[发明专利]用于光学地测量介质的一种或更多种物理、化学和/或生物学过程变量的布置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光学地测量介质的一种或更多种物理、化学和/或生物学过程变量的布置。本发明还涉及一种浊度传感器。

背景技术

浊度是由不溶解物质的存在所导致的、介质例如液体的透明度的变小，这是因为被辐射到介质中的光在这些不溶解物质上散射。在光学浊度传感器的情况下，通过测量该散射光确定液体的浊度值。

在本发明的意义上，特别是通过处于新鲜和工业水以及气体中的浊度传感器执行浊度测量。此外，本发明关注类似过程变量的测量，诸如固体含量或污泥水平。适合确定相应过程变量的测量装置由恩德莱斯和豪瑟尔集团公司以大量变体，例如以商品名称“Turbimax CUS51D”，制造和销售。

通常，传感器被布置在外壳中，并且诸如上文所述地，光学发生对过程变量的确定。在该情况下，从至少一个光源发出特定波长的电磁波，该电磁波被正在测量的介质散射，并且散射波被光接收器接收。在该情况下，“光”在本发明的意义上不限于电磁波谱的可见范围，而是能够为任何波长的电磁辐射，特别是还有处于远紫外（UV）和红外（IR）波长范围内的辐射。例如，光学组件的电磁波的波长通常处于近红外，例如在860nm。

被用作光源的最通常为窄带辐射器，例如发光二极管（LED）。在该情况下，LED被用于产生处于适当波长范围内的光。相应地，被用 作光接收器的能够为光电二极管，其从所接收的光产生接收器信号，例如光电流或光电压。

传感器被安装在密闭容器内。当测量信号被传感器检测时，在密闭容器壁上散射或反射的光破坏测量信号。由于这些壁体的影响效果随着介质的浊度变小而增大（介质消光更小，并且测量信号更小），在测量介质模糊较小的情况下（例如，在净水或饮用水域中），壁体影响使得几乎不可能测量浊度。

因此，在实践中，做出了努力以将光学传感器定位得以尽可能大的间距远离壁体，例如使用大容积容器。

然而，从用户的观点看，通常优选的是将传感器直接定位在管线中，分别在过程管线中。通常，光学元件被外部定位在传感器的笔直、直角端面上，并且所发出的光被倾斜地辐射到介质中。由于在这种管道安装的情况下，传感器被表面从外围围绕，所以根据管道的直径，壁体影响导致不同的干扰。

通常，在操作说明中指示，传感器应被定位得尽可能远离壁体或远离地面，或者定向传感器以使得所发出的光不指向壁体区域或地面。因而，通常推荐传感器应倾斜安装，即相对于管道或密闭容器成一定角度。然而，在实践中是不期望这种定位，例如45°角的定位，这是因为管道接头、法兰等等，通常具体实施为关于管轴线成90°。

因此，通常必须在安装后状态中重新调整传感器，以便使它们匹配具体情况。例如，这能够通过调节一个或更多测量点发生。在该情况下，被壁体影响破坏的测量信号与基准值相关联。另一种方法是根据安装情况，通过试验确定的修正因子调节测量值。在其它情况下，在工厂中，传感器与管件或者与流通池协作，并且它们被作为匹配“对”交货。在所有所述实例中，结果都是给用户造成很大麻烦，这不解决 而是最多改善实际问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于实现一种结合尽可能简单安装的对干扰壁体影响的最小化。

通过下列布置实现该目的，其中该布置包括外壳并且外壳被具体实施以用于在管道中的固定，其中外壳被具体实施以用于容纳至少一个光源和至少一个光接收器，至少一个光源用于将光通过窗口区域发送到介质中，至少一个光接收器用于通过窗口区域从介质接收光，并且其中光被介质散射并且由光接收器接收的光强度是物理、化学和/或生物学过程变量的量度。光源被布置为使得光在管道的纵向方向上在介质中传播。

因而最小化并且在给定情况下完全消除了密闭容器的壁体特别是管壁上的反射和散射导致的干扰影响。不再必需在安装该布置后重新调节，也不需要通过试验修正因子修正。

优选地，外壳被布置成本质上垂直于管道的纵向轴线。因而，该布置的安装简单，并且可能通过已确定的方法，例如使用法兰，安装。

在优选实施例中，在窗口区域处设置具有接触介质的外表面的第一界面，其中光源被布置为使得光在第一界面处折射后，在管道的纵向方向上传播。因而，光源本身不需要被布置在管道的纵向方向上。