[发明专利]具有至少两个激光多普勒传感器的颗粒传感器

说明书

本发明涉及一种颗粒传感器，所述颗粒传感器具有第一激光多普勒传感器(100)和至少一个第二激光多普勒传感器(200)以及控制单元(300)，所述控制单元设置成用于通过所述第一激光多普勒传感器(100)并且同时至少通过所述第二激光多普勒传感器(200)执行自干涉测量。

背景技术

由现有技术已知的其他光学颗粒传感器使用分离的射束源和射束分析处理单元。此外，为了空气的运动，该空气通常借助于风扇或加热元件运动以产生对流。这基于与此相关的射束路径而要求整体结构的增大，原因仅在于发射器和接收器之间的空间分隔。

在现有技术中作为表面发射器或VCSEL(英文：vertical cavity surfaceemitting laser，垂直腔面发射激光器)已知一种半导体激光器，其中，光垂直于半导体芯片的主平面发射。此外，也已知具有外腔的表面发射器或VECSEL(英文：vertical externalcavity surface emitting laser，垂直外腔面发射激光器)。

Holger Moench等人的文献：“VCSEL based sensors for distance andvelocity”，Proc.of SPIE，卷9766 97660A-1中公开了飞利浦公司的激光多普勒传感器，其具有自干涉的激光发射器(VCSEL)，该激光发射器具有集成在空腔中的光电二极管。

能够反复地操控这些ViP(具有集成的光电二极管的VCSEL)，以便例如逐点地测量距离或速度。集成的光电二极管的优点是，它只对特殊发射的光敏感。由此，探测原理不会受其他光源、例如太阳辐射干扰。

在没有预公布的德国专利申请DE 102015207289中公开了具有这种激光多普勒传感器的颗粒计数器。激光器的光借助于透镜在空间区域中围绕焦点聚焦。如果在该空间区域中遇到颗粒，则该光散射，然后再被探测到。

在没有预公布的德国专利申请DE 102015209418中公开了一种具有VCSEL、透镜和微镜的扫描装置。激光器的光被透镜聚焦并且通过微镜偏转。因此，能够检测扫描装置外部的空间区域。如果遇到物体，则该光散射，然后再被探测到。因此，测量原理是使光束的焦点偏转，并且由此扫描已知的空气容积。

如果颗粒在接近聚焦的激光射束的射束腰时通过在产生射束的激光器中的自干涉(self mixing interference-SMI)被证明，那么探测到的信号取决于多个参数，尤其取决于颗粒尺寸、颗粒速度、相对于射束焦点的位置或精确轨迹和颗粒的光学材料特性。在这方面，通常不存在测量的原始信号与颗粒的特性之间的明确关系。此外，该布置总是只看到一个颗粒，即仅局限于非常小的测量体积。当然，能够通过合适的装置(例如微镜)扫描该射束，但每个时间点也只获得一个信息。

发明内容

本发明的任务是相比于利用单个SMI激光器获得更多的信息，尤其是获得关于颗粒特性的明确信息。

本发明涉及一种颗粒传感器，其具有第一激光多普勒传感器和至少一个第二激光多普勒传感器以及控制单元，该控制单元设置成用于通过第一激光多普勒传感器并且同时至少通过第二激光多普勒传感器执行自干涉测量。根据本发明，设置有两个或更多个激光源，在其焦点中能够同时地、但彼此无关地执行SMI测量。

本发明的一个有利构型设置成，第一激光多普勒传感器具有带着第一外部焦点和第一指示体积的第一光学系统，并且第二激光多普勒传感器具有带着第二外部焦点和第二指示体积的第二光学系统。有利地，由此能够限定指示体积并且使其相对彼此布置在特定的位置上。

本发明的一个有利构型设置成，第一指示体积和第二指示体积彼此重叠。

本发明的一个有利构型设置成，第一激光多普勒传感器具有第一偏振方向，并且第二激光多普勒传感器具有与该第一偏振方向不同的第二偏振方向。

本发明的一个有利构型设置成，第一指示体积和第二指示体积彼此不重叠。