DE4243418C2

DE4243418C2 - Vorrichtung zum Anregen und Empfangen der Photolumineszenz von Stoffen in Rohrleitungen, insbesondere zur Qualitätskontrolle industrieller Prozesse sowie zur Gewässer- und Abwässerkontrolle

Info

Publication number: DE4243418C2
Application number: DE19924243418
Authority: DE
Inventors: Heribert F Dr Ing Broicher; Arthur Zydeck
Original assignee: Preussag AG
Current assignee: Preussag AG
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: DE4243418A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anregen und Empfangen der Photolumineszenz von Stoffen in Rohrleitungen, insbesondere zur Qualitätskontrolle industrieller Prozesse sowie zur Gewässer- und Abwässerkontrolle, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs, wie aus der US-PS 45 53 034 bekannt.

Die Photolumineszenz wird seit vielen Jahren in Laborgeräten, z. B. in Lumineszenzspektrometern oder auch in Durchflußfluorometern, für die qualitative und quantitative Bestimmung einzelner Komponenten in einem Stoffgemisch genutzt.

Verfahren und Vorrichtungen zum Anregen, Empfangen und Auswerten der Photolumineszenz von Stoffen in Rohrleitungen sind bekannt.

Das US-Patent 5,055,694 hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchstrahlen transparenter Flüssigkeiten und Erfassen angeregter Lumineszenz zum Gegenstand, wobei das Anregungslicht durch ein Fenster in das Rohr und die Lumineszenz durch ein zweites Fenster aus dem Rohr heraus zu einem Lichtdetektor gelangen.

Weiterhin ist das Anregen und Empfangen der Photolumineszenz von optisch dichtem Material außerhalb von Rohrleitungen bekannt.

Das eingangs genannte US-Patent 4,553,034 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung mit zwei Lichtwellenleitern, die - ähnlich einem Endoskop - in eine Rohrleitung hineinragen. Ein Lichtwellenleiter leitet das Anregungslicht in das Medium hinein, während der zweite Lichtwellenleiter das Lumineszenzlicht empfängt und zu einem Lichtdetektor leitet. Der Meßkopf im Rohr beinhaltet die zwei Lichtwellenleiter die z. B. unter einem Winkel von 90° oder parallel zueinander angeordnet sind. Die Vorrichtung entspricht bekannten optischen Trübemeßgeräten und kann nicht in optisch dichten Stoffen arbeiten.

Die Verwendung von Lichtwellenleitern zum Anregen und zum Empfangen von Photolumineszenz ist aus anderen Anwendungen, wie z. B. der Mikroskopie und der Temperaturmessung, bekannt.

Das US-Patent 4,223,226 hat eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur zum Gegenstand, wobei der Sensor einen Stoff mit stark temperaturabhängiger Photolumineszenz enthält. Dieser Stoff wird mit Licht über Lichtwellenleiter bestrahlt, und die Lumineszenz mittels Lichtwellenleiter von einem Lichtmeßgerät gemessen. Der Sensor mißt somit nur die Photolumineszenz des eingebauten Stoffes und ist nicht zur Bemusterung anderer Medien geeignet.

In der Patentschrift DD 299 010 A7 ist die Messung der Photolumineszenz von optisch dichtem Material, das unter einer Glasplatte bewegt wird, beschrieben, wobei das Anregungslicht durch die Glasplatte auf das Material fällt, und die Lumineszenz in entgegengesetzter Richtung durch die Glasplatte aus tritt und zu einem Lichtdetektor gelangt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Anregen und Empfangen der Photolumineszenz von Stoffen zu deren Bemusterung während des Transports in Rohrleitungen zu entwickeln, welche bei transparenten, bei trüben und auch bei optisch dichten Stoffen eingesetzt werden kann und den Materialfluß im Rohr nicht beeinträchtigt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst. Über den ganzen Umfang der Rohrleitung sind gleichmäßig verteilt Lichtwellenleiter angeordnet, wobei sich zwischen dem ringförmigen Lichtwellenleiter-Endstück und dem freien Rohrinnenraum ein transparenter Ring befindet. Ein Teil der Fasern des Lichtwellenleiters ist mit einer Lichtquelle verbunden und ein anderer Teil mit einem Lichtdetektor, so daß jede zweite Faser (theoretisch) das Anregungslicht von der Lichtquelle zum Medium im Rohr leitet und jede andere zweite Faser das Lumineszenzlicht aus dem Rohr zu einem Lichtdetektor leitet.

Bei Dauerlicht kommen empfangsseitig Filter zum Einsatz, um das reflektierte Anregungslicht zu eliminieren.

Bei Verwendung einer gepulsten Lichtquelle erfolgt die Messung der Lumineszenz zeitlich gesteuert.

Zwischen dem transportierten Stoff im Rohr und der Oberfläche des ringförmigen Lichtwellenleiter-Endstückes ist ein transparenter Ring aus verschleißfestem Material angeordnet, der bei optisch dichtem Stoff als Distanzstück zwischen dem Ende der Fasern des Lichtwellenleiters und dem Stoff das Anregen und Empfangen der Photolumineszenz ermöglicht.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 Ausführung der Vorrichtung mit gleichmäßig über den Rohrumfang verteilten Lichtwellenleitern zum Bestrahlen des in dem Rohr fließenden Stoffes durch einen transparenten Ring hindurch.

Die Fasern des Lichtwellenleiters enden in einem ringförmigen Endstück und sind abwechselnd jeweils für das Bestrahlen oder für das Betrachten vorgesehen.

Fig. 2 Draufsicht auf das ringförmige Lichtwellenleiter-Endstück mit eingelassenem, transparenten Ring.

Fig. 3 Seitenansicht des ringförmigen Lichtwellenleiter-Endstückes mit eingelassenem Ring und sortierten Fasern für das Bestrahlen oder das Betrachten.

Fig. 4 Vorrichtung in Seitenansicht in einem Rohrleitungsstück angeordnet.

Ein typisches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 dargestellt. In der Rohrleitung 1 fließt der Stoff 2. Der als ein Fenster wirkende, transparente Ring 3 ist innerhalb des ringförmigen Lichtwellenleiter-Endstücks 4 angeordnet. Die gleichmäßig über den Umfang der Rohrleitung verteilten Fasern des Lichtwellenleiters sind in zwei Faserbündeln 5 und 6 abwechselnd zusammengefaßt. Von der Lichtquelle 7 gelangt das Anregungslicht über Faserbündel 5 zu dem Lichtwellenleiter-Endstück 4 und durch den transparenten Ring 3 zu dem Stoff 2 in der Rohrleitung 1. Die erzeugte Lumineszenz gelangt durch den transparenten Ring 3 zu dem Lichtwellenleiter-Endstück 4 und durch die in Faserbündel 6 zusammengefaßten Fasern bis zum Lichtdetektor 8.

Fig. 2 zeigt das Lichtwellenleiter-Endstück 4 mit dem transparenten Ring 3 in Draufsicht.

In Fig. 3 sind das Lichtwellenleiter-Endstück 4, der transparente Ring 3 und den Faserbündeln 5 und 6 zugeordnete Fasern des Lichtwellenleiters in Seitenansicht dargestellt.

Fig. 4 zeigt die Vorrichtung mit der Rohrleitung 1 und dem Stoff 2 in einer bevorzugten Ausführung, in der der transparente Ring 3 denselben Innendurchmesser hat wie die Rohrleitung 1.

Claims

Vorrichtung zum Anregen und Empfangen der Photolumineszenz von Stoffen in einer Rohrleitung, insbesondere zur Qualitätskontrolle industrieller Prozesse sowie zur Gewässer- und Abwässerkontrolle, mit
- - einer Lichtquelle zur Erzeugung einer den Stoff zur Photolumineszenz anregenden Strahlung,
- - einem Lichtdetektor zum Empfang der vom Stoff herrührenden Photolumineszenz,
- - einer Lichtwellenleiteranordnung zum Führen der anregenden Strahlung von der Lichtquelle in die Rohrleitung und zum Führen der Photolumineszenz aus der Rohrleitung zum Lichtdetektor,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - sich über den gesamten Umfang der Rohrleitung (1) und den freien Rohrinnenraum umschließend, innerhalb eines ringförmigen Lichtwellenleiter-Endstückes (4) ein transparenter Ring (3) befindet,
- - die Lichtwellenleiteranordnung aus je einem Faserbündel (5, 6) mit vielen Fasern besteht,
- - die rohrseitigen Enden der Fasern über den gesamten Umfang der Rohrleitung gleichmäßig verteilt angeordnet sind, wobei die rohrseitigen Enden der Fasern in das ringförmige Lichtwellenleiter-Endstück (4) eingegossen sind.