DE3507147A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der sichttiefe waessriger loesungen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum messen der sichttiefe waessriger loesungen

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    • G01N2201/0696—Pulsed

Description

  • Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Sichttiefe wäßriger Lösungen, bei dem künstliches Licht in die Lösung gestrahlt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
  • Die Sichttiefe wäßriger Lösungen wird bisher nach der DIN-Methode ermittelt. Hierbei benutzt man einen Zylinder, auf dessen lichtdurchlässigen Boden sich ein Fadenkreuz befindet, das von unten beleuchtet wird.
  • Zum Messen der Sichttiefe einer wäßrigen Lösung füllt man den Zylinder mit dieser wäßrigen Lösung, bis das Fadenkreuz zu verschwinden beginnt bzw. gerade noch sichtbar ist. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Zylinder bildet die Sichttiefe. Diese Art der Sichttiefenmessung ist umständlich in der Handhabung und unterliegt subjektiven Beurteilungskriterien, weil optisch-visuell gearbeitet wird und verschiedene Personen die Sichttiefe anders erfassen oder beurteilen und sogar ein und dieselbe Person an verschiedenen Tagen oder zu verschiedenen Tageszeiten unterschiedliche Meßergebnisse ermittelt. Mit der DlN-Methdde werden dementsprechend keine exakt reproduzierbaren Meßwerte ermittelt. Hinzu kommt, daß wegen der Höhe des Meßzylinders die Sichttiefenmessung auf eine Sichttiefe von 1 m begrenzt ist. Schließlich haftet der DIN-Methode auch der Nachteil an, daß die Messungen durch die Helligkeit der Umgebung, in der die Messung durchgeführt wird, beeinträchtigt werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sichttiefe wäßriger Lösungen einfach, schnell, objektiv bzw.
  • reproduzierbar und unbeeinflußt von Fremdlichtquellen ermitteln zu können.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als künstliches Licht Infrarot-Licht bzw. IR-Licht verwendet, von in der Lösung befindlichen Trübungsteilchen reflektiertes Licht gemessen und aus den so gewonnenen Meßwerten die Sichttiefe berechnet wird. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Sichttiefe wäßriger Lösungen anhand deren Trübung zu ermitteln. Es wurde gefunden, daß die Sichttiefe einer wäßrigen Lösung deren Trübung umgekehrt proportional ist. Dementsprechend besteht ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen der Trübung einer Lösung und deren Sichttiefe. Diese Erkenntnis macht sich die vorliegende Erfindung zunutze.
  • Vorzugsweise wird erfindungsgemäß das Infrarot-Licht pulsierend ausgestrahlt, wodurch sich Meßfehler aufgrund störender Einflüsse von anderen Lichtquellen sehr gut ausschalten und vermeiden lassen.
  • Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine flüssigkeitsdicht gekapselte Tauchsonde aufweist, welche an einem Ende mit einer Infrarot-Lichtquelle und einem Linsknsystem für aufzufangendes reflektiertes IR-Licht versehen ist. Eine derartige Tauchsonde kann unmittelbar in die zu untersuchende Lösung bzw. Flüssigkeit eingetaucht werden, so daß die umständliche Handhabung der DIN-Methode, nämlich das Abfüllen von Proben, überflüssig ist. Es kann unabhängig von der Tiefe der Lösungsflüssigkeit gemessen werden, ebenso wie man nicht die Eintauchtiefe der Tauchsonde in die zu untersuchende Flüssigkeit beachten muß. Dadurch ist man in der Lage, die Sichttiefenmessung mit einem tragbaren und einfach zu handhabenden Gerät durchzuführen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Vorzugsweise sind die IR-Lichtquelle und das Linsensystem für das zum Messen aufzufangende reflektierte Licht an einem Ende der Tauchsonde derart nebeneinander angeordnet, daß sich die Strahlachse der Lichtquelle und die Längsachse des Linsensystems außerhalb der Tauchsonde schneiden. Auf diese Weise erhält man besonders gute Meßwerte, weil die Messung ohne Hintergrundsbeeinflußung durchgeführt werden kann, d.h.
  • auch beispielsweise in sehr flachen Proben oder Behältern, weil der Boden und/oder die Seitenwand des Behälters keine störenden Reflektionen hervorrufen, ebenso wenig wie Fremdlichtquellen wie Tageslicht das Meßergebnis beeinträchtigen.
  • Ist die IR-Lichtquelle ein IRED-Pulsstrahler bzw. ein Infrarot-Lichtemissionsdioden-Pulsstrahler, so kann man unerwünschte Einflüsse von Fremdlicht auf das Meßergebnis besonders gut ausschalten und dementsprechend besonders genaue und reproduzierbare bzw.
  • objektive Meßwerte erzielen.
  • Sind der Lichtquelle eine Referenzzelle und ein Referenzverstärker zugeordnet bzw. vorgeschaltet, können Intensitätsschwankungen des Pulsstrahlers aufgrund von Spannungs- oder Temperaturschwankungen ausgeglichen werden, so daß man die Strahlungsintensität der IR-Lichtquelle auf einem gleichmäßigen Niveau halten kann. Dadurch ist eine hohe Kalibrierkonstanz gewährleistet.
  • Durch die Erfindung ist es in besonders einfacher Weise möglich, die Sichttiefenmessung wäßriger Lösungen an Ort und Stelle und ohne aufwendige Laborgeräte vorzunehmen, obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für Labormessungen geeignet ist.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der Sichttiefe wäßriger Lösungen unter Verwendung von in die Lösung gestrahltem künstlichen Licht schematisch dargestellt.
  • Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Tauchsonde 1 und einem Steuer- und Ablesegerät 2, die mittels eines elektrischen Kabels 3 untereinander verbunden sind.
  • Die Tauchsonde 1 weist ein flüssigkeitsdicht gekapseltes Gehäuse 4 auf, das an einem Ende in der dort befindlichen Stirnwand 5 oder dahinter eine IR-Lichtquelle 6 und ein Linsensystem 7 enthält.
  • Die IR-Lichtquelle 6 ist ein elektrisch gesteuerter Pulsstrahler, der über eine Leitung 8 mit dem Kabel 3 und damit mit dem Gerät 2 verbunden ist. Der IR-Lichtquelle 6 sind in Reihe ein Referenzverstärker 9 und eine Referenzzelle 10 vorgeschaltet, um Schwankunen in der Energieversorgung auszugleichen. Sie sind über eine weitere elektrische Leitung 11 mit dem Kabel 3 und damit mit dem Gerät 2 verbunden.
  • In der Tauchsonde 1 ist hinter dem Linsensystem 7 eine Meßzelle 12 angeordnet, die mit einem Verstärker 13 über eine elektrische Leitung 14 verbunden ist. Der Verstärker 13 ist über eine weitere elektrische Leitung 15 mit dem Kabel 3 und dadurch mit dem Gerät 2 elektrisch verbunden.
  • Der Boden 5 der Tauchsonde 1 ist als durchsichtige Platte ausgebildet, in bzw. hinter der der Pulsstrahler 6 und das Linsensystem 7 angeordnet sind. Der Pulsstrahler 6 ist dabei derart schräg gestellt, daß seine Strahlachse 16 die optische Längsachse 17 des Linsensystems 7 unter einem Winkel von etwa 30° schneidet. Die Längsachse 17 des Linsensystems 7 liegt achsparallel zur Längsachse der Tauchsonde 1.
  • Die vom Pulsstrahler 6 ausgesandten Lichtimpulse 18 werden innerhalb eines Kegels 19 von dort befindlichen Trübungsteilchen der zu untersuchenden Flüssigkeit in Richtung des Linsensystems 7 reflektiert. Die Reflexionswerte gelangen über das Kabel 3 in das Anzeige-und Ablesegerät 2.
  • Das Anzeige- und Ablesegerät 2 enthält die Meßelektronik und eine elektrische Energiequelle, die hier im einzelnen nicht dargestellt sind.
  • Das Gerät 2 hat ein kastenförmiges Gehäuse 23, das eine digitale Anzeige 20 und einen Druckknopf 21 aufweist, der gedrückt wird, damit auf der Anzeige 20 die gemessene Sichttiefe erscheint.
  • Mit der Vorrichtung kann man die Sichttiefe in einem Bereich von 0,1 bis 10 m genau und objektiv reproduzierbar messen.

Claims (10)

  1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Messen der Sichttiefe wäßriger Lösung bei dem künstliches Licht in die Lösung gestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als künstliches Licht Infrarot-Licht (IR-Licht) verwendet, von in der Lösung befindlichen Trübungsteilchen reflektiertes Licht gemessen und aus den so gewonnenen Meßwerten die Sichttiefe berechnet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das IR-Licht pulsierend ausgestrahlt wird.
  3. 3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine flüssigkeitsdicht gekapselte Tauchsonde (1) aufweist, die an einem Ende mit einer IR-Lichtquelle (6) und einem Linsensystem (7) für aufzufangendes reflektiertes IR-Licht versehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchsonde (1) wenigstens eine Meßzelle (12) und einen Meßverstärker (13) für das in das Linsensystem (7) fallende reflektierte IR-Licht enthält.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchsonde (1) eine Referenzzelle (10) und einen Referenzverstärker (9) für die IR-Lichtquelle (6) enthält.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Lichtquelle (6) ein IRED-Pulsstrahler (Infrarotlichtemissionsdiode) ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Lichtquelle (6) und das Linsensystem (7) am einen Ende der Tauchsonde (1) nebeneinander derart angeordnet sind, daß sich deren Strahlachse (16) und deren Längsachse (17) außerhalb der Tauchsonde (1) schneiden.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittwinkel zwischen der Strahlachse (16) der IR-Lichtquelle (6) und der Längsachse (17) des Linsensystems (7) von etwa 20° bis etwa 60° beträgt.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlachse (16) der IR-Lichtquelle (6) in einem Winkel von etwa 30" und die Längsachse (17) des Linsensystems (7) parallel zur Längsachse der Tauchsonde (1) verläuft.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Tauchsonde (1) ein Ablese- und Anzeigegerät (2) mit elektrischer Stromquelle angeschlossen ist.
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