CN112050746B - 用于在均匀光场中测量细长纺织体的性质的光学传感器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于在均匀光场中测量细长纺织体的性质的光学传感器。用于测量纱线或另一细长体(10)的诸如直径之类的性质的传感器具有用于接收体(10)的测量区域(12)。它还具有用于将来自发散的各向异性光源(22)的光准直到测量区域(12)中的准直器(36)。准直器(36)具有不平行的输入光轴和输出光轴(38、40)，即，它使光偏转。光源(22)的主发射方向(23)瞄准与输入光轴(38)不同的方向，以便补偿准直器(36)的透射函数的不均匀性，从而在测量区域(12)中生成均匀辐照度。

Description

用于在均匀光场中测量细长纺织体的性质的光学传感器

技术领域

本发明涉及用于测量细长体特别是诸如纱线之类的细长纺织体的至少一种性质的传感器。

背景技术

这种类型的传感器可以例如被用于测量纱线、金属丝或纤维的直径。细长体被引导穿过测量区域并且在其中被以透射方式观察。

传感器包括光源、准直器、测量槽和检测器。准直器具有延伸穿过测量区域的输出光轴。它将来自光源的通常为发散的光转换成沿着所述光轴的基本上平行的光。在EP2827127中描述了这种传感器的示例。光源、透镜和光传感器沿着一个公共光轴布置。

发明内容

已经意识到如现有技术中所示的部件的严格同轴布置使得传感器的设计、对准和组装困难并且成本高，本发明所解决的问题是提供具有更灵活的设计的传感器。

这个问题是通过如本公开所述的传感器来解决的。因此，传感器包括至少以下部件：

-测量区域：这是被设计用于接收细长体的传感器的区域。

-具有各向异性远场强度的、具有主发射方向的发散光源：该光源可以例如为LED。在该上下文下，术语“主发射方向”是光源的所有发射方向的加权平均，其中，每个发射方向被其辐射强度加权。

-布置在光源和测量区域之间的光路中的准直器：准直器具有与光源的中心相交的输入光轴。它还具有输出光轴。它将在输入光轴上的来自所述光源的光投射到输出光轴上。它的功能是在测量区域中生成准直光，即，如下定义的基本上平行的光。输出光轴可以与测量区域的中心相交。

-光检测器：该检测器接收由准直器发射并且透射通过测量区域的光。

根据本发明，准直器的输入光轴与输出光轴不平行，并且光源的主发射方向与输入光轴不平行。

以不平行的方式布置输入光轴和输出光轴允许“折叠”设备的光轴。

然而，这种折叠通常导致测量区域中的辐照度的不均匀分布。如以下更详细说明的，这种几何结构致使准直器的透射函数(transmission function)在系统的折叠平面中是不对称的。因此，本发明建议不沿着准直器的输入光轴布置光源的主发射方向。这将减小测量区域的中心的辐照度，但是这允许利用在背离光源的主发射方向的方向处的光源的辐射强度的不对称性，以用于至少部分地补偿准直器的透射函数的不对称性。

在有利的实施例中，至少在输入光轴和输出光轴的平面中应该满足以下条件：

假设从光源的中心发射的、相对于光源的主发射方向具有角度的光束在位置x,y处横穿测量区域，其中x,y是与输出光轴垂直的坐标并且在输出光轴的位置处具有值x0,y0。如果I(x,y)是测量区域中位置x,y处的辐照度，则I(x,y)由准直器的透射函数T(x,y)以及光源的辐射强度/>给出为

在该情况下，对于x＝x0且y＝y0(即，在测量区域的中心中)并且如以下说明的，透射函数T(x,y)和辐射强度应该满足以下两个条件之一：

dT(x,y)/dy>0且或

dT(x,y)/dy<0且

换句话说，对于小的Δy＝y-y0而言，光源的辐射强度和准直器的透射函数T(x,y)的变化有利地具有相反的符号。这允许至少部分地补偿非均匀透射函数T(x,y)的影响。

在一个实施例中，准直器可以包括用于使来自光源的光偏转的准直镜。

在特别有利的实施例中，准直镜可以至少在输入光轴与镜相交的点周围具有抛物线或抛物面形状(如下定义)。

在一类实施例中，传感器可以包括具有输入侧、输出侧和镜表面的第一透明元件(意味着其对于来自光源的光透明)。来自光源的光通过输入侧处的输入表面进入第一透明元件，在镜表面处被反射，并且通过输出侧处的输出表面离开透明元件，以进入所述测量区域。输入表面与输出表面被横向于彼此布置。因此，第一透明元件形成准直器。

光源可以被安装到布置在输入侧处的诸如PCB之类的载体板。该载体板被横向于输出侧布置。有利地，载体板与输出表面之间的角度在70°和110°之间。

有利地，光源的主光轴例如在+/-5°的精度之内垂直于载体板延伸，这简化了部件的相互机械布置。

有利地，检测器被布置在与准直器的输出光轴相距一定距离处，这使得不必将任何电子部件都安装在光轴的位置处，从而使设计更灵活。

在这种情况下，检测器和光源二者可以例如都被安装到诸如公共PCB之类的公共载体板，特别是安装到平坦的公共载体板。这简化了部件的安装。

有利地，传感器还包括接收来自测量区域的光并将其朝向检测器偏转的检测器镜。这是允许将光背离于输出光轴朝向检测器偏转的简单实施例。

传感器特别适于测量细长体的直径。在一种有利的应用中，传感器被用于清纱器中。

在从属权利要求中以及在下面的描述中列出了其它有利的实施例。

附图说明

通过以下对本发明的详细描述，将更好地理解本发明并且除了上述目的之外的目的将变得清楚。此描述参照附图，其中：

图1示出了用于对细长体执行测量的传感器的视图，

图2示出了在输入光轴和输出光轴的平面中穿过图1的传感器的截面图，

图3是沿着图2的平面III-III的截面图，

图4图示了传感器中的光偏转的几何结构，

图5图示了来自抛物线镜的反射，其中在抛物线镜的焦点处具有各向同性光源，

图6示出了镜的透射函数T(r)，

图7示出了具有朗伯(Lambert)发射特性的光源的辐射强度，以及

图8示出了透射函数T、辐射强度i、它们的乘积T·i以及纱线的位置的概率分布p，所有这些都作为位置r除以具有抛物面形状的镜的焦距的函数。

具体实施方式

定义

准直器将被理解为将光源的发散光转换成测量区域中的基本上平行的光束的场的设备。

这要被理解为使得至少在与光源的中心相交并且平行于所述输入光轴和输出光轴的平面中，测量区域中的光束基本上平行，从而由细长体造成的阴影在其在测量区域中的统计学上期望的位置处在期望测量精度内实际上独立于细长体与测量区域的壁的距离。

有利地，测量区域中光的发散度很小，使得通过面积A进入测量区域的光在离开测量区域时散布在不超过面积A·(1+e)中，其中e小于0.2，特别地小于0.05。如果测量区域具有高度H、长度L(沿着细长体的传播方向)和宽度W(其中宽度W沿着平行于光场的平均传播方向并垂直于细长体的纵轴的方向测量，以及高度H沿着垂直于宽度W和细长体的方向)，则可以例如通过以下来估计发散度α(线性近似)

如果那么我们有例如∝≤2.9°，特别地∝≤0.7°。

有利地，以上关于测量区域中光的平行度的条件不仅适用于与光源的中心相交并且平行于所述输入光轴和输出光轴的平面中的光，而且还适用于垂直于该平面并且平行于光的平均方向的平面中的光。这允许增加测量分辨率和/或使用较大的测量区域和/或较小的检测器布置。

但是必须注意，来自有限尺寸的光源的光永远不可能是完美准直的。

当在区域中镜上任何两个点之间的线不与镜相交，并且对于这些线中的至少一些，线除了在其端点处之外不接触镜并且完全地保留在镜的被照射侧上时，镜在该区域中是凹形的。因此，镜至少在一个方向上是弯曲的。它也可以至少在两个方向上是弯曲的。

镜具有抛物线形状的表述要被理解为，使得在与光源的中心相交并且平行于输入光轴和输出光轴的平面中，镜沿着抛物线延伸，其中光源的中心处于抛物线的焦点，该焦点在三维中与焦线对应。

镜具有抛物面形状的表述要被理解为，使得镜遵循三维中的旋转对称的抛物面，其中光源的中心处于抛物面的焦点。

透明要被理解为指定对于光源的光基本上透明的体(body)，意味着它吸收或散射穿过它的来自光源的光中的不超过20％，特别地不超过10％。透明的表面要被理解为指定对于光源的光基本上透明的表面，意味着它反射或散射穿过它的来自光源的光中的不超过20％，特别地不超过10％。

透明元件是固体透明体。

测量区域指定细长体所处的区域。由于在操作中细长体的位置不是静止的而是波动的，因此测量区域的宽度和高度(在垂直于体的纵轴的方向上)不为零并且由体的位置的统计分布给出。对于纱线，宽度和高度可以例如为3-4mm。有利地，测量区域对应于其中细长体在操作中至少在90％的时间内特别地在至少99％的时间内所在的区域。

设备示例

图1-图3示出了用于测量沿着纵向方向11对准并且位于测量区域12中的细长物体10的性质的光学传感器的实施例。在本示例中，物体10是纱线。

传感器包括形成第一透明元件14a和第二透明元件14b的透明体14。在所示出的实施例中，两个元件14a、14b彼此一体地连接，由此确保稳定、良好限定的相互对准。

可以例如由透明塑料材料铸造或模制体14。

载体板16与体14相邻地定位。它可以例如是印刷电路板。

有利地，体14以直接的方式机械地连接到载体板16，以确保精确的相互对准。在所图示的实施例中，体14的突出部18延伸穿过载体板16的开口20，使它们之间没有机械间隙(压配合)或间隙小(相当于或小于光源的典型延伸和定位精度，例如，小于200μm，特别地小于100μm)，从而使这两个部分相互对准。

光源22被布置在载体板16上与第一元件14a相邻，以及光检测器24被布置在载体板16上与第二元件14b相邻。

体14形成用于接收细长体10的狭缝26。狭缝26在第一侧26a和第二侧26b处是开放的(参见图3)，其中第一侧26a和第二侧26b横向于纵向方向11，特别地垂直于纵向方向11。

另外，狭缝26可以在平行于纵向方向11的第三侧26c(图2)处是开放的，以用于将细长体10插入到测量区域12中。

第一透明元件14a具有输入侧28a和输出侧28b以及镜表面30。

输入侧28a有利地抵靠载体板16，以用于沿着垂直于载体板16的方向相互定位这两个部分。

光源22是可以具有平坦出射表面的发散的各向异性光源，特别地为LED。它具有主发射方向23，主发射方向23有利地垂直于载体板16，以用于进行简单且限定的安装。

来自光源22的光通过输入侧28a处的输入表面31a进入第一透明元件14a，在镜表面30处被反射，并且通过输出侧28b处的输出表面31b离开第一透明元件14a。输出侧28b与测量区域12接界(border)。

如以上提到的，输入侧28a与输出侧28b横向于彼此。

有利地，载体板16与输出表面31b之间的角度在70°和110°之间，特别地是90°。

第一透明元件14a在输入侧28a处包括凹形凹陷部32。凹形凹陷部32与光源22相邻地定位并且形成输入表面31a。如果在光源22与第一透明元件14a的表面之间存在气隙(或至少不同折射的材料)，则凹形凹陷部32在来自光源22的光进入第一透明元件14a时减少光的折射。

有利地，为了使所述折射最小化，凹形凹陷部32至少在与光源22的中心22a相交并且平行于如下定义的输入光轴和输出光轴的平面中具有圆形截面，并且光源22的中心22a位于该圆形截面的中心处。

镜表面30被有利地涂覆有(例如，金属的)反射层，以用于增加其光学反射率。它形成准直镜34。

如上所述，第一透明元件14a形成准直器36。它将由光源22发射的发散光场转换成要被发送通过测量区域12的基本上平行的光场。

准直器36具有输入光轴38和输出光轴40，出于以上提到的原因，输入光轴38与输出光轴40不平行。

根据定义，与输入光轴38重合地进入准直器36的光束与输出光轴40重合地离开准直器36。输出光轴40穿越测量区域12的中心。

有利地，光源22的中心22a位于输入光轴38上。

第二透明元件14b形成用于收集从测量区域12出射的光并将其发送到光检测器24的光收集器。

第二透明元件14b再次具有带有输入表面43a的输入侧41a和带有输出表面43b的输出侧41b以及镜表面42。

镜表面42被有利地涂覆有(例如，金属的)反射层，以用于增加其光学反射率。它形成用于将来自测量区域12的光向检测器24偏转的检测器镜44。

测量区域12位于第一透明元件14a的输出表面31b和第二透明元件14b的输入表面43a之间。

有利地，第一透明元件14a的输出表面31b与第二透明元件14b的输入表面43a至少在它们与测量区域12接界的位置平行，特别地在+/-10°之内。

通过相应地调节镜34和44，可以实现输出表面31b与输入表面43a之间的较大角度。

出于相同的原因，输出光轴40有利地垂直于第一透明元件14a的输出侧28b。

第一透明元件14a的输入侧28a与第二透明元件14b的输出侧41b二者有利地抵靠载体板16。有利地，第一透明元件14a的输入侧28a的至少一个邻接表面与第二透明元件14b的输出侧41b的邻接表面共面(即，在公共平面中)，特别地在+/-2mm或更佳的精度之内。

在操作中，细长体10沿着纵向方向11穿过测量区域延伸。它被来自光源22的光照射，并且透射通过测量区域的光被光检测器24测量。细长物体10的厚度变化将改变透射光的量。它们可以在光检测器24的信号中被检测到。

准直器设计

图4示出了传感器的一些部分以及传感器中的光路的配置。

准直器镜34具有抛物线或抛物面形状，如虚线34′所指示的。光源22的中心22a布置在该形状的焦点中，即，在该形状的对称轴50上在距其顶点焦距f处。

因此，由中心22a发射的光束沿着输出光轴40从准直器镜34反射，其中输出光轴40平行于对称轴50。如果准直器镜34具有抛物线形状，则对于图4的平面中的光束而言，确实如此。并且，如果准直器镜34具有抛物面形状，则在该平面外部的位置处，也确实如此。

随后，使用如图1中所示的坐标系。这里，方向x指定与输入光轴38和输出光轴40的平面垂直的方向，该方向(在所示出的实施例中)对应于细长体10的纵向方向。方向y垂直于光轴40并且平行于输入光轴38和输出光轴40的平面。方向z垂直于x和y。

对于关于方向z旋转对称的抛物面镜，我们可替代地使用还如图1中所示的在平面x,y中具有半径r和方位角α的极坐标系。

准直光束沿着方向z穿越测量区域12。

细长物体10在测量区域12中的位置不是完美固定的。在操作中，它可能在图4的平面中波动，即，在包含输入光轴38和输出光轴40的平面中波动。这种移动不应影响由检测器24测量的信号。为此目的，传感器试图改善测量区域12中的辐照度的均匀性，特别地沿着如图4中所示的坐标r。该坐标r垂直于准直器镜34的抛物面或抛物线形状的对称轴50延伸。我们假设在对称轴50的位置处r＝0并且在测量区域12的中心处r＝r0。

图5示出了来自位于抛物线或抛物面镜的焦点的各向同性光源32'的光如何被反射并沿着坐标r分布。如可以看出的，辐照度随着与对称轴50的距离增大而减小。

因此，由这种准直镜形成的准直器的透射函数T(r)随着r的值增大而减小。可以示出的是，对于抛物面镜和点光源，可以如下地表示作为坐标r的函数的准直器的透射率：

其中，f是抛物面镜的焦距。

图6示出了作为r的函数的T(r)。如可以看出的，在位置r＝r0处，T(r)具有非零斜率，即，与对于r<r0相比，T(r)对于r>r0具有较低的值。

诸如LED、荧光设备、基于量子点的设备或激光二极管之类的大多数现代光源是各向异性的。本设计利用了光源22的各向异性。

这种光源的许多常见类型具有朗伯发射特性或类似的特性，其沿主发射方向23具有最大辐射强度。图7绘制了这种光源22的辐射强度其中/>是相对于主发射方向23的角度。举例来说，该图假设光源22具有朗伯发射特性，即，

在“原始”方法中，可能吸引技术人员将光源22的主发射方向23沿着准直器36的输入光轴38或者沿着对称轴50对准。

然而，如结合图6和图7可以看出的，这将导致测量区域12中的辐照度I(r)对于r>r0和r<r0具有强不对称性。

因此，在本传感器中，光源22的主发射方向23未被选择为平行于准直器36的输入光轴38。相反，它们之间的角度δ被选择为是非零的。

事实上，几何结构被选择为使得主发射方向23与镜34的抛物线或抛物面形状之间的交点P1(参见图4)比输入光轴38与所述形状的交点P2离光源22的中心22a更远。在该情况下，光源22的辐射强度随着角度δ的值增加而衰减将抵消图6的透射函数T(r)的斜率。

在定量分析测量区域中的辐照度I(r)时更好地理解这一点。

首先，必须注意，对于其中光源22的中心处于焦点并且光源22的主发射方向23垂直于对称轴50的抛物面上的反射，作为如图4中所示的抛物面镜的对称轴与光束之间的角度的角度取决于位置r如下

使用式(1)和式(3)，可以示出，测量区域12中的沿着y的辐照度I(r)具有如图8中所描绘的透射函数T(r/f)

该图示出了对于α＝90°的透射函数T(r/f)和辐射强度i(r/f)(对于朗伯光源)以及它们的乘积T(r/f).i(r/f)的图线，其中水平轴指定以f为单位的r。如可以看出的，对应于辐照度I的乘积在r/f＝0.9处大致是最平坦的。

对于朗伯光源而言，确实如此。然而，即使光源具有不同的发射特性，如果光源的主发射方向23垂直于对称轴50，则对于r/f＝0，i(r/f)也将通常为0，以及对于r/f＝2，i(r/f)也具有最大值。因此，有利的是，选择测量区域的中心r0，使得比率R＝r0/f在0.5和1.4之间，特别地在0.7和1.1之间，特别地在0.8和1.0之间。

如上所述，细长体10的位置不是完美固定的。相反，细长体10的位置随时间变化，并且图8示出了细长体10在任何时间处于位置r/f的概率。如可以看出的，在其中存在细长体10的区域中，T(r/f).i(r/f)基本上是恒定的。

有利地，从输入光轴38到输出光轴40的偏转角度β小于90°，以便处于其中相对于位置r的辐射强度i与透射函数T的导数具有相反符号的位置处。特别地，偏转角度α小于80°和/或大于30°。

注意的是，图4示出了在输入光轴38和输出光轴40的平面中的情形。在垂直于该平面的方向上，准直器镜34可以例如是平坦的。然而，在该情况下，仅在所述平面(由图3的线II-II表示)中实现均匀辐照度。

为了进一步提高辐照均匀性，准直器镜34有利地也在垂直于所述平面的方向上弯曲。特别地，准直器镜34有利地具有如上定义的抛物面形状。

还必须注意，准直器镜34不一定需要具有严格数学意义上的精确的抛物线或抛物面形状。如果容忍与由光源22的中心22a发射的光束的完美准直的小偏差，则它可以具有不同的曲率，例如，以便优化从光源22的其它位置发射的光的准直。而且，如果在光学准直器中引入了用于成形光束的其它光学部件，诸如被弯曲以支持准直的输入和出射表面，则与严格抛物线或抛物面形状的偏差是可允许的。

但是，有利地，在点P2周围的区域处，即在与输入光轴38重合的来自光源22的光撞击准直镜34的位置处，准直镜34是凹形的，特别地是严格凹形的(如上定义的)。

另外，必须注意，准直器36也可以在根本没有任何镜的情况下工作，并且例如依赖于透镜设计，在该透镜设计中光源22相对于透镜表面中的至少一些离轴地定位。

通常，对于这种准直器，我们仍然有

其中～表示比例，其中(x,y)是准直器的输出中的横向坐标，并且和θ(x，y)是将撞击输出中的(x,y)的光线的发射角度。

让我们回顾沿着对应于图4中的方向r的坐标y的情形。导数dI(y)/dy由下式给出

以及因此，

通常，我们有T(x，y)＞0和因此，为了使式(7)中的第一项至少部分地补偿第二项，我们应当有，在测量区域12的中心x0,y0中，即在x＝x0且y＝y0处：

dT(x,y)/dy>0且或 (8a)

dT(x,y)/dy<0且 (8b)

对于例如y0的最佳位置是式(7)中的导数为零即

的位置。

实际上，不需要如式(9)中给出的精确相等。如果我们假设Δy是测量区域沿着y的延伸的一半，即，如以上提到的H/2，那么我们有利地应该有在位置x＝x0且y＝y0处，即，在光轴40与测量区域相交的位置处：

其中阈值t不超过0.2，特别地小于0.1。

在另一种方法中，测量区域使得在测量区域中所有坐标x,y上的辐照度I(x，y)变化不超过20％，特别地不超过10％。

对于诸如图8中所示的抛物面镜，通过选择足够大的焦距f，可以在测量区域的给定高度Δy内实现足够均匀的辐照度。如果Imax指定测量区域中的最大强度，Imin指定测量区域中的最小期望强度(其中，Imin/Imax>0.8，特别地>0.9)，则在T(r/f).i(r/f)等于0.8或0.9时分别确定坐标r/f＝R1和R2。据此，由于R1和R2以f为单位，因此我们有f＝2*Δy/(R2-R1)。

在该上下文下，延伸Δy被例如定义为细长物体10在测量期间的时间的至少90％所在的区域。

因此，在一方面，本发明涉及在保持条件(10)的情况下传感器的操作方法。

检测器设计

有利地，检测器镜44也具有抛物线或抛物面形状，以便将传入的光集中到检测器24上。它的轴平行于准直器镜34的轴50。

检测器24的中心位于该抛物线或抛物面形状的焦点处在距该形状的顶点焦距f’处。因此，沿着输出光轴50传播的光束被聚焦到检测器24上。

然而，检测器镜44也可以是能够将来自测量区域12的光发送到检测器的有效表面上的任何其它类型的凸面镜。

而且，如图2和图4中所示，除非检测器具有角度依赖的敏感度，否则没有理由使检测器镜44与检测器24相互对准以使得与以上关系(9)对应的条件为真。有利地，检测器镜44使与输出光轴40重合的光偏转90°，特别地在+/-5°之内，以便实现紧凑和高效的设计。

可替代地，例如当借助透镜将来自测量区域12的光聚焦到检测器24上时，或者当使用足够大以至于直接接收来自测量区域12的所有光的检测器时，可以省去检测器镜44。

注意

在以上示例中，细长物体10是纱线。但是，必须注意，它也可以是诸如纱线前体、金属丝、合股纱线或纤维之类的另外的物体。

细长物体10有利地在与其纵轴11对应的方向上移动通过测量区域12。

在以上实施例中，光轴40与载体板16是平行的。但是，必须注意，如果相应地调节镜，则光轴40与载体板16之间的角度也可以是非零的。

尽管示出和描述了本发明的当前优选的实施例，但是要清楚地理解，本发明不限于此，而是可以在所附权利要求的范围内以其它各种方式被实施和实践。

Claims (31)

1.一种传感器，所述传感器被配置为测量细长体的至少一种性质，所述传感器包括：

测量区域(12)，

发散的各向异性的光源(22)，所述光源(22)具有主发射方向(23)，

准直器(36)，所述准直器(36)被布置在所述光源(22)和所述测量区域(12)之间的光路中，其中所述准直器(36)具有输出光轴(40)和与所述光源(22)的中心(22a)相交的输入光轴(38)，并且将所述输入光轴(38)上的来自所述光源(22)的光投射到所述输出光轴(40)，其中所述准直器(36)包括准直镜(34)，

光检测器(24)，所述光检测器(24)接收由所述准直器(36)发射并且透射通过所述测量区域(12)的光，

具有输入侧(28a)、输出侧(28b)和镜表面(30)的第一透明元件(14a)，所述镜表面(30)形成所述准直镜(34)，其中，所述传感器被适配为使得，来自所述光源(22)的光通过所述输入侧(28a)处的输入表面(31a)进入所述第一透明元件(14a)，在所述镜表面(30)处被反射，并且通过所述输出侧(28b)处的输出表面(31b)离开所述第一透明元件(14a)以进入所述测量区域(12)，其中所述输入侧(28a)与所述输出侧(28b)横向于彼此，

其中，所述输入光轴(38)与所述输出光轴(40)不平行，并且所述主发射方向(23)与所述输入光轴(38)不平行，

其中，所述输入表面(31a)位于所述第一透明元件(14a)的在所述输入侧(28a)处的凹形凹陷部(32)中。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中，至少在所述输入光轴(38)和所述输出光轴(40)的平面中，

从所述光源(22)的中心(22a)发射的、相对于所述主发射方向(23)具有角度的光束在坐标x,y处横穿所述测量区域(12)，

并且其中，所述测量区域(12)中的x,y处的辐照度I(x，y)由以下给出

其中，

-x是垂直于所述输入光轴(38)和所述输出光轴(40)的坐标，其中在所述输入光轴的位置处x＝x0，

-y是垂直于所述输出光轴(40)并且平行于所述输入光轴(38)和所述输出光轴(40)的平面的坐标，其中在所述输出光轴的位置处y＝y0，

-T(x,y)是所述准直器(36)的透射函数，

-和θ(x，y)是所述光束的发射角度，以及

-是所述光源(22)的辐射强度，

其中，在x＝x0且y＝y0处：

dT(x,y)/dy>0且或

dT(x,y)/dy<0且

3.根据权利要求2所述的传感器，其中，在x＝x0且y＝y0处，

其中Δy是测量区域的高度，以及t是阈值，该阈值不超过0.2。

4.根据权利要求3所述的传感器，其中t是阈值，该阈值小于0.1。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器，其中，所述测量区域中的辐照度变化不超过20％。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器，其中，所述测量区域中的辐照度变化不超过10％。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器，其中，在与所述输入光轴(38)重合的所述光源(22)的中心(22a)的光落到所述准直镜(34)上的位置(P2)处，所述准直镜(34)是凹形的。

8.根据权利要求7所述的传感器，其中，在所述输入光轴(38)与所述准直镜(34)相交的区域处，所述准直镜(34)具有抛物线或抛物面形状，其中所述光源(22)的中心(22a)被布置在所述抛物线或抛物面形状的焦线或焦点中。

9.根据权利要求8所述的传感器，其中，用R＝r0/f给出比率R，其中，r0是所述光源(22)的中心(22a)与所述输出光轴(40)之间的距离，并且f是所述抛物线或抛物面形状的焦距，所述比率R在0.5和1.4之间。

10.根据权利要求9所述的传感器，其中，所述比率R在0.7和1.1之间。

11.根据权利要求9所述的传感器，其中，所述比率R在0.8和1.0之间。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的传感器，其中，所述主发射方向(23)与所述抛物线或抛物面形状之间的交点(P1)比所述位置(P2)离所述光源(22)的中心(22a)更远。

13.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器，其中，从所述输入光轴(38)到所述输出光轴(40)的偏转角度(β)小于90°。

14.根据权利要求13所述的传感器，其中，从所述输入光轴(38)到所述输出光轴(40)的偏转角度(β)小于80°和/或大于30°。

15.根据权利要求1所述的传感器，所述传感器包括布置在所述输入侧(28a)处的载体板(16)，其中所述光源(22)被安装到所述载体板(16)，其中所述载体板(16)被布置成横向于所述输出表面(31b)。

16.根据权利要求15所述的传感器，其中，所述载体板(16)与所述输出表面(31b)之间的角度在70°和110°之间。

17.根据权利要求15所述的传感器，其中，所述光源(22)的所述主发射方向(23)垂直于所述载体板(16)延伸。

18.根据权利要求1所述的传感器，其中，至少在与所述光源(22)的中心(22a)相交并且平行于所述输入光轴(38)和所述输出光轴(40)的平面中，所述凹形凹陷部(32)具有圆形截面，其中所述光源(22)的中心(22a)处于所述圆形截面的中心处。

19.根据权利要求15-18中任一项所述的传感器，所述传感器包括从所述光源(22)的表面延伸到所述输入侧(28a)的固体透明填料材料。

20.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器，所述传感器包括检测器镜(44)，所述检测器镜(44)接收来自所述测量区域(12)的所述光并且将所述光朝向所述光检测器(24)偏转。

21.根据权利要求20所述的传感器，其中所述检测器镜使与所述输出光轴(40)重合的光偏转90°。

22.根据权利要求20所述的传感器，其中所述检测器镜使与所述输出光轴(40)重合的光在+/-5°之内偏转90°。

23.根据权利要求20所述的传感器，所述传感器还包括具有第二输入侧(41a)、第二镜表面(42)和第二输出侧(41b)的第二透明元件(14b)，其中所述第二镜表面(42)形成所述检测器镜(44)。

24.根据权利要求23所述的传感器，

其中，所述第一透明元件(14a)和所述第二透明元件(14b)彼此一体地连接，以形成透明体(14)，和/或

其中，所述测量区域(12)位于所述第一透明元件(14a)的输出侧(28b)和所述第二透明元件(14b)的第二输入侧(41a)之间，和/或

其中，在所述测量区域(12)处，所述第一透明元件(14a)的输出侧(28b)与所述第二透明元件(14b)的第二输入侧(41a)平行，和/或

其中，所述传感器包括载体板(16)，其中所述光源(22)和所述光检测器(24)被安装到所述载体板(16)，其中所述第一透明元件(14a)的输入侧(28a)和所述第二透明元件(14b)的第二输出侧(41b)二者抵靠所述载体板(16)。

25.根据权利要求23所述的传感器，其中，在所述测量区域(12)处，所述第一透明元件(14a)的输出侧(28b)与所述第二透明元件(14b)的输入侧(41a)在+/–10°之内平行。

26.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器，其中，所述光检测器(24)被布置在与所述输出光轴(40)相距距离(r0)处。

27.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器，其中，所述光检测器(24)和所述光源(22)二者被安装到公共载体板(16)上。

28.根据权利要求1-4中任一项所述的传感器，其中，所述输出光轴(40)与所述测量区域(12)的中心相交。

29.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述至少一种性质包括直径。

30.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述细长体是细长纺织体。

31.一种根据权利要求1-30中任一项所述的传感器用于测量所述细长体的直径的用途。