EP4449097A1 - Kalibrierstandard, sensoranordnung und verwendung - Google Patents

Kalibrierstandard, sensoranordnung und verwendung

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EP4449097A1
EP4449097A1 EP22821886.3A EP22821886A EP4449097A1 EP 4449097 A1 EP4449097 A1 EP 4449097A1 EP 22821886 A EP22821886 A EP 22821886A EP 4449097 A1 EP4449097 A1 EP 4449097A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
sensor
housing
wavelength
praseodymium
Prior art date
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Pending
Application number
EP22821886.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Bayer
Thilo Krätschmer
Felicia Seichter
Joachim BOLLE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG filed Critical Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Publication of EP4449097A1 publication Critical patent/EP4449097A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
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    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
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    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/13—Standards, constitution

Definitions

  • the invention relates to a calibration standard for adjusting, calibrating and/or for carrying out a functional check of an optical sensor, a sensor arrangement and a use.
  • the sensor is a fluorescence sensor.
  • the medium When measuring fluorescence, the medium is usually irradiated with short-wave excitation light (transmitted light) and the longer-wave fluorescent light (received light) generated by the medium is detected, which is generated as a function of the concentration of the species to be measured.
  • the fluorescence sensor includes a light source and a receiver. The light source emits transmitted light, the receiver receives received light.
  • Such a fluorescence sensor must be subjected to a functional test and/or calibrated at regular intervals.
  • a functional test In the case of liquid measuring devices, either corresponding standard liquids or solid bodies with a defined fluorescence can be used for this purpose. It is of central importance that the emitted fluorescence intensity of the standard is stable to environmental influences, aging and the stimulating UV radiation.
  • Solid state standards available on the market often contain organic material, e.g. based on PMMA. This results in a strong degradation of the fluorescence signal, which is caused by the exciting UV radiation.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages described.
  • a calibration attachment for adjusting, calibrating and/or for carrying out a functional check of an optical sensor, which is designed to measure at least one measured variable in a medium using light, the sensor for emitting transmitted light of at least one wavelength in the range of 200 -450 nm is configured, comprising a housing; and a body; which is arranged in the housing, wherein the body comprises praseodymium, and wherein the body emits light with a different, in particular longer, wavelength after excitation with the transmitted light, in particular by absorption of the transmitted light.
  • the sensor is a fluorescence sensor, for example, where fluorescence can be defined as the emission of light with one wavelength resulting from the absorption of light with a different, in particular shorter, wavelength.
  • the praseodymium which is covered by the body must either be located on the surface of the body, or the body itself is essentially transparent for the excitation wavelength, ie the transmitted light.
  • a solid-state standard was invented for checking the measurement accuracy, the functions and the possibility of recalibrating or adjusting fluorescence sensors, which provides a suitable fluorescence measurement value that is significantly more stable to aging, environmental influences and the excitation radiation than previously available concepts.
  • the task is solved by using praseodymium. It is a sufficiently strong fluorescence signal in the wavelength range from
  • the fluorescence intensity in the measurement area does not change at all or only very little under the following influences:
  • a body comprising cerium, silver, lead, cobalt, manganese, nickel, neodymium, samarium or zinc can also be used.
  • the body is a glass body.
  • the glass body is doped with praseodymium.
  • One embodiment provides that praseodymium or a praseodymium compound, in particular praseodymium oxide, is added to a glass-forming material and a glass converter material, and this mixture is heated to form glass in order to obtain the glass body by solidification.
  • the glass body is doped by ion exchange.
  • praseodymium or a praseodymium compound in particular praseodymium oxide
  • praseodymium or the praseodymium compound is brought into a glass melt as particles, crystals, agglomerates or the like.
  • praseodymium or the praseodymium compound is sintered into the glass melt, or praseodymium or a praseodymium compound is further Melted glass melted.
  • the glass body is formed by fusing two glasses, one of which is a non-staining glass and the other colored glass comprising praseodymium or a praseodymium compound, particularly praseodymium oxide.
  • the glass body comprises a glass-ceramic and/or partially crystalline material.
  • the body is a plastic body.
  • a praseodymium-containing compound is added to the glass or plastic body, so the claimed praseodymium also includes praseodymium-containing compounds in one embodiment.
  • One embodiment provides that the body is mounted in the housing via a mechanical mount.
  • the body is designed in the shape of a disk or a lens.
  • a sample of the respective glass is placed in a mechanical mount that can be placed on the sensor.
  • the housing includes a receptacle for the sensor.
  • One embodiment provides that the housing is essentially transparent to the transmitted light.
  • the housing includes an opening and the transmitted light impinges on the body through the opening.
  • the object is further achieved by using praseodymium to adjust, calibrate and/or to carry out a functional check of an optical sensor, the sensor being designed to emit transmitted light of at least one wavelength in the range of 200-450 nm.
  • Fig. 4 shows the body with praseodymium.
  • the claimed calibration attachment 50 is suitable for adjusting, calibrating and/or for carrying out a functional check of an optical sensor 100, which is designed to measure at least one measured variable in a medium 5 by means of light, with "light” being transmitted light or received light (see below).
  • the sensor is a fluorescence sensor, which will be discussed first.
  • the sensor in its entirety has the reference number 100 and is shown diagrammatically in FIG. Fig. 2 shows the sensor 100 with its housing 10 and an optical window 7.
  • the sensor 100 is basically suitable for determining the oil-in-water content of a medium 5 or for determining the PAH content in flue gas scrubbing, for example on ships. However, other applications are possible. Worth mentioning here is the measurement of acetylsalicylic acid or the application in food analysis, eg of vitamins or linoleic acid or material differentiation with the help of fluorescent markers.
  • FIG. 1 shows the sensor 100 in measurement mode. The calibration operation is discussed below with respect to FIG.
  • a light source 1 emits transmitted light 8 in the direction of the medium 5.
  • the light source 1 is, for example, an LED that emits light with a wavelength of 200-450 nm, for example 255 nm. It is also possible to use a laser as the light source or to use xenon or Mercury gas discharge lamps (254 nm), if necessary with appropriate frequency filters.
  • the sensor 100 includes a data processing unit 4, for example a microcontroller.
  • the data processing unit 4 controls the light source 1 in such a way that it emits light 8 in the direction of the medium 5 (measuring mode) or
  • Calibration attachment 50 (calibration mode, Fig. 3) sends.
  • the LED 1 is operated with an adjustable current source, for example.
  • the amplitude of the transmitted light is approximately proportional to the operating current of LED 1.
  • the transmitted light 8 impinges on a prism 6 at an angle.
  • the prism 6 is, for example, a right-angled prism.
  • the base points in the direction of the medium 5 to be measured.
  • a first optical path results from the light source 1 to the prism 6.
  • the optical path can also contain one or more lenses or filters.
  • the transmitted light 8 is partly converted into received light 9 in the medium 5 by fluorescence depending on the concentration of the substance to be measured in the medium 5 .
  • the received light 9 takes the path in the direction of the receiver 2 via the prism 6.
  • the receiver 2 is a photodiode which receives the received light 9 at a wavelength of 300-400 nm.
  • the filter F in Fig. 1 filters, for example, at wavelengths of 340-380 nm. In principle, the receiver 9 is able to measure in a wider range, for example from 190-1100 nm.
  • the optical path can also contain one or more lenses or filters.
  • the first and second optical paths are substantially parallel to each other on the non-media side of the prism.
  • the sensor 100 includes a monitor diode 12 which monitors the transmission power of the LED 1 .
  • the sensor 100 includes a temperature sensor 11 that measures the temperature of the light source 1 .
  • Light source 1 , prism 6 and receiver 2 are arranged in a housing 10 .
  • the case is tubular with a diameter of 35-75 mm.
  • the housing 10 includes an optical window 7, which is permeable at least for transmitted light 8 and received light 9, the prism 6 and the window 7 being either cemented, glued, joined together or made from one piece. In one embodiment, the individual components are separate.
  • the distance from light source 1 or receiver 2 to window 7 is about 2-6 cm.
  • the filter or filters are designed as wavelength filters, for example as interference filters.
  • the optical sensor 100 can be adjusted, calibrated and/or carried out for a functional check by means of the calibration attachment 50 .
  • the calibration attachment 50 has a housing 52 which is made of plastic, for example. In principle, the calibration attachment 50 can also be made of a metal such as aluminum or stainless steel.
  • the housing 52 has a receptacle 54 for the sensor 100. The sensor 100 reaches the right place via this and the transmitted light or received light can reach the body 51 via the optical paths from the light source 1. For this purpose, the housing 52 has an opening 55. In principle, a variant without an opening is also possible, in which case the housing 52 must be transparent for the corresponding wavelengths of the light source 1 or after conversion.
  • the body 51 is arranged inside the housing 52 , the body 51 being fastened via a mechanical holder 53 .
  • the body 51 comprises praseodymium.
  • cerium, silver, lead, cobalt, manganese, nickel, neodymium, samarium or zinc can be used. However, the best results were obtained with praseodymium.
  • the body 51 comprising praseodymium emits light with a different, in particular longer, wavelength after excitation with the transmitted light, in particular by absorption of the transmitted light.
  • the body 51 is configured as a glass body, for example.
  • the glass body is made of barium phosphate glass or quartz glass.
  • the glass body is doped with praseodymium.
  • the body is made of plastic.
  • the body is transparent to the emission wavelengths used or to the light converted by fluorescence.
  • the body 51 is disc-shaped or lens-shaped.
  • the basic idea of the present invention also works with fragments or with any shaped part.
  • Fig. 3 thus shows the sensor arrangement 200, comprising the sensor 100 and the calibration attachment 50.

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Abstract

Die Erfindung offenbart einen Kalibrieraufsatz (50) zum Justieren, Kalibrieren und/oder zur Durchführung einer Funktionsüberprüfung eines optischen Sensors (100), der zur Messung zumindest einer Messgröße in einem Medium (5) mittels Licht ausgestaltet ist, wobei der Sensor (100) zum Emittieren von Sendelicht zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 200-450 nm ausgestaltet ist, umfassend ein Gehäuse (52); und einen Körper (51), der im Gehäuse (52) angeordnet ist, wobei der Körper (51) Praseodym umfasst, und wobei der Körper (51) nach Anregung mit dem Sendelicht, Licht mit einer anderen, insbesondere längeren, Wellenlänge emittiert. Die Erfindung offenbart auch eine Sensoranordnung mit einem solchen Kalibrieraufsatz und eine Verwendung desselben.

Description

Kalibrierstandard, Sensoranordnung und Verwendung
Die Erfindung betrifft einen Kalibrierstandard zum Justieren, Kalibrieren und/oder zur Durchführung einer Funktionsüberprüfung eines optischen Sensors, eine Sensoranordnung und eine Verwendung.
Bei dem Sensor handelt es sich um einen Fluoreszenzsensor. Bei der Fluoreszenzmessung bestrahlt man in der Regel das Medium mit einem kurzwelligen Anregungslicht (Sendelicht) und detektiert das vom Medium erzeugte längerwellige Fluoreszenzlicht (Empfangslicht), das in Abhängigkeit der Konzentration der zu messenden Spezies generiert wird. Der Fluoreszenzsensor umfasst dabei eine Lichtquelle und einen Empfänger. Die Lichtquelle sendet Sendelicht, der Empfänger empfängt Empfangslicht.
Solch ein Fluoreszenzsensor muss in regelmäßigen Abständen einer Funktionsprüfung unterzogen werden und/oder kalibriert werden. Hierzu können bei Flüssigkeitsmessgeräten entweder entsprechende Standardflüssigkeiten oder aber Festkörper mit definierter Fluoreszenz verwendet werden. Von zentraler Bedeutung ist hierbei, dass die emittierte Fluoreszenzintensität des Standards stabil gegenüber Umwelteinflüssen, Alterung und der anregenden UV-Strahlung ist.
Bei Flüssigstandards ist sehr schnell eine Alterung festzustellen, bereits nach wenigen Tagen ist eine deutliche Veränderung der Fluoreszenzintensität die Folge. Zudem ist der Umgang mit Flüssigkeiten umständlich.
Am Markt erhältliche Festkörperstandards enthalten oftmals organisches Material z.B. auf PMMA-Basis. Dies hat eine starke Degradation des Fluoreszenzsignals zur Folge, welche durch die anregende UV-Strahlung hervorgerufen wird.
Ebenso ist eine Temperaturstabilität notwendig, was die oben dargelegten Standards ebenso wenig erfüllen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile zu überwinden. Insbesondere soll bei optischen Sensoren eine universelle und vollständige Kalibrierung mit langzeitstabilen Kalibriermitteln durchführbar sein.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kalibrieraufsatz zum Justieren, Kalibrieren und/oder zur Durchführung einer Funktionsüberprüfung eines optischen Sensors, der zur Messung zumindest einer Messgröße in einem Medium mittels Licht ausgestaltet ist, wobei der Sensor zum Emittieren von Sendelicht zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 200-450 nm ausgestaltet ist, umfassend ein Gehäuse; und einen Körper; der im Gehäuse angeordnet ist, wobei der Körper Praseodym umfasst, und wobei der Körper nach Anregung mit dem Sendelicht, insbesondere durch Absorption des Sendelichts, Licht mit einer anderen, insbesondere längeren, Wellenlänge emittiert.
Der Sensor ist beispielsweise ein Fluoreszenzsensor, wobei Fluoreszenz definiert werden kann als die Emission von Licht mit einer Wellenlänge, die sich aus der Absorption von Licht mit einer anderen, insbesondere kürzeren Wellenlänge ergibt.
Das Praseodym welches vom Körper umfasst wird, muss sich dazu entweder an der Oberfläche des Körpers befinden, oder der Körper an sich ist im Wesentlichen transparent für die Anregungswellenlänge, also das Sendelicht.
Für die Überprüfung der Messgenauigkeit, der Funktionen und die Möglichkeit zur Rekalibrierung bzw. Justierung von Fluoreszenzsensoren wurde vorliegend ein Festkörperstandard erfunden, welcher einen geeigneten Fluoreszenzmesswert liefert, der in deutlich höherem Maße stabil gegenüber Alterung, Umwelteinflüssen und der Anregungsstrahlung ist, als bisher verfügbare Konzepte.
Durch die Verwendung von Praseodym wird die gestellte Aufgabe gelöst. Es wird ein ausreichend starkes Fluoreszenzsignal im Wellenlängenbereich von
250-500 nm, insbesondere von 340-380 nm, erzeugt. Aufgrund der Anwendung im UV-Bereich mit Sendelicht von 200-450 nm ist die Stabilität gegenüber dem anregenden UV-Licht besonders kritisch, was in anderen Wellenlängenbereichen wie dem Infraroten weniger bedeutend ist. Wie sich bei der Verwendung von Praseodym herausgestellt hat, ändert sich die Fluoreszenzintensität im Messbereich unter folgenden Einflüssen gar nicht bzw. nur sehr wenig:
■ Mehrtägige Bestrahlung mit dem Anregungslicht des Fluoreszenz-Messgeräts
■ Temperaturänderungen im Bereich -10 °C bis +80 °C
■ Luftfeuchtigkeitsänderungen
■ Lagerung über mehrere Jahre
Wie erwähnt ergeben sich mit Praseodym die besonderen Eigenschaften. Bei abgemilderten Stabilitätskriterien kann auch ein Körper umfassend Cer, Silber, Blei, Cobalt, Mangan, Nickel, Neodym, Samarium oder Zink verwendet werden.
Die besten Ergebnisse ergeben sich aber mit Praseodym.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei dem Körper um einen Glaskörper handelt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Glaskörper mit Praseodym dotiert ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass Praseodym oder eine Praseodymverbindung, insbesondere Praseodymoxid, einem Glasbildnerwerkstoff und einem Glaswandlerwerkstoff beigemengt wird, und dieses Gemenge zur Glasbildung erhitzt wird, um den Glaskörper durch Erstarren zu erhalten.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Glaskörper durch lonenaustausch dotiert wird.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass Praseodym oder eine Praseodymverbindung, insbesondere Praseodymoxid, als Partikel, Kristalle, Agglomerate o.ä. in eine Glasschmelze gebracht wird, insbesondere wird Praseodym oder die Praseodymverbindung in die Glasschmelze eingesintert, oder Praseodym oder eine Praseodymverbindung wird weiter in die Glasschmelze eingeschmolzen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass Glaskörper entsteht durch Verschmelzen zweier Gläser, wobei eines der beiden ein nicht-färbendes Glas ist und das andere gefärbtes Glas, umfassend Praseodym oder eine Praseodymverbindung, insbesondere Praseodymoxid, ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Glaskörper ein glaskeramisches und/oder teilkristallines Material umfasst.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei dem Körper um einen Kunststoffkörper handelt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass dem Glas- oder Kunststoffkörper eine praseodymhaltige Verbindung beigemengt ist, das beanspruchte Praseodym umfasst in einer Ausgestaltung also auch praseodymhaltige Verbindungen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Körper über eine mechanische Halterung im Gehäuse gelagert ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Körper scheibenförmig oder linsenförmig ausgestaltet ist.
Für die Verwendung als Festkörperstandard wird eine Probe des jeweiligen Glases entweder in Form einer Scheibe oder einer linsenähnlichen Schmelzperle in eine mechanische Fassung gebracht, welche auf den Sensor gesteckt werden kann.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuse eine Aufnahme für den Sensor umfasst.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuse im Wesentlichen transparent ist für das Sendelicht.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuse eine Öffnung umfasst und Sendelicht durch die Öffnung auf den Körper trifft.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Sensoranordnung, umfassend zumindest eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle Sendelicht zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 200-450 nm emittiert; zumindest einen Empfänger, der zum Empfang von Empfangslicht mit einer größeren Wellenlänge als das Sendelicht, insbesondere mit einer Wellenlänge von 250-500 nm, ausgestaltet ist; und einen Kalibrieraufsatz wie oben beschrieben, wobei das vom Körper emittierte Licht das Empfangslicht bildet.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch die Verwendung von Praseodym zum Justieren, Kalibrieren und/oder zur Durchführung einer Funktionsüberprüfung eines optischen Sensors, wobei der Sensor zum Emittieren von Sendelicht zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 200-450 nm ausgestaltet ist.
Dies wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert.
Fig. 1 zeigt den beanspruchten Sensor im symbolischen Querschnitt.
Fig. 2 zeigt den beanspruchten Sensor.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Kalibrieraufsatz.
Fig. 4 zeigt den Körper mit Praseodym.
In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Der beanspruchte Kalibrieraufsatz 50 ist geeignet zum Justieren, Kalibrieren und/oder zur Durchführung einer Funktionsüberprüfung eines optischen Sensors 100, der zur Messung zumindest einer Messgröße in einem Medium 5 mittels Licht ausgestaltet ist, wobei es sich bei „Licht“ um Sendelicht bzw. Empfangslicht handelt (siehe unten). Bei dem Sensor handelt es sich um einen Fluoreszenzsensor, worauf zunächst eingegangen werden soll. Der Sensor in seiner Gesamtheit hat das Bezugszeichen 100 und ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Fig. 2 zeigt den Sensor 100 mit seinem Gehäuse 10 und einem optischen Fenster 7. Der Sensor 100 ist grundsätzlich geeignet zur Bestimmung des Öl-in-Wasser- Gehalts eines Mediums 5 oder zur Bestimmung des PAK-Gehalts bei der Rauchgaswäsche zum Beispiel auf Schiffen. Andere Anwendungen sind aber möglich. Zu nennen ist hier etwa die Messung von Acetylsalicylsäure oder die Anwendung in der Lebensmittelanalyse, z.B. von Vitamine oder Linolsäure oder Matenalunterscheidung mit Hilfe von Fluoreszenzmarkern.
Fig. 1 zeigt den Sensor 100 im Messbetrieb. Auf den Kalibrierbetrieb wird unten in Bezug zu Fig. 3 eingegangen.
Eine Lichtquelle 1 sendet Sendelicht 8 in Richtung des Mediums 5. Die Lichtquelle 1 ist beispielsweise eine LED, die Licht mit einer Wellenlänge von 200-450 nm aussendet, beispielsweise 255 nm. Ebenso möglich ist ein Laser als Lichtquelle zu verwenden oder Xenon- bzw. Quecksilber-Gasentladungslampen (254 nm), gegebenenfalls mit entsprechenden Frequenzfiltern.
Der Sensor 100 umfasst eine Datenverarbeitungseinheit 4, beispielsweise einen Microcontroller. Die Datenverarbeitungseinheit 4 steuert die Lichtquelle 1 so an, dass diese Sendelicht 8 in Richtung Medium 5 (Messbetrieb) bzw.
Kalibrieraufsatz 50 (Kalibrierbetrieb, Fig. 3) sendet. Die LED 1 wird beispielsweise mit einer einstellbaren Stromquelle betrieben. Die Amplitude des Sendelichts ist näherungsweise proportional zum Betriebsstrom der LED 1.
Das Sendelicht 8 trifft unter einem Winkel auf einem Prisma 6 auf. Das Prisma 6 ist beispielsweise ein rechtwinkliges Prisma. Die Basis zeigt in Richtung des zu messenden Mediums 5. Es ergibt sich ein erster optischer Pfad von Lichtquelle 1 zum Prisma 6. Der optische Pfad kann auch ein oder mehrere Linsen oder Filter enthalten.
Das Sendelicht 8 wird teilweise im Medium 5 durch Fluoreszenz in Abhängigkeit der Konzentration des zu messenden Stoffs im Medium 5 in Empfangslicht 9 umgewandelt. Das Empfangslicht 9 nimmt den Weg in Richtung Empfänger 2 über das Prisma 6. Der Empfänger 2 ist eine Photodiode, welche das Empfangslicht 9 bei einer Wellenlänge von 300-400 nm empfängt. Das Filter F in Fig. 1 filtert beispielsweise auf Wellenlängen von 340-380 nm. Grundsätzlich ist der Empfänger 9 in der Lage in einem breiteren Bereich zu messen, etwa von 190-1100 nm, Es ergibt sich ein zweiter optischer Pfad von Prisma 6 zum Empfänger 2. Der optische Pfad kann auch ein oder mehrere Linsen oder Filter enthalten. Der erste und zweite optische Pfad sind auf der medienabgewandten Seite des Prismas im Wesentlichen parallel zueinander.
Der Sensor 100 umfasst eine Monitordiode 12, welche die Sendeleistung der LED 1 überwacht.
Der Sensor 100 umfasst einen Temperatursensor 11 , der die Temperatur der Lichtquelle 1 misst.
Lichtquelle 1 , Prisma 6 und Empfänger 2 sind in einem Gehäuse 10 angeordnet. Das Gehäuse ist röhrenartig mit einem Durchmesser von 35-75 mm. Das Gehäuse 10 umfasst ein optisches Fenster 7, das durchlässig ist zumindest für Sendelicht 8 und Empfangslicht 9, wobei das Prisma 6 und das Fenster 7 entweder verkittet, verklebt, zusammengefügt oder aus einem Stück gefertigt sind. In einer Ausgestaltung sind die einzelnen Komponenten getrennt. Der Abstand von Lichtquelle 1 bzw. Empfänger 2 zu Fenster 7 beträgt etwa 2-6 cm.
Der oder die Filter sind als Wellenlängenfilter ausgestaltet, beispielsweise als Interferenzfilter.
Die Fig. 1 beschreibt den Sensor 100 im Messbetrieb. In Bezug zu Fig. 3 wird nun auf den Kalibrierbetrieb mit dem Kalibrieraufsatz 50 eingegangen, wobei aus optischer Sicht lediglich das Medium 5 mit dem Kalibrieraufsatz 50 bzw. Körper 51 getauscht ist.
Mittels des Kalibrieraufsatzes 50 kann der optische Sensor 100 justiert, kalibriert und/oder zur eine Funktionsüberprüfung durchgeführt werden. Der Kalibrieraufsatz 50 hat ein Gehäuse 52, das beispielsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Grundsätzlich kann der Kalibrieraufsatz 50 auch aus einem Metall wie Aluminium oder aus Edelstahl gefertigt sein. Das Gehäuse 52 hat eine Aufnahme 54 für den Sensor 100. Darüber gelangt der Sensor 100 an die richtige Stelle und das Sendelicht bzw. Empfangslicht kann über die optischen Pfade von der Lichtquelle 1 zum Körper 51 gelangen. Dazu hat das Gehäuse 52 eine Öffnung 55. Im Prinzip ist auch eine Variante ohne Öffnung möglich, dann muss das Gehäuse 52 transparent für die entsprechenden Wellenlängen der Lichtquelle 1 bzw. nach Wandlung sein.
Im Innern des Gehäuses 52 ist der Körper 51 angeordnet, wobei der Körper 51 über eine mechanische Halterung 53 befestigt ist. Der Körper 51 umfasst Praseodym. Alternativ kann Cer, Silber, Blei, Cobalt, Mangan, Nickel, Neodym, Samarium oder Zink verwendet werden. Allerdings zeigten sich mit Praseodym die besten Resultate.
Der Körper 51 umfassend Praseodym emittiert nach Anregung mit dem Sendelicht, insbesondere durch Absorption des Sendelichts, Licht mit einer anderen, insbesondere längeren, Wellenlänge.
Der Körper 51 ist beispielsweise als Glaskörper ausgestaltet. Der Glaskörper ist etwa aus Barium-Phosphat-Glas oder einem Quarzglas. Der Glaskörper ist mit dem Praseodym dotiert. In einer Ausgestaltung ist der Körper aus Kunststoff.
Im Allgemeinen ist der Körper für die verwendeten Emissionswellenlängen bzw. das durch Fluoreszenz gewandelte Licht transparent.
Der Körper 51 ist scheibenförmig oder linsenförmig ausgestaltet. Die grundsätzliche Idee der vorliegenden Erfindung funktioniert aber auch mit Bruchstücke oder über ein beliebig geformtes Teil.
Fig. 3 zeigt also die Sensoranordnung 200, umfassend den Sensor 100 und den Kalibrieraufsatz 50.
Fig. 4 zeigt den Körper 51 mit Praseodym. Bezugszeichenhste
1 Lichtquelle
Empfänger
4 Datenverarbeitungseinheit
5 Medium
6 Prisma
7 Optisches Fenster
8 Sendelicht
9 Empfangslicht
10 Gehäuse
11 Temperatursensor
12 Monitordiode
50 Kalibrieraufsatz
51 Körper
52 Gehäuse
53 mechanische Halterung
54 Aufnahme
55 Öffnung
100 Sensor
200 Sensoranordnung
F Filter

Claims

Patentansprüche
1 . Kalibrieraufsatz (50) zum Justieren, Kalibrieren und/oder zur Durchführung einer Funktionsüberprüfung eines optischen Sensors (100), der zur Messung zumindest einer Messgröße in einem Medium (5) mittels Licht ausgestaltet ist, wobei der Sensor (100) zum Emittieren von Sendelicht zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 200-450 nm ausgestaltet ist, umfassend
- ein Gehäuse (52), und
- einen Körper (51 ), der im Gehäuse (52) angeordnet ist, wobei der Körper (51 ) Praseodym umfasst, und wobei der Körper (51 ) nach Anregung mit dem Sendelicht, Licht mit einer anderen, insbesondere längeren, Wellenlänge emittiert.
2. Kalibrieraufsatz (50) nach Anspruch 1 , wobei es sich bei dem Körper (51 ) um einen Glaskörper handelt.
3. Kalibrieraufsatz (50) nach Anspruch 2, wobei der Glaskörper mit Praseodym dotiert ist.
4. Kalibrieraufsatz (50) nach Anspruch 1 , wobei es sich bei dem Körper (51 ) um einen Kunststoffkörper handelt.
5. Kalibrieraufsatz (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Körper (51 ) über eine mechanische Halterung (53) im Gehäuse (52) gelagert ist.
6. Kalibrieraufsatz (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Körper (51 ) scheibenförmig oder linsenförmig ausgestaltet ist.
7. Kalibrieraufsatz (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gehäuse (52) eine Aufnahme (54) für den Sensor (100) umfasst.
8. Kalibrieraufsatz (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Gehäuse (52) im Wesentlichen transparent ist für das Sendelicht.
9. Kalibrieraufsatz (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gehäuse (52) eine Öffnung (55) umfasst und Sendelicht durch die Öffnung auf den Körper (51 ) trifft.
10. Sensoranordnung (200), umfassend
- einen Sensor (100)
■ zumindest eine Lichtquelle (1 ), wobei die Lichtquelle (1 ) Sendelicht zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 200-450 nm emittiert,
■ zumindest einen Empfänger (2), der zum Empfang von Empfangslicht mit einer größeren Wellenlänge als das Sendelicht, insbesondere mit einer Wellenlänge von 250-500 nm, ausgestaltet ist, und
- ein Kalibrieraufsatz (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das vom Körper (51 ) emittierte Licht das Empfangslicht bildet.
11 . Verwendung von Praseodym zum Justieren, Kalibrieren und/oder zur Durchführung einer Funktionsüberprüfung eines optischen Sensors (100), wobei der Sensor (100) zum Emittieren von Sendelicht zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 200-450 nm ausgestaltet ist.
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