[发明专利]用于分析测量介质的测量设备

说明书

本发明涉及用于分析测量介质的测量设备，包括：探头壳体；辐射源；耦合和去耦光学器件，具有布置在探头壳体中的至少一个测量窗口，并且将辐射源的辐射耦合到测量区域中，测量区域布置在探头壳体外部并且测量介质位于测量区域中，并且将测量辐射从测量区域去耦；接收装置，通过耦合和去耦光学器件检测从测量区域去耦的测量辐射并且从检测到的测量辐射生成输出数据；至少一个附加物理或化学传感器，集成在探头壳体中并且检测测量介质的被测变量并且将被测变量的值输出作为测量信号；和电子测量单元，连接到接收装置并且收集和处理接收装置的输出数据，其中电子测量单元连接到附加物理或化学传感器并且收集和处理附加物理或化学传感器的测量信号。

技术领域

本发明涉及一种用于分析测量介质的测量设备。

背景技术

为了监视、控制和调节过程工业的生产过程以及为了通过在线(in-line)测量或在实验室中的样品上控制过程的产品和中间产品的质量，使用多个传感器。传统上，各种分析传感器用于过程测量技术和实验室中以确定测量介质例如气体、气体混合物、液体、液体混合物、乳液、悬浮液或固体和固体混合物的组成。设计用于生成取决于分析被测变量的测量信号的物理和化学传感器，例如测量介质中至少一种分析物的浓度，被考虑作为分析传感器。分析物是指包含在例如溶解在测量介质中的物质，该物质将被识别和/或其在测量介质中的浓度由分析传感器确定或监视。分析传感器的示例是物理传感器，例如电导率传感器，或化学传感器，例如pH传感器、溶解氧传感器、气体传感器、TOC传感器(缩写TOC代表英语技术术语“总有机碳”)或离子选择性电极。

光学传感器，特别是光谱传感器，或甚至成像传感器，例如相机或高光谱相机，其在不接触介质的情况下起作用，近来在过程分析中变得越来越重要。特别地，它们允许定性和/或定量确定广谱分析物，这允许使用同一个光谱确定传感器或成像传感器来确定多个不同的被测变量。此处和下文中的定性确定被理解为表示分析物的鉴定，而此处和下文中的定量确定是指确定与分析物的浓度相当的浓度或参数(例如分压、活性、重量或体积分数)。

另一方面，由光谱传感器或成像传感器提供的数据并不总是容易解释，因为在光谱中可以包含多个影响变量，例如温度波动或干扰物质的存在，其信号叠加与光谱中被测变量相关的信号。在一些情况下，还可能出现这样的情况：必须监视可能存在于测量介质中的几种分析物而不是所有分析物都可通过光谱测量获得，以便可靠地控制或调节过程。在这种情况下，目前经常使用几种不同的传感器来检测过程中的测量值。除此之外，这是不利的，因为必须在过程系统上提供相应数量的连接件，这可能是有问题的，例如，在仅生产小批量的制药和生物技术过程中，如果没有足够的空间用于若干传感器和相关过程连接件的话。此外，由于缺乏空间，传感器通常彼此远离地布置，当测量介质不均匀和/或待检测的测量值根据位置而波动时，这是有问题的，因此在不同位置检测的测量值不一定匹配。

今天经常用于监视生产过程的产品质量或检查过程系统的清洁过程是否成功执行的另一种方法包括从过程中取样并且在实验室中对样品进行进一步测量，除了直接在过程容器中的在线测量之外，例如流体管线或反应容器或发酵罐，或在过程系统的旁路管线中。这通常是耗时且容易出错的，因为在运输过程中由于老化和变化的环境条件，样品可能在从过程到实验室的过程中发生变化。

在这两种情况下，用户很难合并各个传感器的各种测量值或从样品中获得的测量值，并且从中得出与过程监视或过程调节相关的过程或质量参数。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种装置和方法，其使得用户能够简化且可靠地确定各种测量值，在适当情况下，简化且可靠地确定取决于测量介质的化学组成并且从由各种传感器确定的数据得出的至少一个分析值。

该目的通过根据权利要求1的测量设备和根据权利要求16的方法实现。有利的实施例在从属权利要求中列出。

根据本发明的用于分析测量介质的测量设备包括：

-探头壳体；

-辐射源；