JPH09506967A - 流体における可視の構成成分の密度及び濃度の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 当該装置によっては不透明度計による測定手法が可能になり、該測定手法では光減衰が混濁状態に依存して評価される。付加的にこれにより、散乱光手法を使用でき、該散乱光手法では散乱光が被検媒質における光を散乱する粒子の濃度に対する尺度として検出される。評価装置では測定信号（混濁状態ー及び散乱光）は同時に又は選択的に評価され得る。

Description

【発明の詳細な説明】 流体における可視の構成成分 の密度及び濃度の測定装置 従来技術 本発明はメインクレームによる流体における可視の構成成分の密度及び濃度の測 定用装置、例えば、車両ー排ガスの濁度の測定用の測定装置に関する。 その種の混濁状態（濁度）測定装置又は不透明度計は被測定流体の充填された 、ないし貫流する測定室を通る光ビームの減衰度を測定する。ここで、光減衰度 は混濁状態（濁度）に対する尺度量として扱われる。評価は、ラムバート・ベー ルの法則に従って行われ、ここで、当該法則によっては吸収媒質の通過の際の光 減衰の様子が表現、記述される。本出願人は名称ＲＴＴ１００／１１０のもとで 混濁状態（濁度）測定装置を販売し、上記装置は車両排ガスにおける煙ガスない し媒測定のために用いられる。公知装置の欠点とするところは当該の混濁状態（ 濁度）測定手法はわずかな媒濃度（これは比較的最新のエンジン又は燃焼系統シ ステムにおいて益々頻繁に見出されている）を有する排ガスの場合機能しないこ とである。構成上又は燃焼技術上の手段により媒噴射エミッションが著しく低減 されて、不透明度計による測定手法の精度ではもは や十分でない。低い媒濃度の場合における限られた精度の根拠は基本的に非減衰 輝度（明状態）信号と減衰された信号との間の差測定に基づく測定方式、要する に２つのほぼ等しい大きさの信号間の差の測定方式に存する。 ＧＢ ２２ ５２ ６２１から公知の散乱光手法では同様に先ず、光ビームが 被測定流体内に導かれる。種々の方向に散乱した光成分が、検出され、評価され る。散乱光の方式の場合、吸収媒質の濃度に比例する測定信号が得られる。当該 散乱光方式は、特にわずかな媒濃度に適するが、比較的高い濃度の領域において は不透明度計測定手法より劣る。 発明の利点 本発明のメインクレームの特徴事項の要件により得られる利点とするところは 、２つの公知の測定方式の利点が組み合わされることであり、ここで、唯一の測 定室が必要であり、両手法の測定を同時に行い得る。それにより、領域全体に亘 って、余り大きくない測定コストのもとで、全体として一層大きな精度が達成さ れ、そして、著しく高い濃度及び著しく小さい濃度を高い精度で測定し得る。 サブクレームにて規定された手段により、メインクレーム中で規定された装置 の発展形態及び改良が可能である。 有利には、上記測定室は測定期間中被測定流体の貫 通する測定管として構成されているのであり、ここで、第１光受信器及び光源は 測定管の両端面に設けられているのであり、それにより可及的に長い測定区間が 達成される。 更に有利には、第２光受信器（散乱光）は光源と第１光受信器との間の実質的 に中央のところに測定室の側方に配置されていて、その結果散乱光はわずかな距 離間隔をおいて検出し得る。 両光受信器の信号を選択的に指示装置に供給し得るため、評価装置は有利に切 換装置を有する。当該切換装置は手動で切換可能に構成され、又は自動的に制御 される。このために、後者の場合において、切換装置を制御する制御装置を設け 、該制御装置によっては第１の光受信器の所定の測定信号レベルを下回ると切換 装置の切換により第２光受信器の測定信号が指示ー又はデータ収集装置に供給さ れるように構成されているのである。これにより、わずかな媒濃度のもとで測定 が散乱光手法（これは当該領域において、一層精確に動作する）を用いて行われ 得るようになる。 もちろん、両測定方式を同時に使用することも可能である。ここで、この場合 において、評価装置は両光受信器の信号に対する２つの指示装置を有する。これ により、両測定方式の絶えざる比較が可能になる。 相関測定の実施のため、有利には両光受信器の信号に対する比較装置が設けら れ、それにより、当該の比 較を自動的に実施し得る。有利には、一方の光受信器の信号を他方の光受信器の 信号に依存して正規化するための正規化装置が比較ユニットにより（可制御に） 設けられているのである。それにより比較可能な結果が得られる。 本発明の１実施例が図示してあり、以降詳述する。 単一の図は測定装置の略示図及び評価装置のブロック接続図である。 実施例の説明 測定室として使用される測定管１０は端部領域にて、校正弁１を備えた入口部 １２を有し、そして、対向する端部領域にて側方に排出部１３を有し、該排出部 はポンプ１４と連結されている。 測定管１０の入口部端面には光源１５が設けられており、そして、対向端面側 では第１の光受信器１６が設けられており、該第１光受信器は通常受光器である 。レンズとして略示された光学系１７は光源１５から測定管１０を通って送信さ れた光ビームを第１光受信器１６へ集束する。反射器として略示された光学系１ ８は測定管１０を通る光ビームの方向付けのため使用される。測定装置１０の端 面にて場合によりなお必要な光学素子は簡単化のため図示されていない。公知の 形式で、光学的測定区間は測定窓８、９により限定されている。光源１５をレー ザダイオードとして構成した場合、光学系は殆ど又は全く省き得る。 光源１５と光受信器１６との間には測定装置１６の外側側方に第２光受信器１ ９が設けられており、該第２光受信器は、限定された空間領域からの散乱光を検 出し、ここで、同じく、レンズとして略示された光学系２０は測定管１０内に光 ビームにより生ぜしめられた散乱光を第２光受信器１９に供給する。 両光受信器１６、１９にて生ぜしめられた測定信号はそれぞれ、信号処理段２ １、２２に供給される。該信号処理段はアンプ又はレベル適合段として構成され 得る。更に、その種信号処理段はノイズ信号又は基本雑音の除去のためのフィル タを有し得る。信号処理段２１の出力側は切換スイッチ２３を介して指示ー又は データ収集装置２４と接続されており、該指示ー又はデータ収集装置は最も簡単 な場合にはデジタル又はアナログの測定計器として、又は、画面スクリーン指示 装置として構成され得る。他方の信号処理段２２の出力側は、正規化装置２５を 介して切換スイッチ２３と接続されており、その結果当該の切換装置２３を介し て選択的に両光受信器１６、１９の処理された信号は指示装置２４に供給され得 る。 更に、信号処理段２１、２２の出力信号が比較装置２６に供給され、該比較装 置の出力信号によっては正規化装置２５に作用が及ぼされる。信号処理段２１の 出力信号は付加的にレベル制御装置２７に供給され、該レベル制御装置によって は切換スイッチは信号処理 段２１の出力信号の所定レベルを下回ると図示のスイッチング位置へもたらされ る。該スイッチング位置では指示装置２４は第２光受信器１９の信号の供給を受 ける。 測定のため、被測定流体、例えば車の排ガスは測定装置内を通って導かれ、こ こで、ポンプ１４は校正弁１１の開放状態のもとで作動せしめられる。このため に例えば、車の図示してない排ガス管がホースを介して校正弁１１と接続されて いる。零点調整のため校正弁１１は洗浄（掃気）位置に切り換えられ、その結果 排ガスの代わりに、洗浄（掃気）媒質が測定室を通して導かれ得る。従って、測 定窓上への沈着（付着）物が検出され、測定結果において考慮され得る。 光源１５から測定管１０を通って第１光受信器１６へ達する光ビームは排ガス 中の媒成分ないし被測定流体の混濁（状態）に依存して多かれ少なかれ減衰され る。吸収媒質を通過の際ラムバート・ベールの法則により評価される。混濁状態 （濁度）が所定値以下に低下すると、レベル制御装置２７が応動し、切換スイッ チ３を図示のスイッチング位置に切り換える。それにより、今や、第２光受信器 １９の測定信号は指示ー又はデータ収集装置２４へ達する。第２光受信器１９に よっては散乱光が検出され、該散乱光は吸収媒質の濃度に比例し、即ち、例えば 、排ガス中の媒の濃度に比例する。当該測定手法は所定の混濁状態（濁度）を下 回る場合第１光受信器１６による不透明度計測定手法よりも精度が良い。 比較可能な測定結果を得るため、換言すれば種々の測定手法間の移行切り替え （状態）を連続的に形成するため、両信号処理段２１、２２の出力信号が比較装 置２６に供給され、そして、当該比較（結果）に依存して、ないし、それぞれの 偏差に依存して正規化装置２５が制御される。上記正規化装置によっては第２光 受信器１９の処理された信号が第１光受信器１６のそれに適合化される。このこ とは例えば次のようにして行い得る、即ちそれぞれの測定特性カーブが相互に比 較され、相互に適合化されるのである。そのようにして両手法間の相関測定を実 施し得る。一方の系（システム）に対して求められ、確定された限界値は他の測 定手法へ転用され得る。比較装置２６と正規化装置２５との組合せにより、それ ぞれの測定値ないし測定特性カーブの補正を実施し得る。このために、個々の場 合において、信号処理段２１に正規化装置を後置接続してもよい。 切換スイッチ２３の往復的スイッチングにより両手法の測定値を指示ー又はデ ータ収集装置２４上にて指示し得る。このことは亦勿論次のようにして行うこと もできる、即ち両測定線路を、切換スイッチ２３を使用せずに１つの指示ー又は データ収集装置２４に、又は２つの別個の指示／データ収集ユニットに導くので ある。 上述の評価装置は有利にマイクロコンピュータとして構成され得る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１１月２３日 【補正内容】 請求の範囲 １．車両−排ガス中の可視の構成成分の密度及び濃度の測定装置であって、測定 さるべき車両−排ガスの貫流する測定室（１０）を有し、該測定室は２つの対向 する個所に第１の光受信器（１６）及び光ビームを有する光源（１５）を備え、 更に光受信器にて生ぜしめられた信号を混濁状態（濁度）に対する尺度量として 評価する評価装置を有する当該測定装置において、 測定室（１０）を通るビーム路外及びその側方における散乱光の検出のため 第２の光受信器（１９）が配置されており、 前記評価装置は第２光受信器（１９）により生ぜしめられた信号を、前記第 １光受信器（１６）により生ぜしめられた信号に無関係に、同様に密度及び濃度 に対する尺度量として評価するように構成されていることを特徴とする車両−排 ガス中の可視の構成成分の密度及び濃度の測定装置。 ２．上記測定室（１０）は測定期間中被測定車両−排ガスの貫通する測定管とし て構成されている請求の範囲１記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流体における可視の構成成分の密度及び濃度の測定装置、例えば車両ー排ガ スの混濁状態（濁度）測定用の装置であって、測定さるべき流体の貫流する測定 室を有し、該測定室は２つの対向する個所に第１の光受信器及び該光受信器に向 けられた光ビームを有する光源を備え、更に光受信器にて生ぜしめられた信号を 混濁状態（濁度）に対する尺度量として評価する評価装置を有する当該測定装置 において、 測定室（１０）を通るビーム路外及びその側方に散乱光の検出のため第２の 光受信器（１９）が配置されていることを特徴とする流体における可視の構成成 分の密度及び濃度の測定装置。 ２．上記測定室（１０）は測定期間中被測定流体の貫通する測定管として構成さ れている請求の範囲１記載の装置。 ３．第１光受信器（１６）及び光源（１５）は測定管（１０）の両端面に設けら れている請求の範囲２記載の装置。 ４．第２光受信器（１９）は光源（１５）と第１光受信器（１６）との間の中央 のところに測定室（１０）の側方に配置されている請求の範囲１から３までのう ち１項記載の装置。 ５．評価装置は両光受信器（１６、１９）の信号を選択的に指示ー又はデータ収 集装置（２４）に供給する切換装置（２３）を有する請求の範囲１から４までの うち１項記載の装置。 ６．切換装置（２３）を制御する制御装置（２７）を設け、該制御装置によって は第１の光受信器（１６）又は第２光受信器（１９）の所定の測定信号レベルを 下回ると切換装置（２３）の切換により第２光受信器（１９）の測定信号が指示 ー又はデータ収集装置（２４）に供給されるように構成されていることを特徴と する請求の範囲５記載の装置。 ７．切換装置（２３）は手動で切換可能に構成されていることを特徴とする請求 の範囲５記載の装置。 ８．評価装置は２つの指示ー又はデータ収集装置（２４）又は２つの指示手段を 有する１つの指示ー又はデータ収集装置を両光受信器（１６、１９）の信号に対 して有する請求の範囲１から４までのうち１項記載の装置。 ９．相関測定の実施のため両光受信器（１６、１９）の信号に対する比較装置（ ２６）が設けられていることを特徴とする請求の範囲１から８までのうち１項記 載の装置。 10．一方の光受信器（１９）の信号を他方の光受信器（１６）の信号に依存して 正規化するための正規化装置（２５）が設けられている請求の範囲９記載の 装置。 11．正規化装置（２５）は比較装置（２６）により可制御である請求の範囲１０ 記載の装置。