用于测量在介质中的颗粒的传感器和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于测量在受到污染的介质中的颗粒的传感器，其带有透光的测量单 元、光学探测器和磁探测器，用于引导和测量介质的毛细管穿过测量单元。
【背景技术】
[0002] 为了识别出颗粒，对颗粒根据其特定的类型和物质特性进行区分。将这样的所有 的物质的组成部分限定为颗粒，其位于局部的探测区域（控制室）中，除了为介质的物质之 外，在介质中含有颗粒。在此，颗粒可以固态、液态或气态的形式或以真空的形式包含在介 质中。介质包含均匀的物质，其带有用于在探测时使用的在一定程度上静磁的或电磁的交 变场的穿透的足够的透明度。
[0003] 在此，通过同时加载用于识别离散的位于探测区域中的颗粒的磁的特性的交变磁 场以及通过加载优选在光波的范围中的、用于说明大小和形状的电交变磁场来识别在感兴 趣的大小范围中的磁性的活性颗粒。为此所需要的交变磁场通过线圈产生。探测与磁性的 活性颗粒相互作用的磁场利用合适的探测器来执行，例如线圈、霍尔效应探测器等等。原则 上还可加载静磁场。然而，在此存在的缺点是，由于在此施加到颗粒上的指向的力而将颗粒 固定在探测区域中并且可导致干扰整个系统。此外，利用该方法仅可探测铁磁颗粒。有色 金属具有过低的导磁性（为了获得可用的信号大小），当其暴露于静态的磁场中时。因此， 其识别基于交流电的动态感应和由此引起的对引起感应的交变磁场的反作用。因此，该变 型方案更确切地说考虑用于这样的应用，在其中，介质（在其中包含颗粒）具有固体的物态 (例如矿物、矿石等等）。
[0004] 大部分在实践中出现的试样由于分析设备的不能胜任的能力而不可测量。这存在 于控制室的简单的设计方案中，其始终在很大程度上棱形地成型。在此，可在薄的面状的 "帷幕状的"和柱状的圆形的或方形的截面方面进行区分。不能胜任的可探测性的原因在于 相对很大的且常常直到100%测量范围的抛物线状的特征曲线和相比于测量体积的流截面 很大的控制室体积，这在颗粒浓度上升（尤其更小的颗粒）时提早导致重合。当多于唯一 的颗粒同时停留在控制室中并且因此有助于信号产生时，存在重合。因此利用根据现有技 术的方法来应付，待化验的悬浮物通过混合带有尽可能小和已知的颗粒浓度的液体被稀释 到如此程度，直至颗粒浓度减低到这样的范围中，在其中传感器再次运转。该方法非常昂贵 并且此外仅适合于实验室化验，并且原则上不可用于利用固定安装的传感器的在线测量。
[0005] 同样出于该原因，现在并未提供覆盖颗粒浓度（如例如在IS04406或IS016232中 说明的那样）的整个范围的颗粒传感器。
[0006] 尤其在很长地处于使用中的流体中，油的老化产物的组分增加。结果不透明度可 如此上升，即，流体流不再可被光充分地穿透并且因此不再可补偿强度损失。这对于借助于 渐晕和因此在忍受很高的光损失的情况下实施控制室模拟的传感器特别不利。此外，附加 地需要通过更高的加强补偿其光损失，这又不利地影响可达到的信号信噪比且因此影响颗 粒大小的指示下限和在频率范围中的带宽。伴随着频率带宽的减少的是在测量体积中的流 体的可达到的流动速度的成比例的降低，其次要地负面地以提高地缺乏对污染直至阻塞的 抵抗力的形式发生作用。
[0007] 对污染在其物质的特性（例如金属和非金属或空气的区分）方面的进一步的分析 不可以紧凑的、小型的和用于大量应用的便宜的传感器的形式进行。在根据其物质（例如 石英、空气、炭黑和添加剂）出现相异的颗粒分布时，例如在实践中经常为这种情况，报警 限度被出现对设备无害的组成部分越过或相反在存在威胁性的颗粒时没有以相应负面的 结论达到报警限度。
[0008] 由于不足地区别颗粒的物质成分（一方面）和"经验上"不可追溯地校准SI单元 (另一方面），在确定的应用的情况下得到灾难性的错误测量。除了对设备或机器的存在的 污染的产生的错误判断的不利的结果之外，出现明显传感器适合于例行或连续使用的保留 条件。
[0009] 在运行技术方面监测设备时，经常存在这样的必要性，即，借助于带有经常不可靠 的工作方式的附加的功能元件（例如流分配器、流量调节器、止回阀、空气分散路段）建立 用于传感器的流体参数的相应的调节。其正确的工作原理不可在所有的运行条件下得到保 证，这导致错误的结果或错误测量，其在最糟糕的情况下并未立即像这样以用于待检测的 设备的相应的负面的结果被识别出。
[0010] 在分析仪器中，其应在高压接口处运行，必须将仪器的流体出口联接到箱体管路 处，或者，如果不存在，必须捕获离开的流体且紧接着将其清除。由于液压的内部构件缺乏 耐压性，通常并未提供直接引回到流体回路中。
[0011] 在传感器之内的很大的死体积引起不同的问题： 一通常的传感器和组件的用于气泡溶解在流体中的液压连接部或始流管路的很大的 体积由于污染和与相应先前的试样的缓慢的混合而歪曲测量结果，由于其延迟显示； 一另一方面可在此形成"污物巢"，其在可变的运行条件（例如压力冲击或波动的体积 流）的情况下突然侵入到传感器的流体流中并且可通过错误的测量值触发虚构警报； 一很大的体积需要很大的试样量和中间冲洗过程，以便获得稳定的测量值。
[0012] 在国际专利申请WO 2007/121879 Al中说明了一种用于确定在油体积中的颗粒数 的方法和传感器装置，其中，在测量单元中布置有光学的、磁的和非传导性的传感器。光学 的传感器为简单的光栅，在其中量化投射光。
[0013] 由专利申请US 2010/0297780 Al已知用于测量在受到污染的介质中的颗粒的传 感器，在其中可使用光学的传感器和/或磁的传感器。传感器的具体的构造方案并未说明。 并未设置用于影响颗粒的磁的差动交变场。
[0014] 由专利申请US 2010/0033158 Al已知一种用于确定在介质中的磁性颗粒的结块 的方法，在其中同样可使用磁的传感器。传感器的具体的构造方案并未说明。并未设置用 于影响颗粒的磁的差动交变场。
[0015] 已知的现有技术仅说明了传感器，其控制室没有同时说明，或者并未如此覆盖， 即，相应的敏感度同时在相同的地点达到其最大程度。因此，不可为离散的颗粒相应关联所 有的可探测到的特性。
[0016] 集成在传感器中的密封部和由流体润湿的其他材料并非相对于所有的所使用的 流体是有抵抗性的。这强迫客户和制造者同样地倍增型号变体和带有所需要的库存管理的 相应的物流并且相应地倍增资本约束。
[0017] 为了测量重要的流体参数，需要大量离散的单个传感器（针对每个测量参数需要 相应一个传感器），其不是仅仅必须流体技术方面有限制并且在互相连接方面与液压组件 相连接，而是还必须附加地电气地且根据软件彼此联合。为此还在电子设备的区域中需要 附加的构件和软件。在使用利用流体技术调节部的不同的传感器时，由于互相连接而需要 很高的投资。因此，用于已经已知的大量应用的在市场上提供的传感器过于昂贵，例如用 于： 一中等和低的价格范围的塑料注模机， 一用于机动车液压系统和海洋应用的柴油马达， 一用于商用车和高品质的PKW的自动变速箱， 一液压系统组成部分，例如泵、比例阀、缸体等等， 一燃气祸轮。
[0018] 传感器的作为测量器件所需要的定期的校准对于使用者来说是很大的问题： 一传感器的校准不可追溯到SI单元上。
[0019] 一有关的校准方法非常昂贵、不精确、费时（高达7小时，不包括拆卸和再安装以 及运输）。
[0020] 一校准装置为复杂的设备且应通过高水平的专业人员经常的控制和维护。
[0021] 传感器以确定的时间间隔的所需要的再校准很麻烦且很费时并且同样阻挠测量 技术的散布。原则上客户不可自己执行校准。很小的功能范围迫使使用者集成部分地多个 供应商的不同的构件。在此，对于客户来说，不仅出现在出现在带有不兼容性的问题时系统 责任的问题，而且出现责任的由此引起的承担问题。
【发明内容】
[0022] 本发明的目的在于公开一种用于测量在介质中的颗粒的装置和方法，其避免现有 技术的所提到的缺点。
[0023] 该目的利用根据权利要求1所述的装置和根据权利要求18所述的方法来实现。
[0024] 在从属权利要求中说明了本发明的有利的设计方案。<