用于测量在介质中的颗粒的传感器和方法_3

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此进一步提高评估比重。
[0047] 在此,控制室一如既往地线性地照亮并且接收光学系统的光轴垂直地(即,在流 方向上)取向。放大的成像在此优选地通过降低控制室深度来实现,并且利用遮光板调节 控制室深度(很大的遮光板开口 =很小的控制室深度)。在光学系统的成像侧上为在物镜 平面(部段)中的相应的物镜区域关联有探测器元件。
[0048] 通过投影产生的渐变的总面积可轻易地通过信号形式的后续积分计算出来,其 中,时间轴必须相应地依比例决定。为此,利用合适的方法或/和利用合适的装置确定每时 间单位的流量并且由此计算出颗粒的速度,借助其可建立时间和长度的所需要的关系。
[0049] 为了明显改善测量范围,还补充通过积分测量信号可识别并且描绘出实际上长度 不受限的(即,纤维状的)颗粒。由此还在预定的等效直径方面进一步提升测量范围能动 性。
[0050] 传感器的信号的评估系统具有积分器以用于利用采样保持元件稳定信号。这引 起,仅当没有颗粒进过控制室时,那时才测量用于调节的实际值。这在调节的否则通常的 实施方案的情况下通过简单的积分器避免光强度的全局的提高并且由此在很大的颗粒密 度的情况下避免信号幅度的歪曲,其否则将导致通常的信号提高且进而导致测量范围的移 动。
[0051] 校准借助于可循环的标准器实现,其如此建造,即,在对于所应用的光学辐射以及 对于交变磁场透明的载体上光刻地施加微结构,其在大小范围和形状方面相应于待探测的 颗粒和比较参数(相同面积的比较圆、相同体积的比较球)以及一些控制结构,利用其可确 定在控制室之内的特征性的场参数以用于调整。实际的校准通过校准标准器以其结构平移 和/或旋转地运动通过控制室来实现,其中,出现恰好限定的相互作用,其实现由此产生的 电的传感器信号的校准。
[0052] 在带有集成的图像传感器的另一实施方案中,在标准器的基底上施加有单行或多 行的图像传感器结构,利用其在光强度的分布方面测量控制室。通过纳米定位显著实现处 在像素大小内的分析步骤。在此,尤其通过以下方式利用在像素之间的过渡的限度范围, 即,评估相邻像素的差异信号。
[0053] 在校准标准器的顶端可选地安装有机械的元件,其形状配合地弹性地密封毛细管 并且通过其向前运动排挤在毛细管中和尤其在控制室中存在的不明确的介质。可选地,通 过校准装置补充高纯度的介质。由此保证,校准过程没有通过可能存在的颗粒干扰或歪曲。
[0054] 为了校准设置有校准站,在其中使用传感器。在其中将校准标准器以限定的高度 引入到毛细管中。压电马达优选地用于此。
【附图说明】
[0055] 为了阐述本发明,在附图中示出了一些实施例。其中: 图1显示了传感器的原理图; 图2显示了传感器的原理上的截面; 图3显示了传感器的外观; 图4显示了通过简单的传感器的截面; 图5显示了通过扩展的传感器的截面; 图6显示了在控制室中的光的强度图; 图7显示了在光学探测器处的评估电压的线图; 图8显示了校验和测量系统的原理电路图; 图9显示了在校验和测量系统中的污染程度的线图; 图10显示了液压油净化系统的原理电路图; 图11显示了液压油净化系统的线图; 图12显示了取决于颗粒的直径和浓度的警告区域的线图; 图13显示了校准标准器。
【具体实施方式】
[0056] 在图1中示意性地示出了传感器的原理上的构造。对于光学的部件传感器,将光 源110 (其在一特别有利的设计方案中是线状的)借助于物镜113投射到投影面上,投影面 在光轴z的方向上与毛细管的纵轴线相交。在此,线状的光源110的纵轴线y平行于投影 面的y轴且垂直于毛细管的纵轴线取向。投影面的X轴与毛细管的纵轴线同轴地取向。光 学探测器111的光学系统如光源110的光学系统那样配备有相同的构件遮光板118和透镜 117。
[0057] 磁探测器包括两个差动线圈116,其同轴地安装到测量柱体115上。差动线圈116 相应通过环形芯子114进行屏蔽以防外部影响。差动线圈116产生交变磁场,交变场的改 变通过可磁化的或可导电的颗粒穿过控制室K来评估。
[0058] 在图2中示出了通过带有两个散射光探测器211的测量柱体的截面。散射光探测 器211的光学系统配备有和光源110的光学系统相同的构件遮光板212与透镜213。通过 散射光传感器探测和评估在介质中的颗粒或气泡的镜反射的表面。
[0059] 图3显示了传感器1的外观,传感器1带有其柱状的传感器本体11。在传感器本 体处在下部同轴地安装有用于介质的入口 12。用于介质的出口 13布置在侧部。
[0060] 传感器1借助于驱动部17利用拧紧螺纹16拧入到设备的标准孔中并且通过密封 部14和15密封。在传感器1的外端处存在其电气接口。
[0061] 在图4和5中相应显示了通过传感器1的截面。在借助于密封部14密封的传感 器本体11中同轴地安置有测量柱体115,在其中存在毛细管C。在毛细管C中通过入口 12 将介质导入到控制室K中。
[0062] 在图4中示出了带有光轴Z的主光方向,光轴Z延伸通过控制室K。在一侧上布置 有带有散射透镜120和会聚透镜121的光源110。在对面存在第一光学探测器111,其具有 相同的透镜组件。光源110经由光控制电路板130操控,而第一光学探测器111经由光评 估电路板140操控。
[0063] 在图5中示出了带有光轴Y的散射光方向,其引导至散射光探测器211。散射光探 测器211具有与光源相同的、带有散射透镜12和会聚透镜121的透镜组件。
[0064] 传感器1的设计为柱状的结构型式的小型化的重要特征是在光源110 (物面)与 在控制室中心K中的光线最大程度(投影面)之间的缩短的间距,因为结构尺寸相对于柱 状传感器1的对称轴在直径上取向并且因此直接确定直径。对象相对于图像的距离(投影 距离)在带有可靠的图像的成像系统中包括对象相对于物镜的主平面H的子间距(物距) 图像相对于主平面H的间距(像距),其中,距离与成像比互反。l/g+l/b=l/f,其中fl=B/G。 (1)限制由此产生,即,像距主要通过测量柱体115的抗压的壁部相对于毛细管C的厚度确 定并且由设置的最大压力确定,传感器应以该最大压力运行。用于在从红外线至紫外线的 所应用的波长范围中的光的测量柱体115的壁部(其必须透光的)的一有利的实施方案通 过以下方式由此实现,即,壁部由受到热或化学预应力的玻璃制成。为了保持结构对称且为 了实现很低的制造成本而出现尽可能多的相同部件,通过以下方式将光源110的投影系统 用作用于探测器111的成像系统,即,交换物面和投影面。为了实现间距的用于小型化所需 要的缩短,选择新型的物镜结构,其在投影面的方向上引起主平面的明显移位。这通过以下 方式实现,即,首先利用散射透镜120产生直的虚的中间图像,其在z方向上处在对象/物 镜之前,且因此离主平面更近,然而比起物镜相对于主平面明显变小。虚的中间图像通过至 少一个会聚透镜121相反地投射到投影面上,其中,成像方程(1)在用于虚的中间图像的物 距的情况下起作用。
[0065] 在所提出的解决方案的一特别有利的设计方案中,力求缩小在控制室K中的光源 的成像,因为这样可放大优选为发射光的半导体结构的光源的在光学方面的工作面,并且 可因此产生总地更高的光通量,在保持恒定的流密度的情况下在半导体晶体中,其基本上 是受限的并且附加地对其使用寿命是决定性的。此外,更粗糙的半导体结构可更简单地来 制造且引起很高的效率且因此引起很低的单位成本。
[0066] 透镜系统包括光源110的透镜和光学探测器11的透镜。在一设计方案中,光源 110的半导体芯片与散射透镜121的第一面光学地粘合,这需要第一面平坦地来实施。优点 不仅在于避免带有明显不同的折射率和与此相关的由于反射的光损失的光学材料的两次 转变和避免光密度由于光从带有高的折射率的半导体材料过渡到带有低的折射率的介质 (气体、真空)中降低,而且在于同时密封地覆盖半导体表面并且节省否则于此相关的附加 的成本。这对于光源的材料过渡成以下材料特别重要,该材料在一优选的实施方案中包含 作为基础材料的砷化镓,其具有大于3的折射率。用于达到尽可能小的光学的结构长度的 另一重要的影响因素是在总的图像高度内在同时很高的MTF的情况下光学系统的很小的
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