用于检测溶液浓度的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于检测溶液浓度的装置。具体而言，在本文中描述了一种用于检测在溶液中的给定成分的浓度，优选地检测与水的溶液中的尿素的浓度的装置，包括：用于发射辐射的器件(2)；用于接收辐射的至少一个器件(4)，其预先布置为用于确定前述辐射的至少一个特性；和光导向件(6)，其预先布置为用于将前述发射器件光学地连接至前述接收器件，其中，前述光导向件(6)具有至少一个表面，该至少一个表面与前述溶液接触，以便确定前述传播介质与前述溶液之间的分界面。装置还包括控制器件(100)，该控制器件(100)构造成用于获得指示前述溶液中的前述化合物的浓度的值，该值作为来自前述接收器件的信号的函数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于检测溶液浓度、优选地为在与水的溶液中的尿素浓度的装置。
技术介绍
如所知，在本领域中存在设计为减少氧化氮排放的装置，其包括催化系统，在该催化系统中，尿素溶液注入由废气穿过的隔间中，该尿素溶液热离解以便释放氨，氨与氧化氮结合以便减少它们并获得自由的氮和水。该催化系统称作选择性催化还原(SCR)。所讨论的该系统对所使用的尿素和水溶液中的尿素浓度值进行控制，以便适当地校准其自身的操作模式。具体而言，作为浓度值的函数，该系统改变注入反应室中的溶液的流速。此外，该系统核查浓度值保持在预定范围内，以便保证该系统自身的正确的操作。前述导致需要在车辆上安装传感器装置，该传感器装置设计为确定溶液中的尿素浓度。在所讨论的
中，还感受到需要能够在车辆上核实用于上面提及的催化系统的溶液有效地包含尿素。实际上已注意到以下风险：其他液体与所讨论的溶液意外地混合，诸如例如发动机冷却剂或柴油。在冷却剂循环系统中的泄漏的情况下，冷却液可与包含溶液的储存器内的水和尿素溶液混合，该溶液在车辆发动机的启动期间由冷却液加热。同样，在储存器位于柴油箱附近的情况下，柴油可被错误地引入尿素和水的溶液的储存器中。外来液体的存在的另一原因是由欺骗性动作描述的，该动作由此代替尿素和水的溶液，供应具有低得多的成本的一些其他类型的液体(不管是否是代用品)。
技术实现思路
专利技术的目的在所讨论的
中，本专利技术的目的为提供一种传感器装置，其将能够满足前述要求中的一个或更多个，并且同时将呈现精确且可靠的操作。上述目的由于呈现在所附权利要求中说明的特性的传感器装置而实现。权利要求形成与本专利技术相关地在本文中提供的技术教导的整体部分。附图说明根据参照附图的随后的描述，本专利技术的更多特性和优点将清楚地显现，附图是作为非限制性实例而提供的，并且在附图其中：- 图1是在本文中描述的装置的实施例的透视图；- 图2是图1的装置的分解透视图；- 图3是在本文中描述的传感器装置的第二实施例的分解透视图；- 图4是包括控制器件的图1的装置的示意图，该装置装备有该控制器件；- 图5是用实验方法获得的尿素和水的溶液的特性图，其标绘出在尿素的浓度改变时，本文中描述的装置中的辐射强度损失；并且- 图6是与图5相似的用于水和氯化钠的溶液的图。具体实施方式在随后的描述中，例示出了各种具体细节，其旨在提供实施例的深入理解。可在没有具体细节中的一个或更多个的情况下，或通过其他方法、成分或材料等情况下获得该实施例。在其它情况下，未详细地示出或描述已知的结构、材料或操作，以便实施例的各种方面将不会难以理解。在本文中使用的引用仅是出于便利的原因而提供的，并因此不限定保护的范围或实施例的范畴。本专利技术涉及一种装置，其用于检测溶液的浓度，优选地为与水的溶液中的尿素的浓度。水中尿素的浓度的测量构成优选的应用，本申请人已经为该优选的应用开发了所讨论的新装置。在任何情况下，本申请人已经发现，如将在下文中所讨论的，在本文中描述的装置可在任何速率下用于测量其他溶液的浓度。在各种实施例中，如在图1至4中示出的实施例中，在附图中通过标号10指出的传感器装置包括光辐射的发射器2、用于接收光辐射的至少一个器件4、和将接收器件光学地联接至发射器的传播介质或光导向件6。如将在之后更详细地看到的，传播介质构造为以便呈现至少一个表面，该至少一个表面在装置的操作期间保持浸在待测量浓度的溶液中。传播介质与溶液之间的分界面(其以传播介质的折射率和溶液的折射率为特征)与装置的其他参数一起确定穿过传播介质10的光辐射的量和相反地分散在溶液内的辐射的量。图4示意地例示出了在本文中描述的装置的构造。现在应当注意到的是，本申请人已发现，至少在包括0％和50％之间的水中的尿素的浓度的范围内(本文中描述的传感器装置的使用条件无疑落在该范围内)，水中的尿素溶液的折射率值线性地取决于溶液中的尿素浓度值。由此可见，尿素浓度值可从溶液的折射率值直接导出。在本文中描述的装置的框架中，由于传播介质与溶液之间的分界面，溶液的折射率与辐射的强度损失相关。该损失可基于由接收器件检测的强度值来计算。因此，可作为由接收器件检测的强度值的函数而导出被测量的溶液中的尿素浓度值。依据前述，在本文中描述的装置因而包括控制器件100，控制器件100构造为用于获得如下值，该值作为来自接收器件的信号的函数指示尿素的浓度。在各种实施例中，控制单元构造成用于基于来自接收器件的信号而获得指示前述强度损失的值。在各种实施例中，如在所例示出的一个实施例中，控制器件包括计算模块102，该计算模块102设计为通过用实验方法导出的数学函数从强度损失值开始确定尿素浓度值。在各种实施例中，控制单元包括储存模块，该储存模块包含一个或更多个映射，这些映射也是用实验方法导出的，代表强度损失值与尿素浓度值之间的匹配，并且控制单元构造成用于基于前述映射获得与给定的强度损失值对应的浓度值。前述函数或前述映射相关地设置在传播介质中发生的强度损失值与测得的溶液中的尿素浓度值。优选地，它们是在装置的校准过程期间用实验方法获得的。根据优选实施例，作为第一步骤，校准过程设想获得在传播介质为空气的条件下穿过传播介质的辐射的强度损失值。这允许确定装置内在的损失，即，基本由光学纤维的几何形状和由与其直接地关联的各种参数导致的损失。接着，该过程设想对于一系列条件，在传播介质浸在溶液中的情况下获得强度损失的值，这些条件关于溶液中的尿素浓度值而彼此不同(例如，分别对于0％、32.5％、50％的浓度)。基于采集的数据，有可能推导出实验规律，即，在校准的具体装置中将测得的强度损失与溶液中的尿素浓度联系起来的函数。应当注意的是，在例示出的实施例的实例中，该规律是线性类型的。如在上面已看到的，控制单元使用以期望的方式获得的函数和/或值的对应映射，以基于由接收器件接收的信号而获得与所获得的强度损失的值对应的尿素浓度值。如在开始提到的，导出的浓度值由计算系统的控制单元用在输入处，以用于校准系统的操作模式。在各种优选实施例中，如在例示出的一个实施例中，控制单元还构造成用于将发现的浓度值与最大参考值和最小参考值比较，并且用于在发现的值落在由两个参考值限定的范围外的情况下识别警报状态。清楚的是，为了确定尿素浓度值，控制器件还可使用从来自接收器件的信号直接地导出的强度的值，而不获得在传播介质中发生的强度损失，从而将该强度值考虑为上述损失的间接指示；为了这样做，清楚的是，假定由发射器发射的辐射的强度在时间上保持恒定，否则实现设计为将强度保持为实际上恒定的器件。如从前述所显现的，在本文中描述的装置因而能够确定水中的尿素的浓度，并且此外能够核实其是否在本说明书的开始处提及的期望的操作范围内。此外，为了能够以信号告知被测量的溶液中的污染物(尤其是不可混合污染物)的存在，装置的控制器件还可构造为以便能够检测由接收器件接收的信号的稳定的和突然的变化，或者在任何情况下，能够检测基于前述信号由控制器件处理的值的如下变化，这些变化代表因光学纤维事实上已由污染物覆盖(因而改变了纤维与溶液之间的分界面的光学特性)而引起的，在纤维中发生的光强度的损失的急剧的和非渐进的变化。控制器件还构造成用于作为前述检测的结果而指示警报状态。现在应当注意到的是，本申请人还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测溶液中给定成分的浓度，优选地检测与水的溶液中的尿素的浓度的装置，包括：用于发射辐射的器件(2)；用于接收辐射的至少一个器件(4)，其预先布置为用于确定所述辐射的至少一个特性；和光导向件(6)，其预先布置为用于将所述发射器件光学地连接至所述接收器件，其中，所述光导向件(6)具有至少一个表面，所述至少一个表面与所述溶液接触，以便确定所述光导向件与所述溶液之间的分界面，其中，所述装置包括控制器件(100)，所述控制器件(100)构造成用于获得指示所述溶液中的所述成分的浓度的值，该值作为来自所述接收器件的信号的函数。

【技术特征摘要】
2014.09.24 EP 14186120.31. 一种用于检测溶液中给定成分的浓度，优选地检测与水的溶液中的尿素的浓度的装置，包括：用于发射辐射的器件(2)；用于接收辐射的至少一个器件(4)，其预先布置为用于确定所述辐射的至少一个特性；和光导向件(6)，其预先布置为用于将所述发射器件光学地连接至所述接收器件，其中，所述光导向件(6)具有至少一个表面，所述至少一个表面与所述溶液接触，以便确定所述光导向件与所述溶液之间的分界面，其中，所述装置包括控制器件(100)，所述控制器件(100)构造成用于获得指示所述溶液中的所述成分的浓度的值，该值作为来自所述接收器件的信号的函数。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光导向件遵循以下发展形式：对于至少一个部分，具有给定的方向变化，以便将穿过所述光导向件的辐射的强度损失集中在所述部分中，其中，所述部分限定所述表面的与所述溶液接触的至少局部，优选地，其中，所述光导向件具有大体U形的发展形式，并且其中，所述导向件的肘形部分限定所述表面的与所述溶液接触的至少局部。3. 根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述接收器件构造成用于检测辐射强度值。4. 根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器件(100)构造成用于处理指示从来自所述接收器件(4)的信号导出的辐射强度的值，以便获得指示浓度的所述值。5. 根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器件(100)构造成用于基于来自所述接收器件(4)的信号获得指示穿过所述光导向件(6)的辐射的强度损失的值。6. 根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器件包括计算模块(102)，所述计算模块(102)设计为通过用实验方法导出的数学函数，从通过由所述接收器件接收的信号导出的辐射强度值开始，确定指示所述成份的浓度的所述值，并且/或者其中，所述控制单元包括储存模块，所述储存模块包含用实验方法导出的一个或更多个映射，所述映射代表浓度值与辐射强度值之间的匹配，并且其中，所述控制单元构造成用于基于从由所述接收器件接收的信号导出的辐射强度值，通过所述映射获得指示浓度的所述值。7. 根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，包括用于接收辐射的第二器件(22)，所述第二器件(22)预先布置为用于检测不在所述光导向件中传播的由所述发射器(2)发射的辐射。8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二接收器件(22)预先布置为用于检测辐射强度值，并且其中，所述控制器件(100)构造成用于确定指示沿着所述光导向件(6)引导的由所述发射器(2)发射的辐射的强度的值，该值作为由所述第二接收器件接收的信号的函数。9. 根据权利要求8所述的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：O萨瓦托雷，
申请(专利权)人：力特意大利有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT