DE4240395A1 - Detektor zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Detektor zur Erfassung elek
tromagnetischer Strahlung mit mindestens einem unter einer
für die Strahlung durchlässigen Abdeckscheibe in einem für
elektromagnetische Strahlung undurchlässigem Gehäuse ange
ordneten Sensorelement, das auf elektromagnetische Strah
lung anspricht und in Abhängigkeit von der Strahlung ein
elektrisches Ausgangssignal erzeugt.
Optische Detektoren der angegebenen Art werden beispiels
weise zum schnellen Entdecken von Flammen, Funken oder
anderen Feuererscheinungen, zum Überwachen von Räumen oder
industriellen Prozessen eingesetzt. Ein Problem bei dem
Einsatz derartiger Detektoren bildet vor allem die Ver
schmutzung der Abdeckscheibe des Sensorelements, da hier
durch die Ansprechempfindlichkeit erheblich herabgesetzt
wird. Den Grad solcher Verschmutzungen kann man bisher nur
mit Hilfe aufwendiger Prüfungen, die auch häufig das an den
Detektor angeschlossene Gesamtsystem beeinflussen, unter
Verwendung optischer Prüfeinrichtungen vor Ort feststellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Detektor
der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine selbsttä
tige Prüfung der Verschmutzung seiner Abdeckscheibe ermög
licht, ohne daß seine Überwachungsfunktion und das ange
schlossene System gestört wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf
der Außenseite des Gehäuses am Rand der Abdeckscheibe min
destens ein elektromagnetische Strahlung einer Strahlungs
quelle abstrahlendes Element angeordnet ist. Ein Teil der
von dem Element abgestrahlten Strahlung durchdringt die
Abdeckscheibe des Detektors und eine eventuell darüberlie
gende Schmutzschicht und wird von dem Sensorelement erfaßt.
Je nach Art und Umfang der Schmutzschicht weicht der zu dem
Sensorelement gelangende Anteil dieser Strahlung von dem
Anteil ab, der ohne Verschmutzung der Abdeckscheibe dorthin
gelangen würde. Aus dieser Abweichung, die an dem Ausgangs
signal des Sensorelements ablesbar ist, kann somit auf den
Grad der vorhandenen Verschmutzung geschlossen werden. Auf
diese Weise wird eine kontinuierliche Prüfung der Ver
schmutzung des Detektors ermöglicht.
Ein einfacher Aufbau des erfindungsgemäßen Detektors läßt
sich nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch
erreichen, daß auf der Außenseite des Sensorgehäuses eine
die elektromagnetische Strahlung von der Strahlungsquelle
zum Rand der Abdeckscheibe leitende Schicht angebracht ist,
die bis auf eine Strahlungseintrittsfläche und eine Strah
lungsaustrittsfläche mit einer strahlungsundurchlässigen
Abdeckung abgedeckt ist. Die Anbringung einer strahlungs
leitenden Schicht auf dem Sensorgehäuse ist mit einfachen
kostengünstigen Maßnahmen zu erreichen und macht das heran
führen elektrischer Anschlüsse an den Rand der Abdeck
scheibe entbehrlich. Ergänzend kann erfindungsgemäß vorge
sehen sein, daß das Gehäuse, die strahlungsleitende Schicht
und die Abdeckung aus teleskopartig ineinandergreifenden
Teilen gebildet sind, die zu einer Baueinheit miteinander
verbunden sind. Vorzugsweise sind die Teile der Baueinheit
rotationssymmetrisch ausgebildet. Erfindungsgemäß kann wei
terhin vorgesehen sein, daß die Baueinheit als Schraubfas
sung ausgebildet ist, die an ein die Strahlungsquelle,
elektronische Schaltungselemente des Detektors und elektri
sche Anschlußeinrichtungen aufnehmendes Detektorgehäuse
anschraubbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung sind
empfindliche, elektronische Bauelemente innerhalb des
Detektorgehäuses geschützt angeordnet. Die Schraubfassung
bildet ein mit dem Detektorgehäuse lösbar verbundenes Ele
ment, das je nach Anwendungsfall durch ein anderes, für
einen anderen Anwendungsfall, beispielsweise einen anderen
Spektralbereich vorgesehenes Element ausgetauscht werden
kann.
Eine Überprüfung der Betriebsbereitschaft der Strahlungs
quellen kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung
dadurch erreicht werden, daß an der Strahlungseintrittsflä
che der strahlungsleitenden Schicht an einer der Strah
lungsquelle diametral gegenüberliegenden Stelle ein Strah
lungsempfänger angeordnet ist. Da ein Teil der von der
Strahlungsquelle ausgehenden Strahlung nach Durchlaufen der
strahlungsleitenden Schicht und des Zwischenraums im
Bereich der Abdeckscheibe an der der Strahlungsquelle dia
metral gegenüberliegenden Stelle der Schicht wieder aus
tritt, kann mit Hilfe des dort angeordneten Strahlungsem
pfängers die Betriebsbereitschaft der Strahlungsquelle
geprüft werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei
spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt
ist. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Detektors
zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung mit
gelöster Schraubfassung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schraubfassung des
Detektors gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Funktionsprin
zips der Erfindung anhand eines Teilschnitts
durch die Schraubfassung und das Detektorgehäuse
des Detektors gemäß Fig. 1.
Der in Fig. 1 dargestellte Detektor weist ein Detektorge
häuse 1 mit einer Frontplatte 2 auf, in der eine mittige,
mit einem Innengewinde versehende Öffnung 3 zum Einschrau
ben einer Schraubfassung 4 vorgesehen ist. Aus der Öffnung
3 ragt ein zylindrischer Sockel 5 raus, der auf seiner
Stirnfläche opto-elektronische Sensorelemente 6 zur Erfas
sung elektromagnetischer Strahlung trägt. Die Sensorele
mente 6 sind an eine elektronische Schaltung im Innern des
Detektorgehäuses 1 angeschlossen. Um die Öffnung 3 herum
sind in gleichmäßigem radialen Abstand zu dieser mehrere
Löcher 7 von im Vergleich zur Öffnung 3 geringem Durchmes
ser vorgesehen, denen im Innern des Detektorgehäuses 1
Strahlungsquellen gegenüberliegen.
Die Schraubfassung 4 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Sie
besteht aus einem ringförmigen, metallischen Gehäuse 8 mit
einer zylindrischen Bohrung 9, die zur Aufnahme des Sockels
5 dient. Die Mantelfläche des Gehäuses 8 weist einen abge
setzten, mit einem Außengewinde versehenen Abschnitt 10
auf, der in die Öffnung 3 einschraubbar ist. Das dem
Abschnitt 10 abgekehrte Ende der Bohrung 9 ist durch eine
Abdeckscheibe 11 verschlossen, die in einem bestimmten
Spektralbereich für elektromagnetische Strahlung durchläs
sig ist. Bei einer Verwendung des Detektors als Flammenmel
der kann die Abdeckscheibe 11 beispielsweise im nahen
Infrarotbereich strahlungsdurchlässig sein.
Das Gehäuse 8 ist von einer Schicht 12 aus einem elektroma
gnetische Strahlung leitenden Material umgeben, die die
zylindrische Mantelfläche und die an die Abdeckscheibe 11
angrenzende Kreisringfläche des Gehäuses 8 sowie den in das
Gehäuse 8 eingelassenen Rand der Abdeckscheibe 10 bedeckt.
Die Schicht 12 weist eine kreisringförmige Eintrittsfläche
13 und eine zylindrische Austrittsfläche 14 auf. Nach außen
ist die Schicht 12 durch eine kappenförmige Abdeckung 15
aus einem für elektromagnetische Strahlung undurchlässigen
Material abgedeckt.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Detektors wird anhand
der Prinzipdarstellung gemäß Fig. 3 im folgenden erläu
tert. Wie die Darstellung zeigt, befindet sich im zusammen
gebauten Zustand die Schicht 12 der Schraubfassung 4 unmit
telbar über den Löchern 7 in der Frontplatte 2 des Detek
torgehäuses 1. Die von Strahlungsquellen 16 ausgehende
Strahlung gelangt durch die Löcher 7 zur Eintrittsfläche 13
der Schicht 12 und wird von der Schicht 12 aufgenommen,
weitergeleitet und am Rand der Abdeckscheibe 11 über die
Austrittsfläche 14 diffus abgestrahlt. Ein Teil dieser
abgestrahlten Strahlung durchdringt die Abdeckscheibe 11
und wird von den unter der Abdeckscheibe 11 befindlichen
Sensorelementen 6 erfaßt. Die Intensität der erfaßten
Strahlung bei sauberer Abdeckscheibe 11 wird als Normal zu
stand gemessen und gespeichert. Ist die Abdeckscheibe 11
verschmutzt, so erreicht die Sensorelemente 6 je nach Art
und Grad der Verschmutzung nur ein Teil der Strahlung, die
sonst ohne Verschmutzung dort hingelangen würden. Durch
Vergleich dieser Abweichung mit dem Normalzustand kann auf
den Grad der Verschmutzung der Abdeckscheibe geschlossen
werden. Dieser Verschmutzungsgrad kann entweder angezeigt
werden oder bei Erreichen eines Grenzwerts ein Wartungssi
gnal auslösen.
Claims (6)
1. Detektor zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung
mit mindestens einem unter einer für die Strahlung
durchlässigen Abdeckscheibe in einem für elektromagne
tische Strahlung undurchlässigem Gehäuse angeordneten
Sensorelement, das auf elektromagnetische Strahlung
anspricht und in Abhängigkeit von der Strahlung ein
elektrisches Ausgangssignal erzeugt, dadurch gekenn
zeichnet, daß auf der Außenseite des Gehäuses (8) am
Rand der Abdeckscheibe (11) mindestens ein elektroma
gnetische Strahlung einer Strahlungsquelle (16)
abstrahlendes Element (12, 14) angeordnet ist.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
auf der Außenseite des Gehäuses (8) eine die elektroma
gnetische Strahlung von der Strahlungsquelle (16) zum
Rand der Abdeckscheibe (11) leitende Schicht (12) ange
bracht ist, die bis auf eine Strahlungseintrittsfläche
(13) und eine Strahlungsaustrittsfläche (14) mit einer
strahlungsundurchlässigen Abdeckung (15) abgedeckt ist.
3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse (8), die strahlungsleitende Schicht (12)
und die Abdeckung (15) aus teleskopartig ineinander
greifenden Teilen gebildet sind, die zu einer Bauein
heit (4) miteinander verbunden sind.
4. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Teile der Baueinheit (4) rotationssymmetrisch aus
gebildet sind.
5. Detektor nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Baueinheit als Schraubfassung
(4) ausgebildet ist, die an ein die Strahlungsquelle
(16), elektronische Schaltungselemente des Detektors
und elektrische Anschlußeinrichtungen aufnehmendes
Detektorgehäuse (1) anschraubbar ist.
6. Detektor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß an der Strahlungseintrittsfläche
(13) der strahlungsleitenden Schicht (12) an einer der
Strahlungsquelle (16) diametral gegenüberliegenden
Stelle ein Strahlungsempfänger angeordnet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Owner name: MINIMAX GMBH & CO. KG, 23843 BAD OLDESLOE, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120703 |