DD294794A5 - DEVICE FOR MEASURING AEROSOLS AND AIR-DISTRIBUTED DUST - Google Patents

DEVICE FOR MEASURING AEROSOLS AND AIR-DISTRIBUTED DUST Download PDF

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DD294794A5
DD294794A5 DD90341064A DD34106490A DD294794A5 DD 294794 A5 DD294794 A5 DD 294794A5 DD 90341064 A DD90341064 A DD 90341064A DD 34106490 A DD34106490 A DD 34106490A DD 294794 A5 DD294794 A5 DD 294794A5
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Andreas Schleicher
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Messung von Aerosolen und in Luft verteiltem Staub beschrieben, bei der das durch das zu messende Medium erzeugte Streulicht mittels eines transparenten fluoreszierenden Streulichtkollektors (14) erfaszt wird. Zur Konzentration des im Streulichtkollektor (14) erzeugten Fluoreszenzlichtes wird die Lichtleitereigenschaft des Streulichtkollektors (14) ausgenutzt. Das am Lichtaustrittsbereich (26) des Kollektors konzentrierte Fluoreszenzlicht wird mittels Photoempfaengern (24) detektiert. Fig. 1{Aerosole; Staub; Streulicht; Fluoreszenz; Streulichtkollektor; Konzentration; Fluoreszenzlicht; Lichtleiter; Lichtaustrittsbereich; Photoempfaenger}The invention relates to a device for measuring aerosols and airborne dust, in which the scattered light generated by the medium to be measured is detected by means of a transparent florescent scattered light collector (14). For concentration of the fluorescent light generated in the scattered light collector (14), the optical fiber property of the scattered light collector (14) is utilized. The fluorescent light concentrated at the light exit region (26) of the collector is detected by means of photoreceptor (24). Fig. 1 {aerosols; Dust; Scattered light; Fluorescence; Scattered light collector; Concentration; Fluorescent light; Light guide; Light emission area; Photoempfaenger}

Description

Bei anderen Ausführungsvarianten ist eo jedoch auch möglich, das von einer Lichtquelle stammende Primärlicht seitlich am Streulichtkollektor vorbeizuführen. Sind mehrere Lichtquellen vorgesehen, so ist der Streulichtkollektor vorzugsweise zwischen den von den Lichtquellen erzeugten, vorzugsweise zueinander parallelen Lichtbündeln angeordnet. Eine derartige Anordnung kann beispielsweise bei dar Messung der Rückstrahlung verwendet werden.In other embodiments, however, it is also possible for the primary light originating from a light source to pass laterally past the scattered-light collector. If a plurality of light sources are provided, then the scattered light collector is preferably arranged between the light bundles generated by the light sources and preferably parallel to one another. Such an arrangement can be used, for example, in measuring the reverberation.

Insbesondere zur Bestimmung höherer Massenkonzentrationen wird bevorzugt nur die Intensität dieser Rückwärtsstreuung gemessen. Beispielsweise bei einer Anordnung einer oder mehrerer Lichtquellen (z. B. LED) in der Mitte eines plattenartigen Fluoreszenszkollektors oder um diesen herum mit einer Abstrahlung in das streuende Medium erfaßt der Kollektor das vom streuenden Medium zurückgestrahlte Streulicht.In particular, to determine higher mass concentrations, only the intensity of this backward scattering is preferably measured. For example, in an arrangement of one or more light sources (eg LED) in the middle of a plate-like fluorescence collector or around it with a radiation in the scattering medium, the collector detects the scattered light reflected back from the scattering medium.

Eine äußerst einfache Anordnung zur Erfassung der Vorwärtsstreuung erhält man dadurch, daß der Streulichtkollektor einen Abstand zur Lichtquelle aufweist und eine der Lichtquelle zugewandte, vom Vorwärtsstreulicht beaufschlagte Kollektorfläche umfaßt.An extremely simple arrangement for detecting the forward scattering is obtained in that the scattered-light collector is at a distance from the light source and comprises a collector surface facing the light source and acted upon by the forward scattered light.

Eine andere Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, daß der Streulichtkollektor im Pereich der Lichtquelle angeordnet ist und eine die Rückstreuung erfassende Kollektorfläche aufweist.Another embodiment variant is characterized in that the scattered light collector is arranged in the region of the light source and has a collector surface which detects the backscattering.

Diejenigen Kollektorflächen, welche keinen Beitrag zum Meßergebnis liefern sollen, können z. B. außenverspieget sein. Ferner ist es bei der Verwendung von plattenartigen Stroulichtkollektoren meist zweckmäßig, diese kreisförmig auszubilden.Those collector surfaces, which should not contribute to the measurement result, z. B. be externally mirrored. Furthermore, it is usually useful in the use of plate-like Stroulichtkollektoren to form them circular.

Insbesondere zur Bestimmung der Sichtweite durch die Messung der Lichtstreuung in der Atmosphäre ist es erforderlich, die Streulichtintensität entweder möglichst über den gesamten Raumwinkel zu messen oder einen hierzu proportionalen Anteil zu detektieren. Insbesondere bei unpolarisiertem Einfallslicht wird hierbei die Streulichtintensität zweckmäßigerweise überIn particular for determining the range of vision by measuring the light scattering in the atmosphere, it is necessary either to measure the scattered light intensity as far as possible over the entire solid angle or to detect a proportion proportional thereto. In particular, in the case of unpolarized incident light, the scattered light intensity is expediently over

zumindest im wesentlichen den gesamten Streuwinkelbereich von 0° bis 180° über einen konstanten azimutalen Öffnungswinkel gemessen. Eine solche Geometrie läßt sich bei einem länglichen Streuvolumen im einfallenden Lichtstrahl (z. B. Laserstrahl) beispielsweise durch ein Rohr oder ein Halbrohr um den Primärstrahl oder einen schmalen Kollektorstreifen parallel zum Primärstrahl realisieren.at least substantially the entire scattering angle range from 0 ° to 180 ° measured over a constant azimuthal opening angle. Such a geometry can be realized with an elongated scattering volume in the incident light beam (eg laser beam), for example, through a tube or a half tube around the primary beam or a narrow collector strip parallel to the primary beam.

Soll nicht nur die Vorwärts- bzw. Rückwärtsstreuung gemessen werden, sondern die Streuung über einen möglichst großen Raumwinkel oder eine proportionalen Anteil hierzu erfaßt werden, so ist demnach vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Streulichtkollektor rohrförmig oder rohrabschnittsförmig ausgebildet ist und daß die Photoempfänger zumindest an einem Rohrende bzw. an zumindest einem Rohrende und/oder einem der beiden seitlichen Längsränder des Rohrabschnitts angeordnet sind. Sind lediglich an einem Rohrende Photoempfänger vorgesehen, so ist vorzugsweise das andere Rohrende wiederum mit Reflektorflächen versehen, um einen möglichen Lichtverlust zu verhindern. Entsprechend können auch an den Längsrändern Reflektorflächen vorgesehen sein.If not only the forward or backward scattering are to be measured, but the scattering over as large a solid angle or a proportional portion as possible is to be detected, it is therefore advantageously provided that the scattered light collector is tubular or pipe-section-shaped and that the photoreceivers at least at one end of the pipe or are arranged on at least one pipe end and / or one of the two lateral longitudinal edges of the pipe section. If photoreceptors are provided only at one end of the tube, the other end of the tube is preferably in turn provided with reflector surfaces in order to prevent a possible loss of light. Accordingly, reflector surfaces can also be provided on the longitudinal edges.

Im Falle der Verwendung eines rohrförmigen bzw. rohrabschnittförmigen Streulichtkollektors ist das von der Lichtquelle erzeugte schmale Lichtbündel vorzugsweise längs der Rohrachse gerichtet.In the case of using a tubular or tube-shaped scattered light collector, the light beam produced by the light source is preferably directed along the tube axis.

Die Streulichtkollektoren sind bevorzugt aus fluoreszierendem Plexiglas oder aus anderen, mit fluoreszierendem Farbstoff dotierten organischen oder anorganischen Gläsern gefertigt. Beispielsweise bei einer aus Plexiglas bestehenden Kollektorplatte treten etwa 74% des Fluoreszenzlichtes aufgrund der Totalreflexion nicht aus der Plattenoberfläche aus. Dieser Lichtstrahl gelangt vielmehr wie in einem Lichtleiter an die Kanten dieser Platte.The scattered light collectors are preferably made of fluorescent Plexiglas or other, doped with fluorescent dye organic or inorganic glasses. For example, in a Plexiglas existing collector plate occur about 74% of the fluorescent light due to the total reflection from the plate surface. Rather, this light beam reaches the edges of this plate as in a light guide.

Relativ hohe Wirkungsgrade lassen sich insbesondere dadurch erzielen, daß die Lichtquelle monochromatisches Licht erzeugt und der Fluoreszenzfarbstoff des Streulichtkollektors auf die Wellenlänge des monochromatischen Lichts abgestimmt ist.Relatively high efficiencies can be achieved in particular by the fact that the light source generates monochromatic light and the fluorescent dye of the scattered light collector is tuned to the wavelength of the monochromatic light.

Vorzugsweise kann auch die Wellenlänge des Fluoreszenzlichts auf die maximale spektrale Empfindlichkeit der Photoempfänger abgestimmt sein.Preferably, the wavelength of the fluorescent light can be tuned to the maximum spectral sensitivity of the photoreceiver.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante sind mehrere, insbesondere übereinander angeordnete Streulichtkollektoren mit unterschiedlicher Absorptionswellenlänge vorgesehen, wobei diesen transparenten, fluoreszierenden Streulichtkollektoren zumindest eine, polychromatisches Licht abgebende Lichtquelle zugeordnet ist. Das Streulicht kann hierbei bei mehreren Weilenlängen simultan gemessen werden. Aus der Abhängigkeit der Streulichtintensität von der Lichtwellenlänge kann insbesondere auf die Teilchengröße im streuenden Medium geschlossen werden:According to a further embodiment, a plurality of, in particular stacked scattered light collectors are provided with different absorption wavelength, said at least one, polychromatic light emitting light source is associated with these transparent, fluorescent light-scattering collectors. The scattered light can be measured simultaneously at several wavelengths. From the dependence of the scattered light intensity on the wavelength of the light, it is possible in particular to deduce the particle size in the scattering medium:

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung angegeben.In the dependent claims further advantageous embodiments of the invention are given.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to embodiments with reference to the drawing; in this shows

Fig. 1: eine Vorrichtung zur Messung der Inten t der Vorwärtsstreuung mittels eines plattenartigen transparentenFig. 1: an apparatus for measuring the intensity of the forward scatter by means of a plate-like transparent

fluoreszierenden Streulichtkollektors, Fig. 2: eine Vorrichtung zur Messung der Streulichtintensität über annähernd den gesamten Raumwinkel mittels einesFIG. 2 shows a device for measuring the scattered light intensity over approximately the entire solid angle by means of a scattered light collector

transparenten fluoreszierenden Rohres, Fig. 3: eine mit der Vorrichtung gemäß Fig. 2 vergleichbare Meßvorrichtung, bei der jedoch zur Erfassung des Streulichtstransparent fluorescent tube, FIG. 3: a comparable with the apparatus of FIG. 2 measuring device, but in which for detecting the scattered light

lediglich ein transparentes fluoreszierendes Halbrohr verwendet wird, und Fig. 4: eine Vorrichtung zur Messung der Intensität dei Ruckstreuung, wobei zur Erfassung des interessierenden Streulichts wiederum ein plattenartiger transparenter Fluoreszenzkollektor vorgesehen Ist.only a transparent fluorescent half-tube is used, and Fig. 4: a device for measuring the intensity of the backscatter, wherein a plate-like transparent fluorescence collector is again provided for detecting the scattered light of interest.

Die in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Meßanordnung dient zur Messung der Intensität von Streulicht, welches von einem Streuvolumen ausgeht, in dem ein streuendes Medium 22 mittels Lichtquellen 12 bzw. 12' und 12" von Licht beaufschlagt ist.The measuring arrangement shown in FIGS. 1 to 4 is used to measure the intensity of scattered light, which starts from a scattering volume in which a scattering medium 22 by means of light sources 12 and 12 'and 12 "is acted upon by light.

Bei den Anordnungen gemäß den Fig. 1 bis 3 wird das Streuvolumen jeweils durch ein von der betreffenden Lichtquelle 12 abgegebenes schmales, in das streuende Medium 22 gerichtetes Lichtbündel 30 erzeugt. Bei der in Fig.4 gezeigten Meßanordnung sind zur Erzeugung von zwei schmalen Lichtbündeln 30 zwei Lichtquellen 12' und 12" vorgesehen.In the arrangements according to FIGS. 1 to 3, the scattering volume is generated in each case by a light beam 30 emitted by the relevant light source 12 and directed into the scattering medium 22. In the measuring arrangement shown in FIG. 4, two light sources 12 'and 12 "are provided for producing two narrow light bundles 30.

Das Streulicht wird jeweils mittels eines transparenten, fluoreszierenden Kollektors 14-20 erfaßt. Hierbei ist zur Konzentration des im Kollektor 14-20 erzeugten Fluoreszenzlichtes jeweils ein als Fluoreszenzlichtleiter wirkender transparenter Fluoreszenzkollektor vorgesehen.The scattered light is detected in each case by means of a transparent, fluorescent collector 14-20. In this case, a fluorescent fluorescence collector acting as a fluorescent light guide is provided in each case for concentration of the fluorescent light generated in the collector 14-20.

Die verwendeten Streulichtkonzentratoren bzw. -kollektoren 14-20 können insbesondere aus fluoreszierendem Plexiglas oder aus einem anderen mit fluoreszierendem Farbstoff dotierten organischen oder anorganischen Glas gefertigt sein.The scattered-light concentrators or collectors 14-20 used can in particular be made of fluorescent Plexiglas or another organic or inorganic glass doped with a fluorescent dye.

Die einen betreffenden Streulichtanteil erfassenden Streulichtkollektoren 14-20 wirken aufgrund der Lichtleitereigenschaft für das Fluoreszenzlicht gleichzeitig als optische Konzentratoren. Das Fluoreszenzlicht kann nämlich aufgrund der Totalreflexion nurThe scattered light collectors 14-20, which detect a respective scattered light component, at the same time act as optical concentrators due to the optical waveguide property for the fluorescent light. The fluorescent light can namely because of the total reflection only

zu einem geringen Teil aus der Kollektoroberfläche austreten und gelangt zürn größten Teil wie in einem Lichtleiter an begrenzte Lichtaustrittsbereiche 26, wo das konzentrierte Fluoreszenzlicht schließlich mittels Photoempfängern 24 detektiert wird.To a small extent, they emerge from the collector surface and, for the most part, reach limited light exit regions 26, as in an optical waveguide, where the concentrated fluorescent light is finally detected by means of photoreceivers 24.

Bei den Photoelementen 24 kann es sich beispielsweise um PIN-Photodioden handeln, die zur Detektion des Fluoreszenzlichtes optisch an die Lichtaustrittsbereiche 26 der Fluoreszenzlichtleiter bzw. Streulichtkollektoren belegten Abschnitten der Lichtaustrittsbereiche sind zur Vermeidung eines möglichen Lichtverlustes Reflektorflächen vorgesehen.The photoelements 24 may be, for example, PIN photodiodes, which are provided for detecting the fluorescent light optically to the light exit areas 26 of the fluorescent light or scattered light collectors occupied portions of the light exit areas to avoid a possible loss of light reflector surfaces.

Bei der zur Messung der Massenkonzentration eines Aerosols bestimmten Meßanordnung gemäß Fig. 1 ist lediglich eine Lichtquelle 12 zur Erzeugung eines schmalen, in das streuende Medium 22 gerichteten Lichtbündels 30 vorgesehen. In deutlichem Abstand zur Lichtquelle 12 ist der Streulichtkollektor 14 aus transparentem, fluoreszierenden Material angeordnet, welcher im vorliegenden Fall als großflächige, kreisförmige Platte ausgebildet ist. Der plattenförmige Streulichtkollektor 14 steht senkrecht zum schmalen, einfallenden Lichtbündel 30, welches als Primärstrahl ein ausgedehntes, längliches Streuvolumen orzeugt.1, only one light source 12 is provided for producing a narrow light bundle 30 directed into the scattering medium 22. At a clear distance from the light source 12, the scattered light collector 14 is arranged of transparent, fluorescent material, which is formed in the present case as a large-area, circular plate. The plate-shaped scattered light collector 14 is perpendicular to the narrow, incident light beam 30, which orzeugt as a primary beam an extended, elongated scattering volume.

Der plattenartige Streulichtkollektor 14 weist eine zentrale Öffnung 28 auf, durch die dieses von der Lichtquelle 12 stammende schmale Lichtbündel 30 hindurchtritt.The plate-like light-scattering collector 14 has a central opening 28, through which this light beam 30 originating from the light source 12 passes.

Die der Lichtquelle 12 zugewandte Fläche des Streulichtkollektors 14 erfaßt die vom Streuvolumen ausgehende Vorwärtsstreuung. Die gegenüberliegende Fläche des Streulichtkollektors 14 kann derart behandelt sein, daß eventuell auftreffende Rückstreuung keinen Einfluß auf die Erzeugung des Fluoreszenzlichtes hat.The light source 12 facing surface of the scattered light collector 14 detects the emanating from the scattering forward scattering. The opposite surface of the scattered light collector 14 may be treated so that any incident backscatter has no influence on the generation of the fluorescent light.

Die Photoempfänger 24 sind gleichmäßig über den Rand des plattenartigen Streulichtkollektors 14 verteilt. Zur Vermeidung eines möglichen Lichtverlustes können die Bereiche des Plattenrandes zwischen den Photoempfängern 24 mit Reflektorflächen versehen sein.The photoreceivers 24 are distributed uniformly over the edge of the plate-like scattered light collector 14. To avoid a possible loss of light, the areas of the plate edge between the photoreceptors 24 may be provided with reflector surfaces.

Durch eine entsprechende Dimensionierung eines derartigen plattenartigen Streulichtkollektors 14 kann erreicht werden, daß innerhalb eines gewissen Größenbereichs der Streupartikel (ca. 1-100fache Wellenlänge) das aufgefangene Streulicht unabhängig von der Partikelgröße und proportional zur Gesamtmasse der Streupartikel ist.By appropriate dimensioning of such a plate-like scattered light collector 14 can be achieved that within a certain size range of the scattering particles (about 1-100 times the wavelength), the collected scattered light is independent of the particle size and proportional to the total mass of the scattering particles.

Die Meßanordnung gemäß Fig. 2 ist beispielsweise zur Bestimmung äußerst geringer Aerosol- oder Staubkonzentrationen geeignet, wo ein möglichst großer Teil des Streulichts zu erfassen ist.The measuring arrangement according to FIG. 2 is suitable, for example, for determining extremely low concentrations of aerosol or dust, where as large a part of the scattered light as possible is to be detected.

Hierzu ist der transparente, fluoreszierende Streulichtkollektor 16 als das von der Lichtquelle 12 kommende schmale Lichtbündel 30 umhüllendes Rohr ausgebildet. Der Primärstrahl bzw. das schmale Lichtbündel 30 erstreckt sich längs der Rohrachse durch das stieuende Medium 22.For this purpose, the transparent, fluorescent scattered light collector 16 is formed as the tube 30 enveloping the light source 12 from the light source. The primary beam or the narrow light beam 30 extends along the tube axis through the stieuende medium 22nd

Die Photoempfänger 24 sind an den Rändern der beiden Rohrenden optisch angekoppelt und wiederum gleichmäßig über den betreffenden Rand verteilt. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, lediglich an einem Rohrende solche Photoempfänger 24 vorzusehen, wobei dann der nicht mit Photoempfängern belegte Rand wiederum mit Reflektorflächen versehen sein kann.The photoreceivers 24 are optically coupled at the edges of the two pipe ends and in turn distributed uniformly over the respective edge. In principle, however, it is also conceivable to provide such a photoreceiver 24 only at one end of the pipe, in which case the edge not occupied by photoreceivers may in turn be provided with reflector surfaces.

Darüber hinaus kann auch wiederum der Bereich zwischen jeweils zwei Photoempfängern 24 verspiegelt sein bzw. Reflektorflächen aufweisen.In addition, in turn, the area between each two photoreceivers 24 may be mirrored or have reflector surfaces.

Bei dieser Meßanordnung wird der größte Teil des von den Partikeln im Rohr gestreuten Lichtes von den Rohrwänden absorbiert und infolge der Lichtleitereigenschaften des Rohres zu einem hohen Anteil als Fluoreszenzlicht an die Rohrenden weitergeleitet.In this measuring arrangement, the majority of the light scattered by the particles in the tube light is absorbed by the tube walls and passed as a result of the optical fiber properties of the tube to a high proportion as fluorescent light to the tube ends.

Bei konstanter Teilchengrößenverteilung ist die Intensität des an den Kanten der Rohrenden austretenden Fluoreszenzlichtes proportional der Staub-oder Aerosolkonzentration im Rohr.With a constant particle size distribution, the intensity of the fluorescent light emerging at the edges of the tube ends is proportional to the dust or aerosol concentration in the tube.

Fig. 3 zeigt eine der Anordnung gemäß Fig. 2 vergleichbare Meßanordnung, bei der jedoch der transparente, fluoreszierende Streulichtkollektor 18 lediglich durch ein Halbrohr gebildet ist. Das von der Lichtquelle 12 erzeugte schmale Lichtbündel 30 erstreckt sich wiederum längs der Rohrachse durch das streuende Medium 22 hindurch. Am Rand der Rohrenden, d. h. am Lichtaustrittsbereich 26 des als Fluoreszenzlichtleiter wirkenden Streulichtkollektors sind wiederum Photoelemente 24 optisch angekoppelt. Da auch die seitlichen Längsränder einen Lichtaustrittsbereich 26 bilden, sind dort zur Vermeidung eines möglichen Lichtverlusts Reflektorflächen vorgesehen. Es ist jedoch möglich, auch an diesen Längsrändern PHc'.udmpfänger anzuordnen.FIG. 3 shows a measuring arrangement comparable to the arrangement according to FIG. 2, but in which the transparent, fluorescent scattered light collector 18 is formed only by a half-pipe. The narrow light beam 30 generated by the light source 12 in turn extends along the tube axis through the scattering medium 22 therethrough. At the edge of the pipe ends, d. H. At the light exit region 26 of the scattered light collector acting as a fluorescent light guide, in turn, photoelements 24 are optically coupled. Since the lateral longitudinal edges also form a light exit region 26, reflector surfaces are provided there to avoid possible loss of light. However, it is also possible to arrange PHC receivers on these longitudinal edges.

Diese Anordnung ist insbesondere zur Bestimmung der Sichtweite in der Atmosphäre geeignet, da hierzu die Streulichtintensität entweder möglichst über den gesamten Raumwinkel oder einen hierzu proportionalen Anteil erfaßt werden muß. Bei unpolarisiertem Einfallslicht bedeutet dies, daß über den gesamten Streuwinkelbereich von 0 bis 180° das Streulicht mit einemThis arrangement is particularly suitable for determining the visibility in the atmosphere, since this purpose, the scattered light intensity must be detected either as possible over the entire solid angle or a proportion proportional thereto. In unpolarized incident light, this means that over the entire scattering angle range from 0 to 180 °, the scattered light with a

konstanten azimutalen Öffnungswinkel zu detektieren ist. Eine solche Geometrie läßt sich nun aber bei einem länglichen Streuvolumen im einfallenden Lichtstrahl (z. B. Laserstrahl) durch ein Rohr oder ein Halbrohr um den Primärstrahl oder einen schmalen Detektorstreifen parallel zum Primärstrahl realisieren.constant azimuth opening angle is to detect. However, such a geometry can now be realized with an elongate scattering volume in the incident light beam (eg laser beam) through a tube or a half tube around the primary beam or a narrow detector strip parallel to the primary beam.

Die in Fig. 4 gezeigte Meßanordnung umfaßt zwei Lichtquellen 12', 12", welche zwei zueinander im wesentlichen parallele schmale Lichtbündel 30 erzeugen.The measuring arrangement shown in FIG. 4 comprises two light sources 12 ', 12 ", which produce two narrow light bundles 30 substantially parallel to one another.

Als transparenter fluoreszierender Streulichtkollektor 20 ist wiederum wie im Falle der Anordnung gemäß Fig. i eine großflächige, kreisförmige Platte vorgesehen.As a transparent fluorescent scattered light collector 20, in turn, as in the case of the arrangement according to FIG. 1, a large-area, circular plate is provided.

Der Streulichtkollektor 20 ist jedoch in unmittelbarer Nähe der Lichtquellen 12', 12" und zwischen den beiden schmalen Lichtbündeln 30 angeordnet. Diese Meßanordnung dient zur Erfassung der Rückstreuung des Mediums 22, welche insbesondere bei extrem hohen Staubkonzentrationen ein geeignetes Maß für die Staubkonzentration darstellt. Die Rückstreuung wird im vorliegenden Fall von der von den Lichtquellen 12', 12" abgewandten Fläche des plattenartigen Streulichtkollektors 20 erfaßt. Die den Lichtquellen zugewandte Fläche des Streulichtkollektors kann wiederum derart behandelt sein, daß die Vorwärtsstreuung keinen Einfluß auf die Erzeugung des Fluoreszenzlichts hat.However, the scattered light collector 20 is arranged in the immediate vicinity of the light sources 12 ', 12 "and between the two narrow light bundles 30. This measuring arrangement serves to detect the backscattering of the medium 22, which represents a suitable measure of the dust concentration, in particular at extremely high dust concentrations Backscattering is detected in the present case by the surface of the plate-like scattered light collector 20 facing away from the light sources 12 ', 12 ". The surface of the scattered light collector facing the light sources can in turn be treated such that the forward scattering has no influence on the generation of the fluorescent light.

Über den Rand, d. h. den Lichtaustrittsbereich 26 des plattenartigen, kreisförmigen Streulichtkollektors 20 sind wiederum gleichmäßig mehrere Pnotoelemente 24 verteilt, über die das konzentrierte Fluoreszenzlicht detektiert wird.Over the edge, d. H. the light exit region 26 of the plate-like, circular scattered light collector 20 are in turn uniformly distributed a plurality of photovoltaic elements 24, over which the concentrated fluorescent light is detected.

Statt der gezeigten äußeren Lichtquellen 12' und 12" können auch eine oder mehrere Lichtquellen im mittleren Bereich des scheibenartigen Streulichtkollektors 20 vorgesehen sein.Instead of the outer light sources 12 'and 12 "shown, one or more light sources may also be provided in the middle region of the disc-like scattered light collector 20.

Eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Meßanordnung ist insbesondere stets dort gegeben, wo preiswerte, großflächige Empfänger bei gleichzeitig großen Aperturen benötigt werden.An advantageous use of the measuring arrangement according to the invention is always given in particular where inexpensive, large-area receiver are required at the same time with large apertures.

Wesentlich ist auch, daß nicht nur der Fluoreszenzfarbstoff zur Erzielung einer maximalen Absorption der Meßwellenlänge angepaßt sein kann, sondern auch das Fluoreszenzlicht in seiner Wellenlänge auf die maximale spektrale Empfindlichkeit des jeweiligen Photoempfängers (z.B. Silizium) abstimmbar ist.It is also essential that not only the fluorescent dye can be adapted to achieve maximum absorption of the measuring wavelength, but also that the fluorescent light can be tuned in its wavelength to the maximum spectral sensitivity of the respective photoreceiver (e.g., silicon).

Es sind insbesondere folgende Anwendungsbereiche denkbar:In particular, the following application areas are conceivable:

Staubdetektoren in Abgasen, Staubüberwachung am Arbeitsplatz bzw. in Hallenabluft, Klimaanlagen, Sichtweitemeßgeräte usw. Hierbei kann die Form des transparenten fluoreszierenden Streulichtkollektors jeweils problemlos an die erforderliche Streuwinkelgeometrie angepaßt werden.Dust detectors in exhaust gases, dust monitoring in the workplace or indoor exhaust air, air conditioning systems, Sichtweitmeßgeräte etc. Here, the shape of the transparent fluorescent light-scattering collector can each be easily adapted to the required scattering angle geometry.

Claims (15)

Patentansprüche:claims: 1. Vorrichtung zur Messung von Aerosolen und in Luft verteiltem Staub oder dergl., mit einer Lichtquelle (12,12', 12") zur Erzeugung eines ausgedehnten, länglichen Streuvolumens mittels eines in das zu messende Medium (22) gerichteten Primärstrahls, einem Streulichtkollektor (14-20) sowie zumindest einem dem Streulichtkollektor nachgeschalteten Photoempfänger (24), dadurch gekennzeichnet, daß der Streuüchtkollektor (14-20) aus transparentem fluoreszierenden Material besteht und daß der Photoempfänger (24) optisch an den Lichtaustrittsbereich (26) des als Fluoreszenzlichtleiter wirkenden Streulichtkollektors angekoppelt ist, wobei die jeweiligen zu erfassenden Streuwinkel durch eine entsprechende Form des Streulichtkollektors (14-20) bestimmbar sind.1. A device for measuring aerosols and air-dispersed dust or the like., With a light source (12,12 ', 12 ") for generating an extended, elongated scattering volume by means of a in the medium to be measured (22) directed primary beam, a scattered light collector (14-20) and at least one photoreceiver (24) connected downstream of the scattered light collector, characterized in that the scattered collector (14-20) consists of transparent fluorescent material and in that the photoreceiver (24) optically adjoins the light exit region (26) of the fluorescent light guide Scattered light collector is coupled, wherein the respective scattering angle to be detected by a corresponding shape of the scattered light collector (14-20) can be determined. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, gleichmäßig über den Lichtaustrittsbereich (26) des Streulichtkollektors (14-20) verteilte Photoempfänger (24) vorgesehen sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a plurality of uniformly over the light exit region (26) of the scattered light collector (14-20) distributed photoreceiver (24) are provided. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtaustrittsbereich (26) des als Fluoreszenzlichtleiter wirkenden Streulichtkollektors (14-20) teilweise verspiegelt ist und daß der bzw. die Photoempfänger (24) an den verbleibenden nichtverspiegelten Teil des Lichtaustrittsbereiches (26) optisch angekoppelt sind.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the light exit region (26) of the fluorescent light guide acting as scattered light collector (14-20) is partially mirrored and that the or the photoreceptor (24) to the remaining nichtverspiegelten part of the light exit region (26 ) are optically coupled. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streulichtkollektor (14,20) plattenartig ausgebildet ist, daß der bzw. die Photoempfänger (24) am Plattenrand angeordnet sind und daß vorzugsweise der plattenartige Streulichtkollektor (14,20) zumindest im wesentlichen senkrecht zu einem von der Lichtquelle (12,12', 12") ausgehenden schmalen Lichtbündel (30) angeordnet ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the scattered light collector (14,20) is plate-like, that or the photoreceptor (24) are arranged at the plate edge and that preferably the plate-like scattered light collector (14,20) at least in is arranged substantially perpendicular to one of the light source (12,12 ', 12 ") outgoing narrow light beam (30). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenartige Streulichtkollektor (14) eine zentrale Öffnung (28) aufweist, durch die das von der Lichtquelle (12) stammende schmale Lichtbündel (30) hindurchtritt.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the plate-like scattered light collector (14) has a central opening (28) through which passes from the light source (12) narrow light beam (30) passes. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lichtquellen (12', 12") vorgesehen sind und daß der Streulichtkollektor (20) zwischen den von den Lichtquellen erzeugten, vorzugsweise zueinander parallelen Lichtbündeln (30) angeordnet ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of light sources (12 ', 12 ") are provided and that the scattered light collector (20) between the light sources generated by the, preferably parallel light bundles (30) is arranged. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streulichtkollektor (14) einen Abstand zur Lichtquelle (12) aufweist und zur Erfassung der Vorwärtsstreuung eine der Lichtquelle (12) zugewandte Kollektorfläche umfaßt.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the scattered light collector (14) at a distance from the light source (12) and comprises for detecting the forward scattering of the light source (12) facing the collector surface. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streulichtkollektor (20) im Bereich der Lichtquelle (12', 12") angeordnet ist und eine die Rückstreuung erfassende Kollektorfläche aufweist.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the scattered light collector (20) in the region of the light source (12 ', 12 ") is arranged and has a backscattering detecting collector surface. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streulichtkoliektor (16,18) rohrförmig oder rohrabschnittförmig ausgebildet ist, daß die Photoempfänger (24) zumindest an einem Rohrende bzw. an zumindest einem Rohrende und/oder einem der beiden seitlichen Längsränder des Rohrabschnitts angeordnet sind, und daß vorzugsweise das von der Lichtquelle (12) erzeugte schmale Lichtbündel (30) längs der Rohrachse gerichtet ist.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the scattered light colector (16,18) is tubular or pipe-section-shaped, that the photoreceptor (24) at least at one end of the pipe or at least one pipe end and / or one of the two lateral longitudinal edges the tube section are arranged, and that preferably the light beam (30) produced by the light source (12) is directed along the tube axis. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streulichtkollektor (14-20) aus fluoreszierendem Plexiglas besteht.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the scattered light collector (14-20) consists of fluorescent Plexiglas. 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streulichtkollektor (14-20) aus mit fluoreszierendem Farbstoff dotiertem organischen oder anorganischen Glas besteht.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the scattered light collector (14-20) consists of doped with fluorescent dye organic or inorganic glass. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (12,12', 12") monochromatisches Licht erzeugt und der Fluoreszenzfarbstoff des Streulichtkollektors (14—20) auf die Wellenlänge des monochromatischen Lichts abgestimmt ist.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (12,12 ', 12 ") generates monochromatic light and the fluorescent dye of the scattered light collector (14-20) is tuned to the wavelength of the monochromatic light. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,13. Device according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, insbesondere übereinander angeordnete Streulichtkollektoren mit unterschiedlicher Absorptionswellenlänge vorgesehen sind und daß den Streulichtkollektoren eine polychromatisches Licht abgebende Lichtquelle zugeordnet ist.characterized in that a plurality of, in particular stacked scattered light collectors are provided with different absorption wavelength and that the scattered light collectors is assigned a polychromatic light emitting light source. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoempfänger (24) PIN-Photodioden sind.14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the photoreceivers (24) are PIN photodiodes. 15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des Fluoreszenzlichts auf die maximale spektrale Empfindlichkeit der Photoempfänger (24) abgestimmt ist.15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the wavelength of the fluorescent light is tuned to the maximum spectral sensitivity of the photoreceiver (24). Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Aerosolen und in Luft verteiltem Staub oder dergl. gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei einer solchen Vorrichtung, die beispielsweise auch zur Untersuchung von flüssigen Suspensionen und Emulsionen dienen kann, wird demnach das vom Streuvolumen ausgehende Streulicht zunächst konzentriert und anschließend detektiert.The invention relates to a device for measuring aerosols and dust dispersed in air or the like. According to the preamble of claim 1. In such a device, which can also serve for example for the investigation of liquid suspensions and emulsions, then the scattered light emanating from the scattering volume is first concentrated and then detected. Die Streulichtphotometrie ist eine bewährte Methode zur Messung von Aerosolen und in der Luft verteiltem Staub sowie zur Untersuchung von flüssigen Suspensionen und Emulsionen. Die Streulichtintensität und deren Verteilung über den Streuwinkel sind von der Teilchengröße und -konzentration abhängig und kann zu deren Bestimmung verwendet werden.Scattered light photometry is a proven method for the measurement of aerosols and airborne dust and for the investigation of liquid suspensions and emulsions. The scattered light intensity and its distribution over the scattering angle are dependent on the particle size and concentration and can be used for their determination. Insbesondere bei bekannter Teilchengröße ist zur Bestimmung der Partikelkonzentration eine Winkelauflösung der Streulichtmessung nicht erforderlich. Vielmehr muß zur Erhöhung des Signal/Rausch-Verhältnisses im interessierenden Streuwinkelbereich ein möglichst großer Raumwinkel des Streulichtes erfaßt werden. Hierzu ist beispielsweise eine große Detektorfläche oder ein entsprechender optischer Konzentrator erforderlich.In particular, if the particle size is known, an angular resolution of the scattered light measurement is not required for determining the particle concentration. Rather, the largest possible solid angle of the scattered light must be detected to increase the signal / noise ratio in the scattering angle range of interest. For this purpose, for example, a large detector surface or a corresponding optical concentrator is required. Die Verwendung eines großflächigen Detektors, wie z. B. eines PIN-Photodiodon-Arrays oder Photomultipliers (vergl.The use of a large-area detector, such. B. a PIN photodiodon array or photomultiplier (see FIG. US 4597666), ist jedoch nicht nur äußerst kostspielig, eine große Detektorfläche führt zwangsläufig auch zu einer großen elektrischen Kapazität des Gesamtdetektors, durch die das Detektorrauschen erhöht wird.US 4597666), however, is not only extremely expensive, but a large detector area inevitably leads to a large electrical capacitance of the total detector, which increases the detector noise. Andererseits sind Streulichtphotometer bekannt, bei denen das Streulicht durch eine abbildende Optik auf den Detektor fokussiert wird. Auf diese Weise läßt sich jedoch selbst bei der Verwendung großflächiger Frosnellinsen nur ein begrenzter Raumwinkel erfassen.On the other hand, scattered light photometers are known in which the scattered light is focused on the detector by means of imaging optics. In this way, however, only a limited solid angle can be detected even when using large area Frosnellinsen. Insbesondere bei der in situ-Messung von Staubkonzentrationen in Raumluft, Abluft oder größeren Kaminen handelt es sich meist um ausgedehnte Streuvolumina. In solchen Fällen ist die Verwendung einer abbildenden Optik schon aufgrund der begrenzten Schärfentiefe nicht mehr möglich. Schließlich läßt sich auch die Erfassung des vollen Raumwinkels um ein Streuvolumen durch eine abbildende Optik grundsätzlich nicht realisieren.In particular, in the in situ measurement of dust concentrations in room air, exhaust air or larger chimneys are usually extended scattering volumes. In such cases, the use of an imaging optics is no longer possible due to the limited depth of field. Finally, the detection of the full solid angle by a scattering volume by an imaging optics can not be realized in principle. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß insbesondere auch das von ausgedehnteren Streuvolumina ausgehende Streulicht mit einfachsten Mitteln über praktisch beliebig große Raumwinkel gemessen werden kann.The invention has the object of developing the device of the type mentioned so that in particular the outgoing of extended scattering stray light can be measured with the simplest means practically arbitrarily large solid angle. Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Streulichtkollektor aus transparentem fluoreszierenden Material besteht und daß der Photoempfänger optisch an den Lichtaustrittsbereich des als Fluoreszenzlichtleiter wirkenden Streulichtkollektors angekoppelt ist, wobei die jeweiligen zu erfassenden Streuwinkel durch eine entsprechende Form des Streulichtkollektors bestimmbar sind. Hierbei sind vorteilhafterweise mehrere, gleichmäßig über den Lichtaustrittsbereich des Streulichtkollektors verteilte Photoempfänger vorgesehen.The object is achieved according to the invention in that the scattered light collector consists of transparent fluorescent material and that the photoreceiver is optically coupled to the light exit region of the acting as a fluorescent light scattering light collector, wherein the respective to be detected scattering angle can be determined by a corresponding shape of the scattered light collector. Here, advantageously, a plurality of uniformly distributed over the light exit region of the scattered light collector photoreceptor are provided. Aufgrund der erfindungsgemäßen Verwendung eines transparenten fluoreszierenden Kollektors zur Messung von Aerosolen und in Luft verteiltem Staub und dergl. kann der Kollektor problemlos der jeweiligen interessierenden Streuwinkelgeometr! j angepaßt werden. Selbst bei ausgedehnteren Streuvolu.nina, wie sie beispielsweise bei der In-situ-Messung von Staubkonzentrationen in Raumluft, Abluft oder größeren Kaminen vorliegen können, kann damit das Streulicht praktisch über einen beliebig großen Raumwinkel erfaßt werden. Mit einem solchen größeren Raumwinkel erhöht sich auch das Signal/ Rausch-Verhältnis der Streulichtdetektion, so daß insgesamt eine genauere Messung möglich ist.Due to the inventive use of a transparent fluorescent collector for the measurement of aerosols and airborne dust and the like. The collector can easily the respective Streuwinkelgeometr! j be adjusted. Even with extensive Streuvolu.nina, as can be present for example in the in situ measurement of dust concentrations in room air, exhaust air or larger fireplaces, so that the scattered light can be detected practically over an arbitrarily large solid angle. With such a larger solid angle, the signal / noise ratio of the scattered light detection increases, so that overall a more accurate measurement is possible. Der Erfindung liegt demnach insbesondere der Gedanke zugrunde, für die Messung von Aerosolen und in Luft verteiltem Staub transparente fluoreszierende Elemente gleichzeitig als Kollektor für das zu erfassende Streulicht und als optische Konzentrator zu verwenden, wobei sich die Erfindung die Eigenschaft der entsprechend ausgebildeten transparenten fluoreszierenden Elemente zunutze macht, praktisch unabhängig von deren jeweiliger Formgebung zumindest einen Großteil des Fluoreszenzlichts nach Art eines Lichtleiters an einem verbleibenden Lichtaustrittsbereich zu konzentrieren.The invention is therefore based in particular on the idea of using transparent fluorescent elements as a collector for the scattered light to be detected and as an optical concentrator for the measurement of aerosols and airborne dust, the invention making use of the property of the appropriately designed transparent fluorescent elements makes practically independent of their respective shape at least a major part of the fluorescent light in the manner of a light guide at a remaining light exit area to concentrate. Schließlich ist eine Staubablagerung auf den transparenten fluoreszierenden Kollektoren im Gegensatz zur Staubablagerung auf den Linsen einer abbildenden Optik unproblematisch, da Staubkörner auffallendes Licht zumindest zu einem großen Teil weiter in den Kollektor hineinstreuen. Die Richtungsunabhängigkeit der Kollektoren trägt demnach insbesondere auch dazu bei, selbst bei vorhandenen Staubablagerungen am Kollektor eine möglichst hohe Meßgenauigkeit und -empfindlichkeit sicherzustellen.Finally, dust deposition on the transparent fluorescent collectors, in contrast to dust deposition on the lenses of an imaging optics, is unproblematic, since dust grains, at least to a large extent, diverge further into the collector. The directional independence of the collectors thus contributes in particular to ensure the highest possible accuracy and sensitivity even with existing dust deposits on the collector. Aus der gemessenen Streulichtintensität kann beispielsweise die Massenkonzentration des streuenden Mediums und/oder die im streuenden Medium gegebene Sichtweite bestimmt werden.From the measured scattered light intensity, for example, the mass concentration of the scattering medium and / or the visibility given in the scattering medium can be determined. Ferner ist es auch möglich, aus der Abhängigkeit der gemessenen Streulichtintensität von der Lichtwellenlänge die Größe der im streuenden Medium vorhandenen Teilchen zu bestimmen.Furthermore, it is also possible to determine the size of the particles present in the scattering medium from the dependence of the measured scattered light intensity on the wavelength of the light. Während insbesondere zur Bestimmung mittlerer Massenkonzentrationen vorzugsweise nur die Intensität der Vorwärtsstreuung gemessen wird, kann insbesondere zur Bestimmung niedrigerer Massenkonzentrationen die Streulichtintensität zweckmäßigerweise übur zumindest im wesentlichen den gesamten Raumwinkel gemessen werden.While only the intensity of the forward scattering is preferably measured, in particular for the determination of average mass concentrations, the scattered light intensity can be measured expediently for at least substantially the entire solid angle, in particular for the determination of lower mass concentrations. Ein Teil des Lichtaustrittsbereiches des als Fluoreszenzlichtleiter wirkenden Streulichtkollektors kann verspiegelt bzw. mit Reflektorflächen versehen sein, wobei die Photoempfänger in diesem Falle an dem verbleibenden, nichtverspiegelten Teil des Lichtaustrittsbereiches optisch angekoppelt sind.A part of the light exit region of the scattered light collector acting as a fluorescent light guide can be mirrored or provided with reflector surfaces, the photo-receivers being optically coupled in this case to the remaining, non-mirrored part of the light exit region. Durch die verspiegelten bzw. Reflektorflächen wird nicht nur ein möglicher Lichtverlust verhindert, sondern auch der Lichtaustrittsbereich, an dem Photoelemente vorzusehen sind, verringert. Die Anzahl der erforderlichen Photoelemente kann somit äußerst gering gehalten werden.The mirrored or reflector surfaces not only prevents a possible loss of light, but also reduces the light exit area at which photoelements are to be provided. The number of required photoelements can thus be kept extremely low. Soll beispielsweise lediglich die Vorwärts- oder Rückwärtsstreuung erfaßt werden, so ist es zweckmäßig, den Streulichtkollekor plattenartig auszubilden und den bzw. die Photoempfänger am Plattenrand anzuordnen.For example, if only the forward or backward scattering are detected, it is expedient to form the scattered light collection plate-like and to arrange the or the photoreceptor at the edge of the plate. Zur Erfassung der Vorwärts- bzw. Rückwärtsstreuung ist es von Vorteil, wenn der plattenartige Streulichtkollektor zumindest im wesentlichen'senkrecht zu einem von der Lichtquelle ausgehenden, vorzugsweise schmalen Lichtbündel angeordnet ist. Hierbei kann der Streulmhtkollektor eine zentrale Öffnung aufweisen, durch die das von der Lichtquelle stammende schmale Lichtbündel hindurchtrittFor detecting the forward or backward scattering, it is advantageous if the plate-like scattered light collector is arranged at least substantially perpendicular to a, preferably narrow light bundle emanating from the light source. Here, the Streulmhtkollektor may have a central opening through which passes from the light source originating narrow light beam
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5173434A (en) * 1990-11-05 1992-12-22 Baxter Diagnostics Inc. Measurement of color reactions by monitoring a change of fluorescence
CN101223560B (en) * 2005-07-15 2012-12-12 百维吉伦特系统有限公司 Pathogen and particle detector system and method
DE102005040351B4 (en) * 2005-08-25 2007-05-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Radiation modules, arrangements containing them and methods for detection, control and monitoring
FR2938649B1 (en) 2008-11-18 2012-03-30 Centre Nat Rech Scient METHOD AND SYSTEM FOR ANALYSIS OF SOLID PARTICLES IN A MEDIUM
CN112577882A (en) * 2020-12-07 2021-03-30 广西电网有限责任公司电力科学研究院 Method and device for detecting metal particles in GIS disconnecting link air chamber
CN112577867A (en) * 2020-12-08 2021-03-30 广西电网有限责任公司电力科学研究院 Method and device for detecting suspended particles in gas chamber of GIS (gas insulated switchgear)

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3323889A (en) * 1963-04-16 1967-06-06 Owens Illinois Inc Method for increasing scratch resistance of a glass surface with a pyrolyzing treatment and a coating of an olefin polymer
DE1211421C2 (en) * 1963-12-12 1973-11-15 DEVICE FOR SCANNING GOOD THROUGH GOOD
US3835315A (en) * 1972-12-06 1974-09-10 Us Commerce System for determining parameters of a particle by radiant energy scattering techniques
US4017186A (en) * 1975-03-05 1977-04-12 Environmental Systems Corporation Electro-optical method and system for in situ measurements of particulate mass density
US4262206A (en) * 1980-01-11 1981-04-14 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Fluorescent radiation converter
US4371897A (en) * 1980-09-02 1983-02-01 Xerox Corporation Fluorescent activated, spatially quantitative light detector
DE3119570A1 (en) * 1981-05-16 1982-12-02 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim FLUORESCENT MATERIAL CONTAINING RADIATION SENSOR
DE3232508A1 (en) * 1982-09-01 1984-03-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Arrangement for determining the intensity of the optical emission of a light-emitting diode
DE3404711A1 (en) * 1984-02-10 1985-08-14 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Radiation sensor for microscopic photometry
US4597666A (en) * 1984-04-18 1986-07-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Apparatus for determining the liquid water content of a gas
FR2587023A1 (en) * 1985-09-06 1987-03-13 Rhone Poulenc Spec Chim Luminescent vitreous material, its preparation and its use for the luminescent collection of solar energy
DE3538472A1 (en) * 1985-10-29 1987-04-30 Gw Elektronik Gmbh Device for scanning test areas on test strips
NL8602519A (en) * 1986-10-08 1988-05-02 Philips Nv LUMINESCENT QUARTZ GLASS, METHOD FOR PREPARING SUCH A GLASS AND LUMINESCENT SCREEN PROVIDED WITH SUCH A GLASS.
GB8624587D0 (en) * 1986-10-14 1986-11-19 North Sea Instr Ltd Particle analysis apparatus
GB8629283D0 (en) * 1986-12-08 1987-01-14 Gen Electric Co Plc Radiation meters
DE3642275A1 (en) * 1986-12-11 1988-06-23 Kernforschungsanlage Juelich INLET SYSTEM FOR PHOTODETECTORS WITH 180 (DEGREES) IMAGE ANGLE AND DETECTORS THEREFORE
GB2204678A (en) * 1987-03-26 1988-11-16 Joshua Swithenbank Size and velocity measuring instrument for multiphase flows

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03214038A (en) 1991-09-19
EP0402633B1 (en) 1993-12-15
CA2017031A1 (en) 1990-11-30
DE3917571A1 (en) 1990-12-06
DE3917571C2 (en) 1991-08-14
EP0402633A1 (en) 1990-12-19
DE59003845D1 (en) 1994-01-27

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