反应基座、用于确定气体及颗粒浓度的测量系统和测量方法以及光学的流动传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于对混合气的气态的和/或浮质状的成分的浓度进行测量的 系统以及一种用于这样的测量系统的、具有至少一条流动通道的反应基座，其中，所述流动 通道形成具有反应材料的反应室，所述反应材料构造用于与所述混合气的至少一种有待测 量的成分或者所述有待测量的成分的反应产物进行在光学上能够探测的反应。此外，本发 明涉及一种用于对混合气的气态的和/或浮质状的成分进行测量的测量方法以及一种光 学的流动传感器。
【背景技术】
[0002] 从现有技术中知道了气体检查小管，所述气体检查小管用反应材料来装填，所述 反应材料与特定的化合物进行在光学上能够识别的反应。在此比如用手摇栗通过所述气体 检查小管来栗吸所定义的量的混合气。随后借助于所述反应材料的变色来确定有待测量的 化合物的浓度。
[0003] 除此以外，知道了所谓的基于芯片的测量系统，对于所述基于芯片的测量系统来 说所述反应材料可以被设置在多个布置在反应基座上的反应室中，所述反应室可以分别用 于一次测量。可以将所述反应基座插入到测量装置中，所述测量装置识别出所述反应基座 并且实施相应的、用于对所述混合气的相应的成分的浓度进行测量的测量方法。对于有些 测量来说不测量浓度，因为有待测量的成分没有处于所述混合气中或者在探测阈值之下处 于所述混合气中，对于这些测量来说需要针对所述测量系统的功能检查，用于排除故障。
【发明内容】
[0004] 本发明的目标是，提供一种简单的、用于这样的测量系统的传感装置以及一种相 应的测量方法。
[0005] 本发明的任务通过一种用于测量系统的、具有至少一条流动通道的反应基座得到 解决，其中所述测量系统用于测量混合气的气态的和/或浮质状的成分的浓度，并且其中， 所述流动通道形成具有反应材料的反应室，所述反应材料构造用于与所述混合气的至少一 种有待测量的成分或者所述有待测量的成分的反应产物进行在光学上能够探测的反应。所 述流动通道至少部分地用颗粒来装填，所述颗粒在所述混合气通过所述流动通道流动之前 具有原始位置并且通过流经所述流动通道的气流被加载到流动位置中，其中，所述颗粒如 此构成，使得处于原始位置中的颗粒和处于流动位置中的颗粒可以以光学的方式来区分。 通过这种方式可以以光学的方式来确定所述混合气通过所述流动通道流动的情况，由此可 以简化属于所述测量系统的测量装置的传感装置，方法是：比如通过共同的光学传感器来 检测并且确定所述在光学上能够探测的反应以及所述混合气的流动情况。由此不需要单独 的、用于确定质量流量的传感器。
[0006] 可能的是，所述颗粒具有不同的大小，其中，在所述原始位置中不同大小的颗粒被 混合并且在所述流动位置中所述不同大小的颗粒至少部分地被离解。通过所述气流，较小 的颗粒被冲掉并且沉积在具有较小的流动强度的区域中，并且较大的颗粒在流动中定向。 通过这种离解处理，所述流动通道的图像的强度分布发生变化并且对比度得到增强。
[0007] 所述颗粒也可以具有一种流动形式，用于在气流中沿着预先确定的定向沿着流动 方向朝其流动位置中定向。通过这种方式，所述颗粒可以朝特定的方向定向并且尤其可以 将无向的或者混乱的原始位置与定向的或者有序的流动位置区分开来。比如所述颗粒构造 为液滴状。
[0008] 也可能的是，用颜色给所述颗粒作标记，用于方便并且增强所述颗粒的位置的、在 光学上的区分。
[0009] 此外，所述颗粒可以具有机械的、电的和/或磁性的特性，用于通过作用于所述颗 粒的机械的、电的和/或磁性的复位力来运动到复位位置中，其中，如此构造颗粒，使得处 于复位位置中的颗粒和处于流动位置中的颗粒可以以光学的方式来区分。通过这种方式， 一方面可以重复测量或者实施连续的测量，因为所述颗粒通过所述复位力相应地被加载到 其复位位置中并且由此在所述气流减弱时运动到其复位位置中。另一方面，可以使所述颗 粒的在其复位位置中的、有序的第一种分布与所述颗粒的在其流动位置中的、有序的第二 种分布对置，由此可以简化确定所述颗粒的位置的过程。
[0010] 此外，本发明涉及一种用于对混合气的气态的和/或浮质状的成分的浓度进行测 量的测量系统，该测量系统具有按前述权利要求中任一项所述的反应基座并且具有拥有光 学传感器的测量装置，所述光学传感器检测所述反应基座的流动通道并且构造用于：以光 学的方式来确定所述颗粒的原始位置和流动位置。通过这种方式，可以以光学的方式来确 定所述混合气的、通过所述流动通道流动的情况，由此可以简化属于所述测量系统的测量 装置的传感装置，方法是：比如通过共同的光学传感器来检测并且确定所述在光学上能够 探测的反应以及所述混合气的流动情况。由此不需要单独的、用于确定质量流量的传感器。
[0011] 此外，所述测量装置和/或所述反应基座可以构造用于：在所述反应基座的流动 通道中产生电场或者磁场。通过这种方式可以产生用于相应的颗粒的、电的或者磁性的复 位力。
[0012] 优选可以动态地对所述复位力进行建模。通过这种方式可以改进测量的精度。
[0013] 此外，本发明涉及一种用于用上面所描述的反应基座或者上面所描述的测量系统 对混合气的气态的和/或浮质状的成分的浓度进行测量的测量方法，所述测量方法具有以 下方法步骤：在通过所述流动通道来输送气流之前拍摄所述流动通道的参考图像，其中，所 述颗粒处于其原始位置中；在通过所述流动通道输送气流的过程中拍摄所述流动通道的流 动图像；并且通过对于所述参考图像和流动图像的测评来确定通过所述流动通道流动的 气流。通过对于所述参考图像及所述流动图像的测评，可以确定所述颗粒的位置变化并且 由此确定流经所述流动通道的气流，由此能够以光学的方式来确定流经所述流动通道的气 流。
[0014] 按照一种方法变型方案，所述测量方法包括在通过所述流动通道来输送气流的过 程中产生复位力的方法步骤，所述复位力将所述颗粒加载到复位位置中。这能够实现重复 的或者连续的测量。
[0015] 此外，所述测量方法包括对在通过所述流动通道来输送气流的过程中的复位力进 行动态的建模的方法步骤，使得所述颗粒在复位位置与流动位置之间来回运动。通过这种 方式可以以提高了的精度来实施连续的测量。
[0016] 此外，本发明涉及一种用于确定流体的流动的、光学的流动传感器，该光学的流动 传感器具有透明地构成的流动通道，所述流动通道至少部分地用颗粒来装填。所述颗粒具 有流动形式，用于在气流中以预先确定的定向沿着流动方向朝流动位置中定向并且具有机 械的、电的和/或磁性的特性，用于通过作用于所述颗粒的、机械的、电的和/或磁性的复位 力来加载到复位位置中，其中，所述颗粒如此构成，使得所述处于复位位置中的颗粒和所述 处于流动位置中的颗粒可以以光学的方式进行区分。此外，设置了一种用于产生所述机械 的、电的和/或磁性的复位力的复位装置、一种构造用于对所述颗粒的、从原始位置到流动 位置中的位置变化进行检测的光学传感器元件以及一种构造用于借助于所述颗粒的、所检 测到的位置变化来确定所述流体的流动情况的控制单元。这样的流动传感器能够以光学的 方式来确定流经所述流动通道的气流。
【附图说明】
[0017] 前面所描述的实施方式可以任意地彼此组合并且与前面所描述的方面相组合，用 于实现按本发明的优点。本发明的其它特征和优点从下面所描述的实施方式中产生，其 中： 图1是按本发明的、具有测量装置和按本发明的反应基座的测量系统的、第一种实施 方式的示意图； 图2是图1的测量系统的详细的视图； 图3是图1的测量系统连同所插入的反应基座的、详细的视图； 图4a是按照反应基座的第一种实施方式的流动通道连同处于原始位置中的颗粒； 图4b是按照反应基座的第一种实施方式的流动通道连同处于流动位置的颗粒； 图5是按照所述第一种实施方式的流动通道的图像的、强度分布的图表； 图6是按照反应基座的第二种实施方式的流动通道； 图7a是按照图6的流动通道的区段连同处于原始位置中的颗粒； 图7b是按照图6的流动通道的区段连同处于流动位置中的颗粒； 图8a是按照第三种实施方式的反应基座的流动通道的区段连同处于复位位置中的颗 粒； 图8b是按照第三种实施方式的反应基座的流动通道的区段连同处于流动位置中的颗 料；并且 图9是按照第四种实施方式的反应基座的流动通道的区段连同处于复位位置中的颗 料。
【具体实施方式】
[0018] 图1示出了下面也被称为测量系统10的气体测量系统的示意图。所述测量系统 10包括测量装置12和反应基座14。所述反应基座14具有至少一条流动通道42,所述流动 通道形成具有反应材料48的反应室46。所述反应材料48构造用于：与混合气的至少一种 有待测量的成分或者所述有待测量的成分的反应产物进行在光学上能够探测的反应。通过 这种方式，要么所述有待测量的成分可以直接与所述反应材料进行反应