本發(fā)明涉及散射式濁度計，其用于測量透明的樣品比色皿中的液體樣品的濁度。

背景技術(shù)：

散射式濁度計(nephelometricturbidimeter)通過投射測量光束到比色皿內(nèi)的液體樣品中來確定樣品比色皿內(nèi)的液體樣品中懸浮的固體顆粒的濃度。被設(shè)置在比色皿本體外側(cè)的光學濁度傳感器在相對于光束軸線通常90°的角度處檢測由懸浮的固體顆粒散射的光的量。

如果冷凝被提供在比色皿本體的外表面處，則由測量傳感器接收到的光信號被比色皿本體上的冷凝被散射，從而不再能確定液體樣品的真實濁度。另外，比色皿本體處的冷凝可能導致從比色皿本體向下滴落的水滴引起濁度計的光學器件和/或電子器件處的光學和/或電子干擾和損壞。

特別地，如果液體樣品比在濁度測量處理期間在布置比色皿的比色皿腔中的空氣冷，并且如果比色皿腔內(nèi)側(cè)的空氣的相對濕度是高的，則在比色皿本體的外側(cè)上和在濁度計的其它部分上出現(xiàn)冷凝。如果比色皿腔將由加熱裝置加熱，則能避免冷凝，但是加熱裝置會引起電能的高消耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于提供一種散射式濁度計，其具有用于避免濁度計中的冷凝的有效并且簡單的方式。

通過具有權(quán)利要求1的特征的散射式濁度計和通過具有權(quán)利要求16的特征的用于控制散射式濁度計中的通風空氣的濕度的方法來實現(xiàn)上述目的。

根據(jù)本發(fā)明，散射式濁度計被提供有包括液體樣品的透明的樣品比色皿。樣品比色皿被布置在由比色皿腔殼體限定的比色皿腔內(nèi)。比色皿腔殼體光學地包圍比色皿腔以由此使比色皿腔屏蔽比色皿腔內(nèi)的任何環(huán)境光。另外，比色皿腔殼體避免濁度計環(huán)境和比色皿腔之間的空氣的連續(xù)交換。

根據(jù)本發(fā)明的散射式濁度計優(yōu)選是一種處理裝置使得樣品比色皿內(nèi)的液體樣品被連續(xù)交換。樣品比色皿或多或少具有在流過樣品比色皿的水樣品的溫度。因此，樣品比色皿和其它部件，諸如比色皿腔殼體，可能具有的溫度顯著低于比色皿腔殼體內(nèi)的空氣的溫度。

濁度計被設(shè)置有干燥設(shè)備，其包括用于比色皿腔的通風(venting)的流體比色皿腔入口開口和用于排氣(de-venting)的流體比色皿腔出口開口。比色皿腔入口開口和比色皿腔出口開口通過干燥路徑在比色皿腔外側(cè)被連接到彼此?？諝庋h(huán)器，例如干燥泵被設(shè)置在干燥路徑中用于將空氣從比色皿腔出口開口循環(huán)或泵送到比色皿腔入口開口。其它循環(huán)器件，諸如風扇，也可以被用于循環(huán)。另外，用于干燥空氣的干燥本體被布置在比色皿腔出口開口和比色皿腔入口開口之間的干燥路徑中。干燥本體可以是因為其捆綁水蒸氣獲取其它吸濕性溶劑的能力而被選擇的分子篩的容器。

結(jié)果，濁度計被設(shè)置有主動干燥設(shè)備，其允許將比色皿腔殼體中的空氣連續(xù)干燥到保證沒有冷凝能在比色皿腔內(nèi)出現(xiàn)在樣品比色皿處或出現(xiàn)在濁度計的其它部分處的水平，即使液體樣品和比色皿腔殼體內(nèi)的空氣之間的溫度差相對高。因為冷凝被避免，所以可能會引起光學器件和/或電子器件處的各種問題和損壞的水滴也被避免。

通過使?jié)岫扔媰?nèi)的空氣容積干燥，濕氣被從空氣提取，使得整個濁度計空氣容積內(nèi)的壓力由此降低。換言之，濁度計空氣容積內(nèi)的空氣的干燥引起壓力不足，使得環(huán)境空氣通過密封件、狹縫并且甚至通過由塑料制成的殼體部分流入到濁度計空氣容積中。只有通過主動的并且類似連續(xù)工作的干燥設(shè)備，才能夠連續(xù)地提取被連續(xù)地沖入到濁度計空氣容積中的空氣濕氣。因而，濁度計空氣容積的空氣濕氣將被維持在均衡的濕度值。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，干燥設(shè)備被設(shè)置有被布置在干燥路徑中的濕度傳感器。濕度傳感器能是用于感測絕對濕度或相對濕度的傳感器。濕度傳感器由控制單元控制，該控制單元也控制空氣循環(huán)器或者干燥泵。濕度傳感器允許控制空氣循環(huán)器或干燥泵的啟用，以便將通風空氣的相對或絕對濕度控制到靜態(tài)的空氣濕度設(shè)定值或動態(tài)的空氣濕度設(shè)定值。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，干燥設(shè)備被設(shè)置有被布置在干燥路徑中的溫度傳感器，以感測經(jīng)過的通風空氣的溫度。溫度傳感器由控制單元控制，該控制單元也控制空氣循環(huán)器或者干燥泵。溫度傳感器允許控制空氣循環(huán)器/干燥泵的啟用，以基于空氣溫度控制泵的性能。由于空氣的絕對濕度容量顯著地基于空氣溫度，所以干燥泵的泵送性能和/或干燥設(shè)備的干燥性能能被基于空氣溫度來控制。如果空氣循環(huán)器/干燥泵被停止持續(xù)數(shù)分鐘使得比色皿腔內(nèi)的空氣的溫度調(diào)節(jié)到樣品比色皿溫度，溫度傳感器也允許粗略估算樣品比色皿中的液體樣品的溫度。然后通過干燥泵把來自比色皿腔的空氣泵送到溫度傳感器，使得溫度傳感器檢測空氣溫度，這允許推斷樣品比色皿和其中的液體樣品的溫度。因而能夠避免液體樣品的流動路徑內(nèi)的溫度傳感器。如果濕度傳感器被提供，則能由控制單元基于空氣濕度和空氣溫度來控制泵送性能。

根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，濁度計的干燥設(shè)備包括光學冷凝檢測器，其檢測樣品比色皿的外側(cè)上的冷凝。冷凝檢測器能例如包括將光引導到比色皿本體的光源和檢測由比色皿本體反射的光源光的光檢測器。如果檢測到的光不在限定的強度范圍內(nèi)，則控制單元通知冷凝存在于比色皿本體處。通過冷凝檢測器，能實現(xiàn)由控制單元控制的更自適應(yīng)的測量和干燥過程。

如果檢測到冷凝，則不提供濁度測量，并且干燥設(shè)備的干燥性能被提高直到不再檢測到冷凝為止。如果濕度傳感器和/或溫度傳感器也被設(shè)置在干燥路徑中，則能計算動態(tài)空氣濕度設(shè)定值，其中停止干燥泵后的空氣濕度、空氣溫度和冷凝趨勢或冷凝時間能被用于確定露點的粗略估算和樣品比色皿內(nèi)的液體樣品溫度的粗略估算。

優(yōu)選地，比色皿腔殼體被光學器件腔殼體圍繞，光學器件腔殼體包圍包括光學器件元件的光學器件腔。光學器件腔殼體被設(shè)置有光學器件腔入口開口，其被流體地(fluidically)布置在干燥泵的下游。比色皿腔和光學器件腔被優(yōu)選地布置為成排流通并且不彼此平行?？諝鈨?yōu)選地首先被泵送到光學器件腔殼體中并且從光學器件腔殼體泵送到比色皿腔。通過將光學器件腔包括在干燥回路中，也使光學器件腔內(nèi)的空氣被保持很干燥，使得沒有冷凝能出現(xiàn)在光學器件腔內(nèi)側(cè)的光學器件元件處。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，干燥設(shè)備包括一次性的(disposable)干燥盒，其包括干燥本體。干燥盒被設(shè)置有干燥盒殼體并且設(shè)置有流體聯(lián)接元件，流體聯(lián)接元件允許盒殼體與濁度計的干燥回路快速接合或者從濁度計的干燥回路快速分離。

優(yōu)選地，干燥盒被設(shè)置有u形盒殼體，u形盒殼體具有兩個大體上平行的腿部和連接平行的腿部的交叉部分。內(nèi)部空氣入口開口和內(nèi)部空氣出口開口被分別設(shè)置在腿部的端部處。開口中的一個或兩個能由管的引向或者從所述開口引向盒殼體的外側(cè)的端開口限定。u形盒是緊湊的并且提供長的內(nèi)部流動路徑。內(nèi)部管允許通過從一個腿部端部到另一腿部端部的盒殼體使用修改長的內(nèi)部空氣流動路徑，并且允許提供聯(lián)接元件用于將盒聯(lián)接到不在腿部端部處的干燥設(shè)備。

優(yōu)選地，干燥本體設(shè)置有被布置在豎直低干燥本體部分中的內(nèi)部入口開口和被布置在豎直高干燥本體部分中的內(nèi)部出口開口。空氣從底部到頂部流動通過干燥本體。干燥本體優(yōu)選地是分子篩，其可能包括不期望的粉塵顆粒。由于重力，粉塵顆粒一般向下沉并且被集中在干燥本體的低部分中。因此，通過將氣流從干燥本體的底部引向頂部，有利地使粉塵進入干燥路徑的排放最小化。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，粉塵過濾器被設(shè)置在干燥本體下游并且與干燥本體相鄰。粉塵過濾器對來自干燥本體的粉塵顆粒進行過濾。粉塵過濾器確保沒有粉塵顆粒被泵送到比色皿腔和/或到光學器件腔中。

優(yōu)選地，干燥設(shè)備包括單獨的(separate)緩沖干燥器件，所述單獨的緩沖干燥器件在被流體地連接到比色皿腔的空間內(nèi)。緩沖干燥器件是被動干燥器件，其不被布置在比色皿腔出口開口和比色皿腔入口開口之間的干燥路徑中，而是被布置成靠近比色皿腔和/或光學器件腔或者設(shè)置被布置在比色皿腔和/或光學器件腔內(nèi)。緩沖干燥物質(zhì)能是硅膠或其它性質(zhì)上吸濕的合適的被動干燥物質(zhì)。該緩沖干燥器件是被動的，因為它不直接在空氣流動路徑中。如果主動干燥回路不工作，例如因為有缺陷的干燥泵或者因為一般的功率損耗，則被動緩沖干燥器件能吸收濕氣至少持續(xù)數(shù)小時或者數(shù)天，從而避免水濁度計內(nèi)水滴的冷凝和/或累積。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，比色皿腔入口開口由入口膜關(guān)閉，空氣能滲透過入口膜但是液體水不能滲透過入口膜。入口膜允許通風空氣流動到比色皿腔并且防止水滴通過比色皿腔入口開口滴入到濁度計的其它部分中。

優(yōu)選地，比色皿腔出口開口由出口膜關(guān)閉，空氣能滲透過出口膜但是液體水不能滲透過出口膜。出口膜通常具有與入口膜相同的功能，即防止液體水和水滴進入濁度計的其它部分中。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，樣品比色皿為圓筒形狀，并且測量源被設(shè)置成生成測量光束，測量光束通過腔殼體的底壁到樣品比色皿的底壁被軸向地指向樣品比色皿。比色皿腔入口開口或多個比色皿腔入口開口被設(shè)置在腔殼體底壁處，優(yōu)選地被布置成圍繞在腔殼體底壁處的窗口。

用于在用于測量根據(jù)權(quán)利要求15中的透明的樣品比色皿中的液體樣品的濁度的散射式濁度計中的通風空氣的濕度的方法針對權(quán)利要求1中限定的散射式濁度計，并且所述散射式濁度計包括被布置在干燥路徑中的濕度傳感器和用于控制通風空氣濕度的控制單元。根據(jù)由控制單元提供的方法，空氣循環(huán)器/干燥泵的啟用被基于由濕度傳感器檢測到的空氣濕度連續(xù)地控制，以將空氣濕度調(diào)節(jié)到空氣濕度設(shè)定值。換言之，包括空氣循環(huán)器/干燥泵的干燥設(shè)備只有檢測到的空氣濕度值在空氣濕度設(shè)定值以上才啟用。干燥回路只有在必要時才啟用。結(jié)果，干燥本體的容量被有效使用并且用于驅(qū)動空氣循環(huán)器/干燥泵的能量損耗和空氣循環(huán)器/干燥泵的磨損被減少。

優(yōu)選地，干燥設(shè)備包括被布置在干燥路徑中的溫度傳感器?？刂茊卧谟蓾穸葌鞲衅鳈z測到的空氣濕度和由溫度傳感器檢測到的空氣溫度連續(xù)地控制干燥泵的啟用，以將相對空氣濕度調(diào)節(jié)到相對空氣濕度設(shè)定值。相對空氣濕度的控制允許干燥資源特別是干燥本體的容量的更復雜控制和更有效的使用。

優(yōu)選地，濁度計被設(shè)置有測量光源，測量光源生成測量光束，測量光束被引向樣品比色皿內(nèi)的液體樣品。濁度計也被設(shè)有光學濁度傳感器，其接收被液體樣品散射的光。

該方法包括以下方法步驟：

在泵停止間隔期間：停止空氣循環(huán)器/干燥泵并且周期性地測量由濁度傳感器接收到的光強度；

在泵送間隔期間：起動空氣循環(huán)器/干燥泵并且周期性地測量由濁度傳感器接收到的光強度；并且

在泵被停止和被啟用期間，基于由濁度傳感器檢測到的強度值的時間進程來計算絕對空氣濕度設(shè)定值(h)或相對空氣濕度設(shè)定值(rh)。該計算能被基于數(shù)學函數(shù)，但能被可替代地基于查找表。

優(yōu)選地，在兩個冷凝測量間隔期間，循環(huán)或泵送液體樣品到比色皿中的空氣循環(huán)器/泵被停止。

假定在空氣循環(huán)器/干燥泵被停止的同時在第一間隔期間由濁度傳感器接收到的光強度的改變不是由于液體濁度的變化導致的而是只能由透明的比色皿的外側(cè)上的增加的冷凝導致的。

在第一冷凝測量間隔期間，當空氣循環(huán)器/干燥泵被停止時，由濁度傳感器接收到的信號的改變被認為是由比色皿的外側(cè)上的增加的冷凝引起的。第一間隔能是固定持續(xù)時間或者能在濁度傳感器接收到的光強度的限定的相對改變后被停止。在第一測量間隔后，干燥泵被啟用并且由濁度傳感器接收到的光強度被周期性地檢測持續(xù)限定的時間間隔或者直到已經(jīng)達到限定的相對改變率或者直到超過絕對光強度為止。

當在開始時和在第一間隔期間空氣循環(huán)器/干燥泵被停止時，如果液體樣品的溫度比比色皿腔中的空氣冷并且如果在第一間隔期間達到比色皿腔空氣的露點，則比色皿外側(cè)的冷凝增加。由濁度傳感器接收到的強度信號的相對改變和光強度值的時間進程因此是與比色皿腔中的新鮮空氣的濕度和溫度相關(guān)的液體樣品的溫度的指示。

在第二間隔期間，比色皿上的冷凝被吹走，使得由濁度傳感器接收到的光強度的進程再次是空氣和液體樣品之間的溫度差的指示。

控制單元，基于第一和第二間隔期間的強度值的進程和基于通風路徑中的空氣的溫度，計算新的絕對空氣濕度設(shè)定值或新的相對空氣濕度設(shè)定值。利用該設(shè)備和方法，絕對或相對空氣濕度的設(shè)定值能被確定，而不需濁度計的另外的復雜性。

可替代地，干燥設(shè)備包括光學冷凝傳感器，其檢測樣品比色皿的外表面上的冷凝。光學冷凝傳感器允許計算空氣濕度設(shè)定值或者相對空氣濕度設(shè)定值以通過以下方法步驟調(diào)節(jié)通風間隔：

停止空氣循環(huán)器/干燥泵并在通知干燥泵后測量冷凝時間直到冷凝傳感器檢測到在比色皿表面處的冷凝為止。冷凝傳感器一檢測到冷凝，就由濕度傳感器檢測空氣濕度并且由溫度傳感器檢測空氣溫度。例如，這能通過空氣循環(huán)器/干燥泵的短啟動以將空氣容積的一部分從比色皿腔泵送到濕度傳感器和溫度傳感器來實現(xiàn)。測量到的濕度值和測量到的溫度是樣品比色皿和樣品比色皿中的液體樣品的溫度的指示。這些值也是比色皿腔的氣體泄漏的等級的指示并且因而是進入到比色皿腔中的濕度的等級的指示?？刂茊卧谶@些測量值計算空氣濕度設(shè)定值使得空氣容積內(nèi)的受控的空氣濕度始終維持離實際露點足夠遠。

這允許非常有效的使用干燥本身的干燥能力，因為濕度設(shè)定值不被設(shè)定為絕對最小的濕度設(shè)定值而是始終適應(yīng)于物理環(huán)境。通風空氣只有在需要避免比色皿腔內(nèi)和/或光學器件腔內(nèi)的冷凝時才被干燥。

附圖說明

參考附圖描述本發(fā)明的一個實施例，其中：

圖1示意性示出具有干燥設(shè)備的散射式濁度計，和

圖2示出被設(shè)置作為圖1的濁度計的干燥盒的干燥本體。

具體實施方式

圖1示意性示出濁度計10，其用于測量透明的且圓筒的樣品比色皿12中的液體樣品13的濁度，樣品比色皿12優(yōu)選由玻璃制成。本發(fā)明的濁度計10是所謂的處理裝置而不是所謂的實驗室裝置，但是這里所描述的實施例也可應(yīng)用到高濕度實驗室裝置。濁度計10因此被設(shè)置有樣品運輸布置，其包括在圖中未示出的比色皿12處的樣品入口和樣品出口。液體樣品13被連續(xù)或非連續(xù)地泵送通過樣品比色皿12以連續(xù)或非連續(xù)地交換樣品比色皿12中的樣品。

液體的濁度是懸浮在液體樣品13中的固體顆粒的濃度的指示。通過把由光源18發(fā)出的測量光束21投射到液體樣品13中并且通過在相對于液體樣品13內(nèi)的測量光束21的縱向軸線90°的角度處測量由液體樣品13散射的光的光強度，來確定濁度。濁度計10設(shè)有環(huán)狀光學器件元件20，其將收集到的散射光引向環(huán)形的光學濁度傳感器。

濁度計10設(shè)有光學封閉的比色皿腔16，其由包括比色皿腔蓋11的杯狀比色皿腔殼體14限定。腔蓋11保持樣品比色皿12，樣品比色皿12通過螺紋固定環(huán)66可拆卸地安裝到腔蓋11。比色皿腔殼體14設(shè)有平面底壁80，平面底壁80具有可透過測量光束的中心光學窗口19。底壁80也設(shè)有圍繞中心光學窗口19布置的多個比色皿腔入口開口38。所有的比色皿腔入口開口38分別被入口膜40覆蓋并且光學封閉。入口膜40能是由黑色ptfe諸如gore-tex^tm制成的膜并且允許空氣滲入而不允許液體水滲入。在比色皿腔殼體14的頂部處，設(shè)置側(cè)向比色皿腔出口開口42，空氣能通過其流出比色皿腔16。比色皿腔出口開口42被設(shè)置有出口膜44，其能是粗過濾器，但也能是ptfe膜。

在比色皿腔殼體14的外側(cè)，設(shè)置光學冷凝傳感器52，其包括光發(fā)射器56和光檢測器54，光發(fā)射器56和光檢測器54都被定向到樣品比色皿的圓筒部分的外表面15。比色皿腔殼體14也被設(shè)置有另外的透光窗口，其對應(yīng)于環(huán)狀光學器件元件20并且對應(yīng)于冷凝傳感器52。

比色皿腔殼體14被杯形光學器件腔殼體26包圍，光學器件腔殼體26限定光學器件腔殼體26和比色皿腔殼體14之間的杯形光學器件腔27。測量光源18、環(huán)狀光學器件元件20、濁度傳感器22和冷凝傳感器52被布置在光學器件腔27內(nèi)。在光學器件腔27的上部62中布置被動干燥器件60。干燥器件60由若干作為干燥物質(zhì)的硅膠襯墊限定。

比色皿腔出口開口42和光學器件腔殼體26的光學器件腔出口開口28之間的干燥路徑包括：空氣循環(huán)器49，其在該實施例中是干燥泵，例如膜泵；和干燥盒30，其包括由干燥物質(zhì)34限定的干燥本體32，干燥物質(zhì)34是分子篩。干燥路徑也包括能被實現(xiàn)為一個單傳感器陣列的濕度傳感器46和溫度傳感器47。濁度計10設(shè)有控制單元50，控制單元50電子地和電力地控制傳感器46、47、干燥泵48、光源18、冷凝傳感器52和濁度傳感器22。

干燥盒30被更詳細地示出在圖2中。干燥盒30被設(shè)置有u形盒殼體37，其限定兩個大體上平行的腿部71、72和連接腿部71、72的交叉部分70。盒殼體腿部71、72位于水平面中而交叉部分70被豎直地定向。干燥盒30也包括入口管76，其具有在底部腿部72的端部處的內(nèi)部入口開口77和具有在盒殼體37的外側(cè)的聯(lián)接元件31。干燥盒30也包括出口管74，其具有在頂部腿部71的端部處的內(nèi)部入口開口和具有在盒殼體37的外側(cè)的聯(lián)接元件33。出口管74也被設(shè)置有粉塵過濾器35。

控制單元50被設(shè)置有電子存儲器，濕度設(shè)定值h和/或相對濕度設(shè)定值rh被存儲在電子存儲器中?？刂茊卧谟蓾穸葌鞲衅?6和溫度傳感器47檢測到的濕度值h和溫度值t來控制干燥泵48的啟動，以將濕度保持在相應(yīng)設(shè)定值h、rh。控制單元50周期性地停止?jié)穸瓤刂埔詧?zhí)行校準循環(huán)。校準循環(huán)以停止干燥泵48開始，使得比色皿腔16內(nèi)側(cè)的空氣的溫度適應(yīng)于樣品13的溫度。如果，在溫度適應(yīng)之前，樣品13比比色皿腔16中的空氣冷得多，則一定時間后將在樣品比色皿12的外表面15處出現(xiàn)冷凝。冷凝傳感器52檢測冷凝并且冷凝檢測由控制單元50寄存。停止驅(qū)動泵48與冷凝的檢測之間的時間t是冷凝持續(xù)時間d?？刂茊卧?5現(xiàn)在啟用驅(qū)動泵48以從比色皿腔16將小的空氣容積泵送到傳感器46、47以立即確定該空氣容積的濕度h和溫度t。控制單元50然后基于冷凝持續(xù)時間、剛測量到的空氣溫度t和空氣濕度h來計算新的空氣濕度設(shè)定值h或相對空氣濕度設(shè)定值rh。新的設(shè)定值的計算能基于數(shù)學函數(shù)或者能基于復雜的查找表的使用。

控制單元50然后基于新的設(shè)定值h、rh繼續(xù)控制空氣濕度或者相對空氣濕度。