[发明专利]光学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学传感器，特别是用于借助荧光测量确定水溶液中的物质浓度，该光学传感器包括传感器头，该传感器头包含感测元件并且与外壳邻接，该外壳容纳传感器电子设备，其中利用来自光发射器的光照射感测元件，并且由感测元件辐射回的光特性由光接收器检测并由传感器电子设备评价。

背景技术

从EP 2295953A1已知一种用于基于荧光测量来测量溶液中物质的浓度的系统，其中光学传感器可释放地连接于结构紧凑的测量单元。光学传感器包括传感器头，其不可分离地连接于外壳，外壳中容纳信号评价电子设备。而且，外壳具有光源，该光源向待检查的液体中发射激发辐射。利用该激发辐射，将布置在待检查的介质中并且包含在传感器头内的感测元件激发。该感测元件根据物质浓度辐射回光。

由感测元件辐射回的荧光辐射被检测器单元接收，并前送到传感器电子设备。取决于感测元件的性质，光学传感器以不同的光强度、频率或者衰减曲线来对不同的粒子浓度做出反应。

从WO 2007/014539A1已知一种与光学传感器一起使用的盖，其中该盖可替换地实施用于连接件，其包含光学的或者光电的组件。在这种情况下，将用于物理或者化学参数测量的感测元件布置在盖内。为了保证合适的感测元件总是能够固定在与其适配的连接件上，盖和连接件通过互补编码选项保护以防止混乱。

这种布置是不利的，因为必须开发和制造用于每种测量参数的单独的传感器，这将导致高的生产努力。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种简单制造的光学传感器。

根据本发明，通过如下特征实现该目的，包括：将传感器头和外壳实施为是可分离的，其中具有不同的感测元件的不同的传感器头可连接到包含传感器电子设备的外壳，并且传感器电子设备评价由不同的传感器元件产生的光特性。这具有能够利用单个传感器电子设备用于由不同的感测元件确认的不同的测量参数的优点。以此方式，简化了光学传感器的制造，因为尽管传感器头包含不同的感测元件，但传感器电子设备是为所有的传感器头设计的。因此，使用相同的传感器电子设备就可以测量离子或者分子的浓度，例如，氧、氯、氢、一氧化碳、二氧化碳、氮、铵、磷酸盐、钠、钾、包含氯化物或者氯的化合物的浓度，或者测量pH值，而不需要更换传感器电子设备。为了能够精确地评价由相应的感测层发射的光特性，只需要关于软件正确地配备该传感器电子设备。因此可以大量制造具有传感器电子设备的外壳，并且可以在制备程序结束时将其首先连接到包含期望的感测元件的传感器头。

有利地，经由标准接口将传感器头和外壳光学地并机械地互相连接。这样的标准接口提供了使简单固定以及替换传感器头成为可能的优点。因此，光学传感器的用户可以在任何时间将传感器头应用于外壳，以此能够测量期望的测量参数。实际上，需要具有配备有不同的传感器元件的不同的传感器头；这样，当需要时，其可以简单地应用于具有传感器电子设备的外壳。不需要在手头保留很多各种不同的光学传感器。由于标准接口的应用，使传感器头的简单替换成为可能。

在一个实施例中，传感器头是盖状的。盖状的实施例使得能够充分地保护在稳定的盖中包含的传感器元件免受外部影响。而且，盖还能够简单地手动保持，而避免发生在传感器头内的感测元件的机械影响。

在一个变型中，传感器头的盖状的实施例或者外壳具有密封元件，该密封元件将标准接口从环境密封。以此方式，保证没有被测介质能够渗透进入光学传感器并且污染感测元件。

在进一步的改进中，将感测元件实施为感测层。该实施例使得构造上小的传感器头能够实现。

在一个变型中，外壳包括光发射器和光接收器，该光发射器和光接收器连接到传感器电子设备，其中传感器电子设备具有存储器，该存储器包含测量数据和/或不同的感测元件的光特性的特性线。因此，由于其光特性存储在存储器中，可以在任何时间使新的测量参数为传感器电子设备所知。如果传感器电子设备之前仅配备为用于检测氧、或者氢，则例如在任何时间，可以将用于氯浓度测量的相应的光特性引入到存储器中，由此可以在任何时间扩大包含传感器电子设备的外壳的使用范围。

有利地，将传感器电子设备实施为自动地识别在传感器头中的感测元件。在校准或者初始化步骤中，传感器电子设备激活光发射器，该光发射器将光辐射在感测元件上。辐射回的光被馈送至传感器电子设备，该传感器电子设备自动地检测待确定的测量参数。然后，在传感器电子设备中，选择一种评价方法，该评价方法对应于待确定的测量参数，并且利用该方法执行随后的浓度测量方法。