[发明专利]测量物质浓度的传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及传感器装置。更具体地讲，本发明涉及用于测量在灌装机灭菌单元内的灭菌物质浓度的传感器装置。

背景技术

用于测定物质的含量、存在或浓度的不同传感器是人们所熟知的并且广泛用于不同行业中，以监测或控制特定环境的物理参数。

因为不同应用要求使用专门设计的传感器，所以存在大量可商购获得的不同传感技术。

一种此类传感技术包括光的使用，其中传感器测定通过被布置在所发射的光的光路中的样品的吸收和/或透射量。因此，此类传感器装置通常包括布置在样品的第一侧上的光源、布置在样品的相对侧上的检测器、以及用于测定吸收率和/或透射率的控制器。优选所述控制器还包括计算单元，所述计算单元用于将检测到的透射率和/或吸收率转换成样品量，诸如样品内特定物质的量。

现有技术光传感器的实例描述于US3,895,233和EP0762107中。

光传感器非常具有吸引力，因为它们可用于许多不同的样品。物质的光吸收谱通常是复杂的曲线，所以通过选择所用光的特定的波长可获得显著的传感器分辨率。

在食品加工中，诸如在液体食品包装中，将纸盒型(carton-based)包装材料折叠成包装，随后其被液体食品填充。为遵守国家食品安全规定，而且确保封闭的食品质量，必须确保对封闭的食品进行灭菌。然而，还必须在灌装和密封之前对包装本身进行灭菌。

在现代灌装机中，包装材料通常用过氧化氢(H₂O₂)灭菌。灭菌可在让包装材料输送通过的H₂O₂灭菌室中进行，或者作为在灌装和密封之前将H₂O₂气体供入半成品包装中的喷雾单元进行。因此，在灌装之前具有让包装材料通过的无菌区。

已经证明H₂O₂的光吸收谱适合于用于检测和测量灌装机的无菌区中的H₂O₂量的光传感器。此类光传感器还要求使用光学透镜和窗以引导光通过H₂O₂并到达检测器中。然而，在气体环境中，诸如在液体食品灌装机的无菌区中，光学组件上的沉积物有助于测量的噪音增加，因此降低测量的质量。

虽然上述传感器装置提供了一些优点，但是此类传感器装置的完整结构不适于其中干扰物趋于在光路中形成沉积物的特定应用。

因此，需要改善的传感器装置，尤其是对于测量样品中灭菌物质的量是至关重要的这样的应用而言。

发明内容

因此，本发明优选旨在通过提供根据所附权利要求所述的系统，单独地或以任意组合减轻、缓解或消除上述确定的本领域中的缺陷和缺点中的一个或多个并解决至少上述问题。

本发明的一个目的是允许发射的不同波长的光按照相同光路通过样品并到达样品检测器。

本发明的另一个目的是减少传感器装置的电缆的数量。

本发明的另一个目的是通过减少反应性物质(如H₂O₂)与电子元件直接接触的风险来改善传感器装置的质量。

因此，本发明的一个设想是以脉冲方式发射光使得单个样品检测器可以一定顺序检测发射的光束，由此第一和第二光束可按照相同的光路通过样品到达样品检测器。

另一个设想是提供传感器装置，所述传感器装置对作为沉积物形成于布置在所发射的光的光路中的各种光学组件上的干扰物不敏感。

根据一个方面，提供传感器装置，其用于在干扰物存在下测定开放式样品中物质的浓度。所述传感器装置包括：第一光源，其发射被所述物质吸收的第一波长下的脉冲光，第二光源，其发射透过所述物质的第二波长下的脉冲光，光学装置，其用于沿相同的光路将发射的所述第一波长和第二波长的脉冲光的至少一部分引导通过开放式样品，以及样品检测器，其布置在所述光路的末端用于接收所发射的透过所述样品的所述第一波长和第二波长的光，其中所述干扰物作为沉积物形成在暴露于所述物质的所述光学装置中的至少一个上，并且其中所述第一波长和第二波长被所述干扰物吸收。