitzt bzw. der aus zwei Detektoren besteht,
deren lichtempfindlichen Flächen in entgegengesetzter Richtung
angeordnet sind. Vor den beiden Detektorflächen sind, wiederum
entsprechend Fig. 1, Filter, Blende, optische Wandler usw.
angebracht. Vor dem Referenzdetektor muß eine Chopperscheibe
o.a. die Strahlung modulieren.
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Leerseite
Claims (8)
1.) Vorrichtung zum Messen der Konzentration von in Flüssigkeiten enthaltenem Öl, deren Strahlungsquelle öl
zur Fluoreszenz anregende ultraviolette Strahlung in die Flüssigkeit sendet und die mindestens einen Detektor enthält,
der das der Ölkonzentration.prpportionale Fluoreszenzlicht
empfängt, dadurch gekennzeichnetf daß der mit
Wechselspannung einer bestimmten Frequenz betriebene Ultraviolett-Strahler {3) und der für Fluoreszenzlicht
empfindliche Detektor (10 bzw. 24) auf einer gemeinsamen Achse, von der zu messenden Flüssigkeit in möglichst geringem
Abstand entfernt, angeordnet sind und die anregende UV-Strahlung gut gebündelt fast senkrecht in diese eindringt.
2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß-der.. Ultraviolett-Strahler (3) mit einer von der Netzfrequenz
abweichenden Frequenz betrieben wird.
3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraviolett-Strahler (3) zusammen
mit einem Hohlspiegel (4) und einem nur UV-Strahlung durchlässigen
Filter (8) angeordnet ist.
4. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ultraviolett-Strahler (3) zusammen mit einem Filter (8), Hohlspiegel (4) und/oder einer Sammellinse
angeordnet ist.
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5. Meßvorrichtung nach einem.oder mehreren der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraviolettstrahler
(3) mit einem nur für UV-Strahlung durchlässigen Filter (8) und der für Fluoreszenzlicht empfindliche Detektor
(10) mit einem nur für sichtbares Licht durchlässigen Kantenfilter
(12) versehen und auf einer Achse hintereinander angeordnet sind.
6. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (.24) kreisringförmig
ausgebildet ist und das von dem Hohlspiegel (4) erzeugte Strahlenbündel (6) kreisringförmig umgibt.
7. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der An-r
sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler
(3) und der Detektor (10, 24) gegen die umgebende Flüssigkeit mittels einer für UV-Strahlung durchlässigen Schutzscheibe
abgedichtet sind.
* 20
8. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzscheibe
(25) als Sammellinse ausgebildet ist.
9. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
l bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der von dem Strahler (3) erzeugten UV-Strahlung einer opto-elektronischen Referenzempfängerbaueinheit (16) zugeleitet wird.
10. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Detektoren mit den nicht lichtempfindlichen Flächen aufeinander
befestigt sind.·
11. Meßvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Ultraviolett-Strahler (3)
% und dem Referenzdetektor (20) ein nur UV-Strählung durchlässiges
Filter (18), ein UV-Strahlung in Licht wandelndes
'*■- Farbglas (19) und ein Graufilter bzw. eine Blende (21) vorgesehen
sind. 130 0 49/03 2 S
511/80 "*-*" *" -^-^ 13. 05. 1980
• . "·■ * 12. .Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische
Auswerteexnriehtung des Meß- und Referenzsignals in dem
der Flüssigkeit abgewandten Teil des Gehäuses (1) angeordnet ist.
der Flüssigkeit abgewandten Teil des Gehäuses (1) angeordnet ist.
13. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der
von dem Ultraviolett-Strahler (3) erzeugten und in Licht gewandelten Strahlung unter Zwischenschaltung eines Choppers
(27) dem Meßdetektor (10) zugeführt wird.
14. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß- und
Referenzsignal einem Quotientenbildner zugeführt wird.
15. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Quecksilberniederdruckstrahler ringförmig ausgebildet und der
Meßdetektor in seinem Mittelpunkt angeordnet ist.
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Owner name: EUR-CONTROL REGELTECHNIK GMBH, 4630 BOCHUM, DE |
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