本發明專利技術涉及一種用于確定至少一個物理或化學過程變量，尤其是介質的至少一個成分的濃度的光學模塊（1），所述光學模塊（1）包括：–至少一個光源（2）；–至少一個數據存儲器（3），其中光源（2）的至少一個特性被存儲在數據存儲器（3）中；–至少一個接口（4），其中該接口被設計用于數據傳輸和/或能量傳輸；以及–平臺（5），其中光源（2）、數據存儲器（3）和接口（4）被布置在平臺（5）上/中。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于確定至少一個物理或化學過程變量，尤其是介質的至少一個成分的濃度的光學模塊。
技術介紹
在用于確定至少一個物理或化學過程變量的光學測量系統中，在給定情況下，在諸如例如透鏡、鏡子、分束器或光纖的光學元件的輔助下，由光源發出的輻射通過流通池(flow through cell)形成至少部分地的光路上被引導的測量波束或參考波束。在這樣的情況下，在輻射和流通池中所包含的介質之間發生相互作用。該相互作用尤其是吸收或散射。 在下文中，通過舉例的方式，將討論用于確定濁度的散射以及用于確定介質的濃度的吸收。當然，本專利技術的基本原理在分析中也能夠與其它光學測量方法一起應用，尤其是在過程測量技術中，其中光學發送器信號的可確定變化因介質的影響而產生。在散射情況下，以特定的角度例如與輻射方向成90°檢測散射光。從被測散射光的強度能夠推測介質的濁度。通過分散材料的存在，在氣體或液體中產生濁度。在吸收的情況下，例如在一定的波長范圍內的至少一部分的輻射被介質吸收。介質的吸收取決于材料成分和濃度。在經過流通池之后，因吸收而改變的輻射落到輻射檢測器上，該輻射檢測器根據入射輻射的強度來輸出測量信號。能夠從測量信號推斷介質的吸收/傳輸/反射并且因此介質的類型和/或成分，尤其是介質中分析物的濃度。在光度測定的情況下，在光的輔助下測量吸收。如果有人用光輻射吸收性介質的溶液，則吸收取決于介質的光譜性質、濃度以及溶液中光路的長度。光度測定允許定性和定量檢測以及對輻射吸收、化合物的化學過程的動態的跟蹤。在與光度測定相關的比色法的情況下，(在有色介質的情況下)直接通過光學比較來測量樣品的顏色強度，或者介質在通過化學反應轉變成有色反應產品之后，在適當的比較標尺的輔助下對介質進行測量。在測量中，用比較標尺直接確定待測量物質的顏色密度。在顏色均等的情況下，介質的濃度對應于刻在標尺上的值或對應于表中的對應值。用比色法，還能夠確定膠體溶液和懸浮液中成分的濃度。在分光測定中，用不同的波長來操作光度測定，即，寬帶輻射器和接收器或多個(不同的)窄帶輻射器和接收器是必要的。在過程測量技術中，例如在監測管道、排水溝和/或澄清裝置中的水中，諸如例如鋁離子、銨離子、鈣離子、鉻離子、鐵離子、或錳離子的各種離子的含量，氯化物的含量，硝酸鹽，亞硝酸鹽，磷酸鹽，硅酸鹽和硫化物，以及有機化合物，諸如例如聯氨能夠用光度測定法來確定。另外，能夠用光度測量方法確定水溶液的硬度。從本專利技術的意義上說，“光”不應限于電磁頻譜的可見范圍，而是應當被理解為任何波長的電磁福射，尤其也在遠紫外(UV)和紅外(IR)波長范圍內的福射。對于光度檢測，一些介質在遠UV區域內示出適當的特性吸收帶，因此尤其在200nm和300nm之間。例如，基于214nm的波長吸收，硝酸鹽的濃度用被測液體記錄。在遠UV區域內，尤其在水質監測現場中使用的進一步測光確定的參數是254nm處的頻譜吸收系數(SAC)。254nm處的SAC用于檢測溶解的有機成分的存在。在已知光學測量系統中，取決于待測量物質，應用寬帶輻射器(例如白熾燈泡)或最經常窄帶輻射器(例如發光二極管(LED))。在這樣的情況下，LED用于產生處于適當波長范圍內的測量光。由發光二極管所發出的光的強度對應于傳輸信號強度。相應地，光電二極管能夠用作接收器，光電二極管從接收的光產生例如光電流或光電壓的接收器信號。接收器信號強度取決于入射到接收器二極管上的光強度，因此在濁度測量的情況下，取決于散射光的強度。進而，這直接與散射分散材料的顆粒大小和濃度相關聯，因此與被測介質的濁度相關聯。在濃度測量的情況下，該強度取決于待測介質的傳輸特性。在LED情況下的問題是，有時諸如例如輻射功率的光學參數的顯著的個體變化。在比較來自不同制造商的LED時，差別甚至更大。而且，LED具有相對短的產品壽命周期。因此，不能確保特定類型的LED在幾年后仍可在市場上買到。·不管所使用的光源的類型如何，光源的頻譜性質成為測量的一部分。因此，為了確保可靠的測量，對測量系統尤其是光源的校準是絕對必要的。通過校準，可以將光源的頻譜性質從測量結果中移除，使得結果不依賴于光源的單獨的性質。在給定情況下，在校準期間必須中斷工藝流程。因此，為了最小化過程停機時間，操作員應努力盡可能少且盡可能快速地執行校準。在每次更換光源時，必須重新校準，否則會不利地影響生產率。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的在于，提供一種允許更換光源而無需重新校準的系統。該目的通過一種光學模塊來實現，該光學模塊包括-至少一個光源；-至少一個數據存儲器，其中該光源的至少一個特性存儲在數據存儲器中；-至少一個接口，其中該接口被設計用于數據傳輸和/或能量傳輸；以及-平臺，其中所述光源、數據存儲器和接口布置在該平臺上/中。通過存儲該光源的至少一個特性，不再需要現場校準，并且減少校準努力。以這種方式，縮短維護時間，并且最小化設備的停機時間。以這種方式，能夠節省成本和資源。而且，減少對部件規格的依賴性，并且整個測量系統的質量能夠保持較高，而不管不同部件規格。在一有利實施例中，光源是LED。LED發送非常特定的波長并且能夠被選定為分析物的函數。最為需要的分析物的波長是可用的。LED消耗相對小的能量，體積小且可集成，由此能夠節省成本。在一優選實施例中，光源的至少一個光學特性被存儲在數據存儲器中，其中光學特性是(中央)波長、帶寬、輻射特性、色溫、輻射功率、頻譜和/或顯色指數。在實施例的一有利形式中，至少一個電氣特性被存儲在數據存儲器中，其中所述電氣特性是接通電壓、驅動頻率、接通/斷開時間、功率消耗、效率和/或驅動電流。至少存儲在數據存儲器中的一般信息優選地是序號、制造日期等。在一優選實施例中，至少操作數據被存儲在數據存儲器中，其中所述操作數據是校正數據、運行時數、溫度負載、裝置數據、過程數據和歷史數據。當然，上述列舉并不完整，并且任何類型的信息能夠被存儲在數據存儲器中。可想象的是，取決于客戶和/或客戶需求，其它數據和信息被存儲在存儲器中。通過存儲在數據存儲器中的特性內容，當發生更換光源時，不再需要現場校準。連續、可靠和正確測量所需的所有數據被保存在數據存儲器中并且被讀出。一種選項是，提早在實驗室內確定所需的性質并將其存儲在數據存儲器中。能夠直接將數據保存在數據存儲器中或創建包含所有所需信息的校準模型。在調換光源之后，可以依賴包含正確測量所需的所有數據并且在實驗室內創建的校準模型，并且無需現場校準。 優選地，數據存儲器是非易失性存儲器。以這種方式，所存儲的數據得到長期維護，尤其還當未連接電流供應裝置時。在光學模塊的一有利布置中，設置有至少一個光檢測器元件。該檢測器元件與光源相關聯，使得由光源所發出的光信號在與介質相互作用之后例如在散射之后，至少部分地由檢測器元件接收。因此，所接收到的強度是對例如介質的濁度的特定化學或物理過程變量的測量。在一優選實施例中，至少一個光檢測器兀件被設置在外部模塊上，其中在該外部模塊上設置有設計用于數據傳輸和/或能量傳輸的至少一個接口，其中所述外部模塊經由接口連接到光學模塊。如果檢測器元件位于外部模塊上，則可將檢驗器元件與光學模塊一起布置在管道、容器、透明小容器等上或中。然后，從光源發出的光在與位于管道、容器、透明小容器等中的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于確定至少一個物理或化學過程變量，尤其是介質的至少一個成分的濃度的光學模塊（1），其中所述光學模塊包括：–至少一個光源（2）；–至少一個數據存儲器（3），其中所述光源（2）的至少一個特性被存儲在所述數據存儲器（3）中；–至少一個接口（4），其中所述接口被設計用于數據傳輸和/或能量傳輸；以及–平臺（5），其中所述光源（2）、所述數據存儲器（3）和所述接口（4）被布置在所述平臺（5）上/中。
【技術特征摘要】
2011.07.27 DE 102011079938.91.一種用于確定至少一個物理或化學過程變量，尤其是介質的至少一個成分的濃度的光學模塊(I)，其中所述光學模塊包括 -至少一個光源(2)； -至少一個數據存儲器(3)， 其中所述光源(2)的至少一個特性被存儲在所述數據存儲器(3)中； -至少一個接口(4)， 其中所述接口被設計用于數據傳輸和/或能量傳輸；以及 -平臺(5)， 其中所述光源(2 )、所述數據存儲器(3 )和所述接口( 4 )被布置在所述平臺(5 )上/中。2.如權利要求I所述的光學模塊(1)， 其中所述光源(2)是LED。3.如權利要求I或2所述的光學模塊(I)， 其中所述光源(2)的至少一個光學特性被存儲在所述數據存儲器(3)中； 其中所述光學特性是(中央)波長、帶寬、輻射特性、色溫、輻射功率、頻譜和/或顯色指數。4.如前述權利要求中至少一項所述的光學模塊(I)， 其中至少一個電氣特性被存儲在所述數據存儲器(3)中； 其中所述電氣特性是接通電壓、驅動頻率、接通/斷開時間、功率消耗、效率和/或驅動電流。5.如前述權利要求中至少一項所述的光學模塊(I)， 其中至少一個通用信息被存儲在所述數據存儲器(3)中； 其中所述通用信...
【專利技術屬性】
技術研發人員：拉爾夫·伯恩哈特，賴納·莫洛克，
申請(專利權)人：恩德萊斯和豪瑟爾測量及調節技術分析儀表兩合公司，
類型：發明
國別省市：
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