[发明专利]用于确定介质的测量变量、特别是用于浊度测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种借助光学传感器设备用于确定介质的测量变量，特别是用于在液态或气态介质中的浊度测量的方法。

背景技术

这样的光学传感器设备可以包括用于液态或气态测量介质的浊度测量的设备。在下文中，将基于浊度测量解释本发明。然而可以理解的是，本发明的原理也可以应用在分析技术中的其他光学测量技术的情况，特别是过程测量技术，在该情况下通过介质的影响导致光发射机信号的可记录(信号)的变化。

通过在气体和液体中存在分散的物质而产生浊度。可以基于电磁辐射和测量介质之间的相互作用确定浊度，例如，通过测量贯穿通过介质的辐射强度减弱(比浊法)，或通过测量在分散的材料上散射的光强度(散射测浊法)。在散射测浊法的情况下，在与从光发射机辐射的测量光束成例如90°的角度测量散射光。

在此处和下文中，术语“光”理解为不仅表示可见光谱区的电磁辐射，也表示任何波长的电磁辐射，特别是也表示红外波长范围。

就这一点，已知使用二极管作为光发射机并且作为光接收机。在这种情况下用作光发射机的是用于在适合的波长范围内(例如在800和1000nm之间的红外辐射)生成测量光的发光二极管。从发光二极管发出的光强度对应于传输信号强度。反过来，接收机可以是光电二极管，该光电二极管根据接收的散射光生成接收机信号，例如光电流或光电压。在此是光电流强度或光电压大小的接收机信号强度取决于照射到接收机二极管的光强度，因此在浊度测量的情况下，取决于散射光强度。这进而与进行散射的分散物质的颗粒大小和浓度相关，从而与测量介质的浊度相关。

经常在称为积分时间的特定时间跨度上将安装作为接收机的光电二极管的光电流或光电压积分，并且随后通过连接到下游的模拟/数字转换器转换为数字信号。这个数字信号可以馈送至例如微型计算机或微控制器的电子数据处理系统，该电子数据处理系统通过其存储器中存储的校正模型将数字信号映射成待确定的测量变量的测量值。

选择适合的积分时间是个问题。对于每一个测量介质必须做出不同的选择。在特定的介质和浊度值的情况下，太短的积分时间可能导致信号太弱。在最坏的情况下，信号可能消失在模拟/数字转换器的量化噪声中。相比之下，如果积分时间选择的太长，反过来信号可能太强，使得模拟/数字转换器被迫进入饱和状态，并且测量变得不可用。

从DE 102008010446A1已知一种用于确定介质的测量变量，特别是用于浊度测量的方法，在该情况下光学测量装置的接收机的测量信号在预定积分时间上积分，其中该积分时间或传输信号强度预定为测量信号强度的函数。这样，可以在例如模拟/数字转换器的输入范围，特别是以未超过模拟/数字转换器的饱和值的方式调节测量信号强度。在由光电二极管的光电流或光电压的积分生成的接收机信号保持在模拟/数字转换器的饱和状态以下的情况下，如果适合的积分时间或适合的传输信号强度被固定，则经积分且经数字化的接收机信号以前述方式用作测量信号用于确定例如浊度的测量变量。

发明内容

本发明的一个目的是提供简化的开头指定类型的方法。特别地，该方法应当独立于选择的积分时间传送可靠的测量值。

该目的通过如权利要求1中限定的方法实现。其他有利的实施例在从属权利要求中阐述。

用于通过具有至少一个发射机和与该发射机相关联的至少一个接收机的光学传感器设备确定介质的测量变量的测量值，特别是用于液态或气态介质中的浊度测量的方法，包括下述步骤：

-向至少一个发射机提供激励器信号，该激励器信号用于生成具有传输信号强度的光发射机信号，其中发射机信号通过与作为测量变量的函数的该介质的相互作用转换为改变的发射机信号；

-通过至少一个接收机根据变换的发射机信号生成接收机信号，并记录该接收机信号的接收机信号强度；

-基于记录的接收机信号，使激励器信号的激励信号强度符合而达到预定的接收机信号强度；并且

-记录达到预定的接收机信号强度需要的激励信号强度，并且从此确定测量值。

可以作为记录的接收机信号强度的函数主动地控制激励器信号，以便使接收机信号强度调谐到预定值。

至少一个发射机可以包括光源，特别是发光二极管。在这个情况下，激励器信号可以是例如发光二极管的光源的工作电压或工作电流。通过激励器信号的变化，传输信号强度相应的变化，此处激励器信号是工作电压或工作电流，传输信号强度此处是发光二极管发出的辐射强度。