用于測量介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測量介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的測量裝置，包括：用于發(fā)射光的至少第一光源和第二光源；用于接收至少具有第一接收波長和第二接收波長的光的至少一個光接收器；用于使光彎曲和/或折射的至少一個色散元件；其中，由所述光源發(fā)射的光撞擊所述色散元件并且由所述色散元件轉(zhuǎn)向，使得光撞擊所述光接收器，其特征在于所述第一光源相對于所述色散元件以第一角度布置，并且所述第二光源相對于所述色散元件以第二角度布置，其中，所述第二角度不同于所述第一角度，其中，所述第一角度被實施為使得由所述色散元件轉(zhuǎn)向的光的波長對應(yīng)于所述第一接收波長，并且其中，所述第二角度被實施為使得由所述色散元件轉(zhuǎn)向的光的波長對應(yīng)于所述第二接收波長。
【專利說明】用于測量介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于測量介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]因此，對于不同波長的光學(xué)測量，例如，在分光計的情況下，需要用于發(fā)射光的可組合光源和寬帶接收器或用于發(fā)射光并且在接收器處將光分解成其光譜分段(spectralfractions)的寬帶光源。在此處，將僅考慮第一種情況。
[0003]“光”從本發(fā)明的意義上說并不限于電磁光譜的可見范圍，而是替而能夠是任意波長或波長組，尤其還有遠(yuǎn)紫外線(UV)的波長和位于紅外線(IR)范圍內(nèi)的波長。
[0004]可組合光源的常用實施例涉及比如與色散元件(例如，棱鏡或光學(xué)光柵)或一組單獨的窄帶光源(例如LED)相耦合的寬帶光源。
[0005]在兩種情況下，不同波長的光束沿不同的方向出射。如果期望比如精確地朝向接收器的某一方向，則光束必須經(jīng)機(jī)械運動(例如，光柵的旋轉(zhuǎn))或經(jīng)固定的光學(xué)裝置(例如，半透射鏡)被合并。
[0006]本發(fā)明的目的是提供用于具有限定方向的出射光而無需可移動部分或復(fù)雜的光學(xué)元件的光源的結(jié)構(gòu)的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]該目的由一種測量裝置實現(xiàn)，該測量裝置包括:用于發(fā)射光的至少第一光源和第二光源；用于接收至少具有第一接收波長和第二接收波長的光的至少一個光接收器；用于使光彎曲和/或折射的至少一個色散元件；其中，由光源發(fā)射的光撞擊色散元件并且由該色散元件轉(zhuǎn)向，使得光撞擊光接收器。在這種情況下，第一光源相對于色散元件以第一角度布置，并且第二光源相對于色散元件以第二角度布置，其中，第二角度不同于第一角度，其中，第一角度被實施為使得由色散元件轉(zhuǎn)向的光的波長對應(yīng)于第一接收波長，并且其中，第二角度被實施為使得由色散元件轉(zhuǎn)向的光的波長對應(yīng)于第二接收波長。
[0008]因此，在無附加機(jī)械或復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)的情況下在接收器處瞄準(zhǔn)不同波長的光是可能的。
[0009]在優(yōu)選實施例中，第一光源和第二光源具有相同的發(fā)射光譜。因此，能夠以成本有效的方式使用相同的光源。而且，因為波長選擇性由相應(yīng)的光源與色散元件之間的角度確保，所以光源不必為溫度穩(wěn)定的。
[0010]在實施例的有利形式中，第一光源和/或第二光源以寬帶方式發(fā)射。經(jīng)常，在通常銷售的光源的情況下，找到希望的波長是困難的。
[0011]優(yōu)選地，第一光源和第二光源是LED。能夠獲得大量的這類光源。
[0012]優(yōu)選地,第一光源和第二光源是白色LED。
[0013]由于不同波長的光撞擊接收器，所以光接收器盡可能是寬帶光接收器。
[0014]在進(jìn)一步的發(fā)展中，色散元件是棱鏡，尤其是色散棱鏡、反射光柵、透射光柵、單或雙狹縫、光纖束、干涉濾光器、或波長相關(guān)鏡，尤其是二向色鏡。
[0015]在所述光學(xué)光柵-反射光柵和透射光柵一的兩種情況下，這些通過它們起作用的方式區(qū)別。此外，能夠根據(jù)制造過程(由此，閃耀光柵、全息光柵或成像光柵)或透明度(振幅光柵或相位光柵)來區(qū)別光柵。這些光學(xué)光柵同樣適合于作為色散元件。
[0016]測量裝置能夠是分光計、光度計或色度計。
[0017]在進(jìn)一步的發(fā)展中，在第一光源或第二光源與色散元件之間設(shè)置至少一個準(zhǔn)直光學(xué)元件。因此，能夠以更大精度將發(fā)射光朝向接收器瞄準(zhǔn)。
[0018]為了能夠?qū)⒒旌瞎庾V發(fā)射至接收器，第一光源和第二光源優(yōu)選地同時發(fā)射。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]現(xiàn)在將基于附圖解釋本發(fā)明，唯一的圖示出如下:
[0020]圖1為本發(fā)明的測量裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明的測量裝置以其總體注有附圖標(biāo)記I并且在圖1中示出。
[0022]測量裝置I至少由第一光源2和第二光源3構(gòu)成。具有更多光源的實施例是很可能的。光源2或光源3朝向色散元件4輻射光束6或光束7。對在色散元件4之后的光束給予附圖標(biāo)記8。光束8撞擊光接收器5。色散元件4上離光接收器5距離最近的點被稱為中點10。在圖1的示例中，光束8垂直于色散元件4，并且因此形成法線N。取決于色散元件4的類型，情況未必是這樣。如果色散元件4是比如棱鏡(見下文)，則垂直裝置是不可能的。
[0023]測量裝置I能夠被實施為比如分光計、光度計或色度計。在下文中，將探索作為光度計的應(yīng)用。
[0024]在光度測定中，光被用來測量吸收。如果用光照射吸收介質(zhì)的溶液，則吸收取決于介質(zhì)的光譜性質(zhì)、溶液的濃度和溶液中光路徑的長度。光度測定允許定性且定量的檢測以及追蹤吸收化合物的輻射的化學(xué)過程的動態(tài)。
[0025]在吸收中，輻射的至少一部分例如在某一波長范圍內(nèi)的一部分由介質(zhì)吸收。介質(zhì)的吸收取決于介質(zhì)的組分和濃度。在經(jīng)過包含介質(zhì)的流通池9之后，如通過吸收改變的輻射撞擊接收器5，取決于撞擊輻射的強度，該接收器5輸出測量信號。從測量信號推導(dǎo)的能夠是介質(zhì)的吸收/發(fā)射/反射以及由此推導(dǎo)的介質(zhì)的類型和/或組分，尤其是介質(zhì)中的分析物的濃度。
[0026]利用如應(yīng)用于過程測量技術(shù)的光度測定法，例如，在監(jiān)測管線、槽和/或凈化裝置中的水的情況下，能夠確定諸如例如鋁、銨、鈣、鉻、鐵、錳離子的各種離子的含量，氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和硫化物的含量，以及諸如例如聯(lián)氨的有機(jī)化合物的含量。另外，能夠以測光法確定水溶液的硬度。
[0027]一些介質(zhì)具有適合于遠(yuǎn)UV范圍中(尤其是在200nm與300nm之間)的光度檢測的特性吸收帶。因此，例如，基于在214nm的波長下測量的液體的吸收記錄硝酸鹽的濃度。在遠(yuǎn)UV范圍中以測光法確定的并且尤其是用于監(jiān)測水的質(zhì)量的進(jìn)一步的參數(shù)是在254nm下的光譜吸收系數(shù)(簡稱SAC)。在254nm下的SAC用于檢測溶解的有機(jī)成分的存在。[0028]“光”從本發(fā)明的意義上說并不限于電磁光譜的可見范圍，而是替而包括如電磁輻射任意波長，尤其是在遠(yuǎn)紫外線(UV)范圍和在紅外線(IR)波長范圍內(nèi)的輻射。
[0029]光源2和3具有相同的發(fā)射光譜并且被實施為LED (發(fā)光二極管)。優(yōu)選地，使用寬帶光源，因此，比如，發(fā)射白光的LED。
[0030]然而，由于在示例中僅使用了單個接收器，但是必須接收不同的波長，所以光接收器5被實施為寬帶光接收器。因此，接收器5接收至少具有第一和第二波長的光。
[0031]光源2和3相對于色散元件4以角度α或β布置。更確切地說，角度α是色散元件4的法線N與在第一光源2與中點10之間的線之間的角度，并且角度β是色散元件4的法線N與在第二光源3與中點10之間的線之間的角度。
[0032]進(jìn)一步選項是將準(zhǔn)直光學(xué)元件11置于光源2和3與色散元件4之間。在圖1中，僅為第二光源3設(shè)置了這樣的準(zhǔn)直光學(xué)元件11。
[0033]色散元件4比如被實施為棱鏡尤其是色散棱鏡、反射光柵、透射光柵、單或雙狹縫、光纖束、干涉濾光器，或波長相關(guān)鏡，尤其是二向色鏡。用作光學(xué)光柵的變形的能夠是全息光柵或聚焦光柵。聚焦光柵被形成為凹透鏡并且因此使得尤其是其它成像元件變得不必要。
[0034]優(yōu)選地，色散元件4被實施為使得產(chǎn)生正常色散。然而，在變形中，具有反常色散的色散元件也是可實現(xiàn)的。
[0035]角度α被選定為使得第一光源2的寬帶光6通過色散元件4彎曲或折射(取決于色散元件4的類型；見上文)，使得僅某一波長的光8到達(dá)光接收器5。角度α被選定使得僅第一接收波長的光到達(dá)接收器。其余的波長通過色散元件4被沿其它方向彎曲、折射、散射、反射等。
[0036]角度β被選定為使得第二光源3的寬帶光7通過色散元件4彎曲或折射(取決于色散元件4的類型；見上文)，使得僅某一波長的光8到達(dá)光接收器5。角度β被選定使得僅第二接收波長的光到達(dá)接收器。其余的波長通過色散元件4被沿其它方向彎曲、折射、散射、反射等。
[0037]例如，角度α或β被選定使得僅藍(lán)色或紅色光到達(dá)接收器。
[0038]一個選項是，光源2和3同時發(fā)射，以便由此在接收器5處產(chǎn)生混合光譜。
[0039]附圖標(biāo)記列表
[0040]I測量裝置
[0041]2第一光源
[0042]3第二光源
[0043]4色散元件
[0044]5光接收器
[0045]6在4之前的2的光束
[0046]7在4之前的3的光束
[0047]8在4之后的光束
[0048]9 介質(zhì)
[0049]10 中點
[0050]11準(zhǔn)直儀[0051]N 4的法線
[0052]α 2相對于4的角度
[0053]β 3相對于4的角度
【權(quán)利要求】
1.一種用于測量介質(zhì)(9)的光學(xué)性質(zhì)的測量裝置(1)，包括: -至少第一光源(2)和第二光源(3),用于發(fā)射光(6、7)； -至少一個光接收器(5)，用于接收至少具有第一接收波長和第二接收波長的光(8); -至少一個色散元件(4)，用于使光彎曲和/或折射； 其中，由所述光源(2、3)發(fā)射的光(6、7)撞擊所述色散元件(4)并且由所述色散元件(4)轉(zhuǎn)向，使得光撞擊所述光接收器(5), 其特征在于， 所述第一光源(2)相對于所述色散元件(4)以第一角度(α )布置，并且所述第二光源(3)相對于所述色散元件(4)以第二角度(β )布置， 其中，所述第二角度(β )不同于所述第一角度(α )， 其中，所述第一角度(α )被實施為使得由所述色散元件(4)轉(zhuǎn)向的光(8)的波長對應(yīng)于所述第一接收波長，以及 其中，所述第二角度(β )被實施為使得由所述色散元件(4)轉(zhuǎn)向的光(8)的波長對應(yīng)于所述第二接收波長。
2.如權(quán)利要求1所述的測量裝置(1)，其特征在于， 所述第一光源(2)和所述第二光源(3)具有相同的發(fā)射光譜。
3.如權(quán)利要求1或2所述的測量裝置(I)，其特征在于， 所述第一光源(2)和/或第二光源(3)以寬帶方式發(fā)射。
4.如權(quán)利要求1至3中的至少一項所述的測量裝置(I)，其特征在于， 所述第一光源(2 )和所述第二光源(3 )是LED。
5.如權(quán)利要求3或4所述的測量裝置(I)，其特征在于， 所述第一光源(2 )和所述第二光源(3 )是白色LED。
6.如權(quán)利要求1至5中的至少一項所述的測量裝置(I)，其特征在于， 所述光接收器(5)是寬帶光接收器。
7.如權(quán)利要求1至6中的至少一項所述的測量裝置(1)，其特征在于， 所述色散元件(4)是棱鏡尤其是色散棱鏡、反射光柵、透射光柵、單或雙狹縫、光纖束、干涉濾光器、或波長相關(guān)鏡尤其是二向色鏡。
8.如權(quán)利要求1至7中的至少一項所述的測量裝置(I)，其特征在于， 所述測量裝置(I)是分光計、光度計或色度計。
9.如權(quán)利要求1至8中的至少一項所述的測量裝置(1)，其特征在于， 在所述第一光源(2)或所述第二光源(3)與所述色散元件(4)之間設(shè)置至少一個準(zhǔn)直光學(xué)元件(11)。
10.如權(quán)利要求1至9中的至少一項所述的測量裝置(I)，其特征在于， 所述第一光源(2)和所述第二光源(3)同時發(fā)射。
【文檔編號】G01J1/02GK103808408SQ201310557536
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】拉爾夫·伯恩哈特 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾測量及調(diào)節(jié)技術(shù)分析儀表兩合公司