用于气体的吸收测量的测量装置制造方法及图纸

描述了一种用于气体的吸收测量的测量装置，其中所述测量装置(1)包括辐射源(2)、第一探测器元件(3)、第二探测器元件(9)和反射器组件(4)。反射器组件(4)限定在辐射源(2)和第一探测器元件(3)之间的第一光学路径(5)和在辐射源(2)和第二探测器元件(9)之间的第二光学路径(10)。第一光学路径(5)随之自身具有至少两个交点且第二探测器元件(9)布置在通过辐射源(2)和第一光学路径(5)的两个交点(6)限定的第一平面外部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于气体的吸收测量的测量装置
本专利技术涉及一种用于气体的吸收测量(Absorptionsmessung)的测量装置，其中测量装置包括辐射源、第一探测器元件、第二探测器元件和反射器组件，其限定在辐射源和第一探测器元件之间的第一光学路径(optischenPfad)和在辐射源和第二探测器元件之间的第二光学路径。
技术介绍
为了定量确定例如二氧化碳或甲烷在空气中的气体浓度，使用气体传感器，其确定电磁辐射在相应的气体中的吸收。基于吸收的电磁辐射的量和波长，可以推断出气体的类型且推断出其浓度。气体传感器在此可为光学气体传感器，其具有光源；光学玻璃圆器皿(Küvette)，在其中存在测量气体；和一个或多个探测器，其通过光学带通过滤器(Bandpassfilter)探测测量和参考波长的光。借助于在参考辐射(Referenzstrahlung)和获取电磁辐射的吸收份额的测量辐射(Messstrahlung)之间的比较可确定气体浓度。已知气体传感器，其使用白炽灯作为光源。文件US6,469,303B1以及文件US6,989,549B2描述了在柱状的金属壳体中的传感器。光源和探测器布置在壳体内部。气体由光源的光线(Licht)射穿。经由在柱体的金属壁处的反射，辐射之后被引导到探测器上。上面提到的装置的缺点是，白炽灯应非常能量集中地运行且仅可缓慢地调制。因此，其可仅在较小的频率的情形中运行。白炽灯另外具有缺点，即，其相对于机械颤动是敏感的，因为然后灯丝可破裂。从文件US9,234,837B2已知，使用LED作为光源，其中LED的辐射经由多个凹面镜和多个平面镜被导引穿过测量玻璃圆器皿且到探测器上。平面镜和凹面镜在此分别彼此相对而置地布置在测量玻璃圆器皿的不同侧上，从而光射线走过穿过测量玻璃圆器皿的之字状的路径。从文件US2009/0235720A1已知一种传感器组件，其使用LED作为光源。光横越测量气体且然后击中到半球状的镜面上，其然后将光线聚焦到探测器上。所有上面提到的装置具有缺点，即，分别使用的光学装置是无效率的，因为在弱吸收气体的情形中非常大的传感器是必需的，以便实现所需的吸收波长。从文件DE2504300A1和文件DE10124055A1已知如下组件，在其中通过多次反射实现较长的吸收路径，从而同样弱吸收气体可以以较小的传感器探测。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种用于气体的吸收测量的备选的测量装置，其具有较小的结构尺寸且具有较小的能量消耗，其中其机械稳固地构建。该任务通过独立权利要求的特征解决。有利的改进方案是从属权利要求的对象。在用于气体的吸收测量的测量装置的情形中，其中测量装置包括辐射源、第一探测器元件、第二探测器元件和反射器组件，反射器组件限定在辐射源和第一探测器元件之间的第一光学路径和在辐射源和第二探测器元件之间的第二光学路径。在此，第一光学路径与自身具有至少两个交点。根据本专利技术设置成，第二探测器元件布置在通过辐射源和第一光学路径的两个交点限定的第一平面外部。通过第二探测器元件布置在通过辐射源和第一光学路径的两个交点限定的第一平面外部，在探测器元件和辐射源例如布置在共同的电路板上的情形中得出较大的灵活性。这支持测量装置的紧凑的结构形式，尤其，当多于两个探测器元件得到使用时。例如，第三探测器元件可与第一探测器元件和辐射源一起布置在第一平面中。第二和第三探测器元件那么可以可选地用于参考测量。此外，第二探测器元件的该布置实现了探测器元件的清楚的分隔，从而在维护或故障情况中涉及的探测器元件可容易接近。反射器组件如此设计，以至于至少借助于第一光学路径促使同一气体容积以测量辐射的多次射穿。在此，光学路径的焦点理解为光学路径的不同的区段的交叉，其具有与0°或360°和其整数的多倍不同的角度。在此，测量气体容积总体而言多次由测量辐射穿过，在测量辐射击中到第一探测器元件上之前。由此，在弱吸收气体中的吸收波长倍增。通过光学路径与自身的相交，在此，所需的测量气体容积限制于最小值。整个光学路径由此提供到非常小的容积上。光学路径在测量容积中通过反射器组件自身相交地折叠。通过光学路径的折叠，测量辐射在反射器组件处的射入角较小。测量装置因此极端紧凑且可进一步有效地运行，因为在光学装置上的水膜通过较小的射入角仅对于电辐射的强度具有最小的影响。另外，装置相对于颤动非常不敏感，因为光学元件简单地构建且在较小的空间上联合。有利地，第一光学路径包括至少三个、优选地至少四个、优选地至少五个、特别优选地六个与自身的交点。交点的数量越高，测量容积通过测量辐射穿过越频繁。另外，交点的较高数量意味着如下，即，测量装置相比带有更低数量的焦点可具有更小的尺寸。测量装置的紧凑性以及测量装置的更适宜的制造的优点可以以该方式进一步增大。第二光学路径可与第一光学路径同样地具有与自身的两个或多个交点。然后，对于第一光学路径所说的相应地适用于其。适宜地，测量装置包括带有包围测量腔的壁元件的测量腔，其中辐射源、第一探测器元件、第二探测器元件和反射器组件布置在壁元件处。这实现了简单的结构形式且简化了在反射器组件处提供较小的射入角。另外有利的是，第二光学路径与自身不具有交点。第二光学路径因此短于第一光学路径，因此，第二光学路径具有在测量气体中的较短的吸收路径，利用其可测量强吸收气体。第一和第二光学路径在测量装置中的组合实现了弱吸收气体和强吸收气体的同时的测量。弱吸收气体然后借助于第一光学路径评估且强吸收气体借助于第二光学路径评估。利用测量装置，两种不同的吸收气体可同时在紧凑的气体容积中穿过引导。例如，可同时测量甲烷和二氧化碳。另外，可测量同一气体的不同的浓度范围。第一光学路径在该情况中可用于测量例如在0体积百分比至5体积百分比的浓度范围中的甲烷且第二光学路径可用于测量5体积百分比至100体积百分比的甲烷。这节省了空间和成本，因为对于多种气体而言可使用同一个测量装置。第一和第二探测器元件在此可单件式地实施，其中总探测器的不同的区域可限定第一和第二探测器元件。有利地，用于第一光学路径的反射器组件具有两个镜面元件(Spiegelelement)以及第一和第二凹面镜元件(Hohlspiegelelement)，其中反射器组件的第一焦点布置在辐射源上且反射器组件的第二焦点布置在第一探测器元件上，其中第一和第二凹面镜元件优选地是抛物线状的。镜面元件在此如此布置，以至于其将光线从凹面镜元件反射到相应地其他的镜面元件上。以该方式，反射器组件的光学元件可由简单的部件组成，所述部件可成本适宜地制造。另外，利用这些元件，光学路径可相对简单地计算和确定。有利地，反射器组件在第二光学路径中具有第三凹面镜元件，其将辐射源映射到第二探测器元件上。利用第三凹面镜元件限定第二光学路径，其例如从辐射源伸延至第三凹面镜元件且从第三凹面镜元件伸延至第二探测器元件。交点在该情况中在第二光学路径中不出现，从而测量气体容积在第二光学路径上仅两次由测量辐射穿过。利用这样的第二光学路径，强吸收气体可被测量。有利地，第三凹面镜元件布置在第一和第二凹面镜元件之间。为了从第一平面出来反射，第三凹面镜元件可相对于第一平面倾斜。备选地或附加地，第三凹面镜元件可非对称地成型。第三凹面镜元件可为了强吸收气体的测量优选地构造成小于第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于气体的吸收测量的测量装置，其中所述测量装置(1)包括辐射源(2)、第一探测器元件(3)、第二探测器元件(9)和反射器组件(4)，其中所述反射器组件(4)限定在所述辐射源(2)和所述第一探测器元件(3)之间的第一光学路径(5)和在所述辐射源(2)和所述第二探测器元件(9)之间的第二光学路径(10)，其中所述第一光学路径(5)随之自身具有至少两个交点，其特征在于，所述第二探测器元件(9)布置在通过所述辐射源(2)和所述第一光学路径(5)的两个交点(6)限定的第一平面外部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.23 DE 102016010088.51.一种用于气体的吸收测量的测量装置，其中所述测量装置(1)包括辐射源(2)、第一探测器元件(3)、第二探测器元件(9)和反射器组件(4)，其中所述反射器组件(4)限定在所述辐射源(2)和所述第一探测器元件(3)之间的第一光学路径(5)和在所述辐射源(2)和所述第二探测器元件(9)之间的第二光学路径(10)，其中所述第一光学路径(5)随之自身具有至少两个交点，其特征在于，所述第二探测器元件(9)布置在通过所述辐射源(2)和所述第一光学路径(5)的两个交点(6)限定的第一平面外部。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一光学路径(5)随之自身具有至少三个、优选地至少四个、优选地至少五个、特别优选地至少六个交点。3.根据权利要求1或2中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置(1)具有带有包围所述测量腔(7)的壁元件(8)的测量腔(7)，其中所述辐射源(2)、所述第一探测器元件(3)和所述反射器组件(4)布置在所述壁元件(8)处。4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述壁元件(8)在其中伸延有所述第一光学路径(5)的平面中具有五角形的或六角形...

【专利技术属性】
技术研发人员：A特雷尔希，
申请(专利权)人：德尔格安全股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE