DE2650412A1

DE2650412A1 - Opto-electronic soln. density or concn. determn. - with two=stage temperature correction of emitter and receiver characteristics

Info

Publication number: DE2650412A1
Application number: DE19762650412
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Phys Rummel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-11-03
Filing date: 1976-11-03
Publication date: 1978-05-11

Abstract

A method of optoelectronically determining the density or concentration of a soln. consists of reflecting the light emitted from a luminescence diode through a succession of prisms immersed in the liq. using angles of reflection close to the limiting angle to total reflection and of measuring the intensity of the reflected light by an optoelectronic receiver. After temp. compensation, the result is displayed on an indicator device to give the density. The temp. compensation is carried out in two electronic stages in the first stage the fluctuation in emmission of the luminescence diode and the temp.-dependence of the optoelectronic receiver are eliminated, while in the second stage the stilling remaining temp.-dependence of the variable is balanced out sufficiently for a display of the density or concentration to be obtd. which is virtually independent of temp. Used e.g. for monitoring the electrolyte in electrochemical cells and indicating the acid density in accumulators. By employing a first stage to compensate the luminescence diode and first receiver almost the entire non-linearity of the curve is eliminated, giving a straight line possessing a defined slope. The second stage adjusts the slope of this line to zero.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur optoelektronischen BestimmungMethod and device for optoelectronic determination

der Dichte oder Konzentration einer Lösung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optoelektronischen Bestimmung der Dichte oder Konzentration einer Lösung, bei dem eine Lumineszenzdiode erregt und das dabei emittierte Licht in ein Prisma mit mehreren reflektierenden, in die Lösung eintauchenden Flächen geleitet, das emittierte Licht unter einem Winkel nahe dem Grenzwinkel der Totalreflexion mehrfach reflektiert und die Intensität des reflektierten Lichtes mit einem pptoelektronischen Empfänger gemessen und in einem angeschlossenen Anzeigegerät als Funktion der Dichte angezeigt wird. Ferner wird bei dem Verfahren die Temperaturabhängigkeit der Anzeige wenigstens teilweise kompensiert. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.the density or concentration of a solution The invention relates to a method for the optoelectronic determination of the density or concentration of a Solution in which a light emitting diode is excited and the light emitted in the process is turned into a Prism with several reflecting surfaces immersed in the solution, the emitted light at an angle close to the critical angle of total internal reflection repeatedly reflected and the intensity of the reflected light with a pptoelectronic Receiver measured and in a connected display device as a function of density is shown. Furthermore, the temperature dependency of the display is used in the method at least partially compensated. The invention also relates to a device for Implementation of the procedure.

Sonden, die nach einem derartigen Verfahren arbeiten, können als universelle Meß- und Schaltgeräte, beispielsweise zur Elektrolytüberwachung elektrochemischer Zellen, dienen.Probes that work according to such a method can be considered universal Measuring and switching devices, for example for electrolyte monitoring of electrochemicals Cells, serve.

So kann z.B. die Säuredichte von Akkumulatoren überwacht werden, wobei die Meßwerte Datenverarbeitungsanlagen zugeführt werden können, um z.B. den Aufladungsvorgang zu kontrollieren. Auch eine "Tankanzeige" für die Batterien von Elektrofahrzeugen ist möglich. Ein anderer Einsatzbereich ist die tiberwachung der Gärung bei der Bierherstellung mittels Messung des Zuckergehaltes.For example, the acid density of accumulators can be monitored, whereby the measured values can be fed to data processing systems, e.g. to carry out the charging process to control. Also a "fuel gauge" for the batteries of electric vehicles is possible. Another area of application is the monitoring of fermentation during Beer production by measuring the sugar content.

Das Verfahren bedient sich der physikalischen Erscheinung, daß bei einem Lichtstrahl, der mit einem Grenzwinkel nahe dem Grenzwinkel der Totalreflexion an einer Grenzfläche zwischen zwei Medien reflektiert wird, die Intensität des reflektierten Lichtes von geringen Werten (Normalreflexion) drastisch auf Maximalwert (Totalreflexion) zunimmt. Der Grenzwinkel der Totalreflexion hängt jedoch von der optischen Dichte der beiden Medien ab. Taucht man nun ein Prisma in eine Meßlösung und läßt einen Lichtstrahl so in das Prisma fallen, daß er nahe dem Grenzwinkel der Totalreflexion im Prisma reflektiert wird, so kann man aus der Intensität des reflektierten Lichtes die Brechzahl - und somit die Dichte oder Konzentration - der Lösung bestimmen. Ist der Lichtstrahl nicht streng parallel und benützt man ein Prisma mit mehreren reflektierenden Flächen, wobei die vom Lichtstrahl nacheinander getroffenen reflektierenden Flächen einen Winkel von etwa 2 4 zueinander bilden, so erhält man eine Abhängigkeit, bei der die Intensität des reflektierten Lichtes innerhalb eines gewissen Bereiches etwa linear mit der Dichte oder Konzentration der Meßlösung abnimmt.The process makes use of the physical phenomenon that at a light beam with a critical angle close to the critical angle of total reflection is reflected at an interface between two media, the intensity of the reflected Light from low values (normal reflection) drastically to maximum value (total reflection) increases. However, the critical angle of total reflection depends on the optical density of the two media. You dip a prism in a measurement solution and let you Light beam so fall into the prism that it is close to the critical angle of total reflection is reflected in the prism, one can determine from the intensity of the reflected light determine the refractive index - and thus the density or concentration - of the solution. If the light beam is not strictly parallel and one uses a prism with several reflective surfaces, the reflective surfaces struck by the light beam one after the other Surfaces form an angle of about 2 4 to each other, one obtains a dependency, at which the intensity of the reflected light is within a certain range decreases approximately linearly with the density or concentration of the measurement solution.

Nach diesem Verfahren arbeitet eine aus der DT-OS 21 21 744 bekannte Sonde. Hierbei ist in einem stabähnlichen Schaft eine Lichtquelle und ein optoelektronischer Empfänger angeordnet. Als Lichtquelle wird bevorzugt eine Lumineszenzdiode verwendet, in dessen Betrebsstromkreis ein Heißleiter angeordnet ist, um den mit steigender Temperatur abnehmenden Wirkungsgrad der Lumineszenzdiode durch einen Vorschaltwiderstand auszugleichen, dessen Leitfähigkeit mit der Temperatur zunimmt.A known from DT-OS 21 21 744 works according to this method Probe. A light source and an optoelectronic one are in a rod-like shaft Receiver arranged. A luminescent diode is preferably used as the light source, in whose operating circuit a thermistor is arranged, around the with increasing Temperature decreasing efficiency of the light emitting diode through a series resistor compensate, the conductivity of which increases with temperature.

An einem Ende des Sondenschaftes it ein in die Meßlösung eintauchbares Prisma angeordnet, in das das Licht der Lumineszenzdiode geleitet wird. Es wird vorgeschlagen, ein Prisma aus Mhacrylsäureester, Polystyrol, Polysulfon oder Glas mit vier bzw. fünf refldtierenden Flächen zu verwenden, so daß der Grenzwinkel zu zwischen dem Prismamaterial und der Meßlösung etwa bei 67,50 bzw. 720 liegt. Das Licht der Fotodiode, das etwa parallel zur Achse des Sondenschaftes in das Prisma einfällt, verläßt dieses dann etwa antiparallel zur Eintrittsrichtung und wird auf den optoelektronischen Empfänger geleitet. Sondenschaft und Prisma können miteinander verklebt sein, sie können aber auch in Spritzguß- oder Gießtechnik als ein Stück hergestellt sein. Der optoelektronische Empfänger ist über einen Meßverstärker an ein Anzeigegerät angeschlossen.At one end of the probe shaft there is an immersible in the measurement solution Arranged prism into which the light from the light emitting diode is directed. It will proposed a prism made of methacrylate, polystyrene, polysulfone or glass to be used with four or five reflecting surfaces, so that the critical angle to between the prism material and the measurement solution is approximately 67.50 and 720, respectively. That Light from the photodiode, which is about parallel to the axis of the probe shaft in the prism occurs, then leaves this approximately antiparallel to the direction of entry and opens routed to the optoelectronic receiver. Probe shaft and prism can interact be glued, but they can also be injection-molded or cast as one piece be made. The optoelectronic receiver is on via a measuring amplifier a display device connected.

Häufig ist die Temperatur der Meßlösung nicht konstant, z.B.Often the temperature of the measurement solution is not constant, e.g.

beim Aufladen eines Akkumulators. Es hat sich nun gezeigt, daß durch Vorschalten eines Heißleiters in den Betriebsstromkreis der Lumineszenzdiode keine befriedigende Temperaturkpmpensation erreicht werden kann. Der Temperaturgang der Anzeige ist nämlich auf eine nichtlineare Weise von der Temperatur und der Dichte der Meßlösung sowie vom Betriebsstrom und dem Alter der Lumineszenzdiode abhängig. Zur Anwendung dieser bekannten Sonde ist es daher nötig, zunächst ein ganzes Temperatur-Kennlinienfeld aufzunehmen und sodann durch gleichzeitige Messung der Intensität des reflektierten Lichtes und der Temperatur aus dem Kennlinienfeld die Dichte zu bestimmen, wobei durch Alterungserscheinungen der Lumineszenzdiode das Verfahren noch weiter komßizi ert wird.when charging a battery. It has now been shown that through Upstream connection of a thermistor in the operating circuit of the luminescent diode none satisfactory Temperaturkpmpensation can be achieved. The temperature response of the Namely, display is in a non-linear manner of temperature and density the measurement solution as well as the operating current and the age of the light emitting diode. In order to use this known probe, it is therefore necessary first of all to create an entire temperature family of characteristics and then by simultaneously measuring the intensity of the reflected Light and the temperature from the family of characteristics to determine the density, whereby aging of the light emitting diode makes the process even more cumbersome will be.

Die Konzentration einer Lösung, wie sie sich durch die Einwaage des gelösten Stoffes in einer bestimmten Menge Lösungsmittels ergibt, ist temperaturunabhängig und kann in geeigneten Einheiten, z.B. als Molenbruch (Mol gelöster Stoff pro Molsumme aus Lösungsmittel und gelöstem Stoff) nder als Molalität (Mol gelöster Stoff je Kilogramm Lösungsmittel ) angegeben werden. In den meisten Fällen, z.B. beim Ladungszustand eines Akkumulators, ist die Konzentration die eigentlich interessierende physikalische Größe. Meistens wird jedoch nicht die Konzentration, sondern die Dichte gemessen (z.B.The concentration of a solution as determined by the weight of the dissolved substance in a certain amount of solvent is temperature independent and can be expressed in suitable units, e.g. as a mole fraction (moles of solute per mole sum of solvent and solute) than molality (mole of solute per Kilograms of solvent). In most cases, e.g. the state of charge of an accumulator, the concentration is the physical one that is actually of interest Size. Most of the time, however, it is not the concentration but the density that is measured (e.g.

mit Pyknometern oder Aräometern), die ihrerseits über die Temperatur mit der Konzentration zusammenhängt. Die Erfindung soll nun auch eine direkte, temperaturunabhängige Konzentrationsbestimmung ermöglichen.with pycnometers or hydrometers), which in turn depends on the temperature related to concentration. The invention is now also intended to be a direct, temperature-independent one Enable concentration determination.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es gestatten, ohne getrennte Temperaturmessung eine Aussage über die Dichte oder Konzentration der Meßlösung zu gewinnen.The invention is therefore based on the object of a method and specify a device that allow, without separate temperature measurement, a To gain information about the density or concentration of the measuring solution.

Dies wird erreicht durch ein Verfahren der eingangs angegebenen Art, wobei gemäß der Erfindung die Kompensation der Temperaturabhängigkeit in zwei Stufen vorgenommen wird. In der ersten Stufe werden die Emissionsschwankungen der Lumineszenzdiode und die Temperaturabhängigkeit des optoelektronischen Empfängers weitgehend eliminiert. In der zweiten Stufe wird die noch vorhandene Temperaturabhängigkeit der anzuzeigenden Meßgröße soweit ausgeglichen, daß eine temperaturunabhängige Anzeige der Dichte oder Konzentration der Lösung erreicht wird.This is achieved by a method of the type specified at the beginning, according to the invention, the compensation of the temperature dependence in two stages is made. In the first stage, the emission fluctuations of the light emitting diode and the temperature dependency of the optoelectronic receiver largely eliminated. In the second stage, the still existing temperature dependency is to be displayed Measured variable balanced so far that a temperature-independent display of the density or concentration of the solution is achieved.

Eine Analyse der Einflße, die bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art stören und den Meßwert verfälschen, zeigt, daß diese Störungen auf eine Vielzahl von Ursachen zurückgehen.An analysis of the influences involved in a method of the aforementioned Disturbing type and falsifying the measured value shows that these disturbances are due to a large number of receding from causes.

Da der Wirkungsgrad der Lumineszenzdiode mit steigender Temperatur abnimmt, zeigt die Emission der Lumineszenzdiode einen nichtlinearen Abfall, dessen Ausmaß zusätzlich von der Größe des Betriebsstromes abhängt. Auch ein Altern der Lumineszenzdiode führt zu einer Abnahme der Emission. Die Empfindlichkeit von optoelektronischen Empfängern ist ebenfalls von der Temperatur und zusätzlich von der Intensität des empfangenen Lichtes abhängig. Ferner sind die optischen Eigenschaften des im Lichtweg liegenden Materials temperaturabhängig. Allein schon eine Klebstoffschicht von etwa 0,1 mm, mit der das Prisma mit dem Sensorschaft verklebt ist, führt infolge der Wärmedehnung zu einer Veränderung der Geometrie und zu einer erheblichen Temperaturabhängigkeit für die Intensität des empfangenen Lichtes.Since the efficiency of the light emitting diode increases with increasing temperature decreases, the emission of the light-emitting diode shows a non-linear decrease, its The extent also depends on the size of the operating current. Also an aging of the Light emitting diode leads to a decrease in the emission. The sensitivity of optoelectronic Is also dependent on the temperature and additionally on the intensity of the light received. Furthermore, the optical properties of the are in the light path lying material temperature dependent. Already an adhesive layer of about 0.1 mm, with which the prism is glued to the sensor shaft, leads as a result of the Thermal expansion leads to a change in geometry and a significant temperature dependence for the intensity of the light received.

Schließlich ist auch noch zu bedenken, daß die Dichte oder Konzentration der Meßlösung nur indirekt über die Brechzahl gemessen wird,jedoch der Zusammenhang zwischen Brechzahl, Dichte und Konzentration ebenfalls temperaturabhängig ist.Finally, it should also be borne in mind that the density or concentration the measurement solution is only measured indirectly via the refractive index, but the relationship between the refractive index, density and concentration is also temperature-dependent.

Diese Einflüsse führen dazu, daß das Ausgangssignal A des optoelektronischen Empfängers (Fotostrom oder Fotospannung) sich bei einer Temperaturänderung 4 T oder einer Konzentrationsänderung ac in der Weise A = Ag + f (T, c, I) aT + g (T, c, I) ändert, wobei f und g nichtlineare Funktionen der Temperatur T, der Konzentration c und der Intensität I sind.These influences lead to the fact that the output signal A of the optoelectronic Receiver (photo current or photo voltage) with a temperature change 4 T or a change in concentration ac in the manner A = Ag + f (T, c, I) aT + g (T, c, I) changes, where f and g are nonlinear functions of temperature T, concentration c and intensity I.

Gemäß der Erfindung wird nun diese Temperaturabhängigkeit in zwei Stufen ausgeglichen. Zunächst wird die Nichtlinearität soweit beseitigt, daß nunmehr eine Meßgröße A' erhalten wird, die im wesentlichen proportional zur Temperaturänderung nT und Konzentrationsänderung ac ist: A' = A01 + p1 A T + p2 n c.According to the invention, this temperature dependency is now divided into two Levels balanced. First of all, the non-linearity is eliminated to the extent that now a measured variable A 'is obtained which is essentially proportional to the change in temperature nT and change in concentration ac is: A '= A01 + p1 A T + p2 n c.

p1 und P2 sind hierbei Proportionalitätskonstanten, die nicht mehr von c oder T abhängen. Die Größen A' liegen also für verschiedene festgehaltene Konzentrationen c auf parallelen Geraden.p1 and P2 are proportionality constants that are no longer depend on c or T. The sizes A 'are therefore recorded for different ones Concentrations c on parallel straight lines.

Dies soll durch eine geeignete Kompensation der Emissionsschwankungen der Lumineszenzdiode und der Temperaturabhängigkeit des optoelektronischen Empfängers geschehen, welche die Hauptursache für die Nichtlinearität sind Die angegebene lineare Beziehung dürfte nicht in strenger Allgemeinheit erfüllbar sein, jedoch wird gemäß der Erfindung angenommen, daß verbleibende Nichtlinearitäten als Störgrößen zweiter Ordnung vernachlässigt werden können.This should be done by suitable compensation of the emission fluctuations the light emitting diode and the temperature dependence of the optoelectronic receiver happen, which are the main cause of the non-linearity The specified linear Relationship should not be able to be fulfilled in strict generality, but it will be in accordance with it the invention assumed that remaining non-linearities as disturbance variables second Order can be neglected.

Das nach der ersten Kompensationsstufe erhaltene Ausgangs signal A' wird nun in eine zweite Stufe gegeben, die einen annähernd linearen Temperaturgang aufweist, der dem Temperaturgang der Eingangsgröße etwa entgegengesetzt ist, d.h. aus eint Meßwert B liefert, der proportional (A' - P1 dT) ist. Es gilt dann B ocA'0 + p2 Tf B ist demnach von der Temperatur nicht mehr und von der Konzentration linear abhängig.The output signal A 'obtained after the first compensation stage is now placed in a second stage, which has an approximately linear temperature response which is roughly opposite to the temperature response of the input variable, i.e. from one delivers measured value B which is proportional to (A '- P1 dT). B ocA'0 then applies + p2 Tf B is no longer linear in terms of temperature and linear in terms of concentration addicted.

Soll eine temperaturunabhängige Anzeige der Dichte d erreicht werden, deren Abhängigkeit von Konzentration und Temperatur durch den Zusammenhang Ad = bT + q2c angenähert werden kann, so wird in der zweiten Stufe, der Temperaturgang des Eingangssignals nicht vollkommen eliminiert.A temperature-independent display of the density d should be achieved will, their dependence on concentration and temperature through the relationship Ad = bT + q2c can be approximated, then in the second stage, the temperature curve of the input signal is not completely eliminated.

Vielmehr wird die zweite Stufe an den Temperaturgang der Dichte so angeglichen, daß gilt B aC Bo B'0 + q1ZXT + q2 4 c = Bo + n d.Rather, the second stage of the temperature response of the density is like this adjusted so that B aC Bo B'0 + q1ZXT + q2 4 c = Bo + n d.

Bei dem Verfahren wird also so vorgegangen, daß in der ersten Stufe die Beschaltung der Lumineszenzdiode und/oder des fotoelektrischen Empfängers derart vorgenommen wird, daß - für verschiedene festgehaltene Konzentrationen oder Dichten - die Ausgangssignale in Abhängigkeit von der Temperatur annähernd lineare und parallele Kurven ergeben. In der zweiten Stufe werden die Ausgangssignale so verarbeitet, daß sich Meßwerte ergeben, die entweder (im Falle der Konzentrationsbestimmung) keinen Temperaturgang mehr aufweisen oder (im Falle der Dichtemessung) sich proportional zur Änderung der Dichte verändern.The procedure is so that in the first stage the wiring of the luminescent diode and / or the photoelectric receiver in this way it is made that - for different recorded concentrations or densities - the output signals are approximately linear and parallel depending on the temperature Curves. In the second stage, the output signals are processed in such a way that that measured values result which either (in the case of the concentration determination) no longer show any temperature drift or (in the case of density measurement) are proportional to change the density.

Da die Linearisierung und Parallelisierung nicht in aller Strenge für alle Konzentrationen oder Dichten durchführbar ist, geht man bei der Dichtebestimmung vorteilhaft so vor, daß die erhaltenen Meßwerte für Lösungen mittlerer Dichte, d.h.Because the linearization and parallelization are not very strict is feasible for all concentrations or densities, one starts with the density determination advantageously so that the measured values obtained for solutions of medium density, i.

im mittleren Meßbereich, möglichst genau mit den theoretischen Kurven übereinstimmt. Bei der Konzentrationsbestimmung sollen die Meßwerte möglichst genau den theoretischen Werten einer Lösung mittlerer Konzentration entsprechen. Es soll also für Lösungen mittlerer Dichte oder mittlerer Konzentration praktisch kein Temperaturfehler auftreten. In den äußeren Meßbereichen treten dann möglicherweise geringfügige Abweichungen von den theoretischen Werten auf, jedoch sind diese Abweichungen geringfügig und können für genauer Bestimmungen in Form einer Korrekturtabelle berücksichtigt werden.in the middle measuring range, as precisely as possible with the theoretical curves matches. When determining the concentration, the measured values should be as accurate as possible correspond to the theoretical values of a solution of medium concentration. It should thus practically no temperature error for solutions of medium density or medium concentration appear. There may then be slight deviations in the outer measuring ranges from the theoretical values, however, these deviations are slight and can be taken into account for more precise determinations in the form of a correction table.

Die Emissionsschwankungen der Lumineszenzdiode können vorteilhaft dadurch eliminiert werden, daß für die erste Stufe ein zweiter optoelektio nischer Empfänger vorgesehen ist, mit dem ein Streulicht der Lumineszenzdiode empfangen wird und mit dem Meßsignal des zweiten optoelektronischen Empfängers der Betriebsstrom der Lumineszenzdiode so gegengesteuert wird, daß die Lumineszenzdiode ein Licht konstanter Intensität emittiert. Hierzu muß die Lichtstärke des Streulichtes in eine sich bei verändernder Licht stärke gegenläufig ändernde elektrische Steuergröße umgesetzt und der Betriebs strom der Lumineszenzdiode analog dieser Steuergröße gesteuert werden.The emission fluctuations of the light emitting diode can be advantageous be eliminated by that for the first stage a second optoelectio African receiver is provided with which a scattered light of the light emitting diode is received and with the measurement signal of the second optoelectronic receiver Operating current of the light emitting diode is counteracted so that the light emitting diode emits a light of constant intensity. For this purpose, the light intensity of the scattered light must be into an electrical control variable that changes in opposite directions when the light intensity changes implemented and the operating current of the light emitting diode analogous to this control variable being controlled.

Das Meßssignal des ersten elektronischen Empfängers wird dann als Meßgröße in den Eingang der zweiten Stufe gegeben.The measurement signal of the first electronic receiver is then as Measured variable given in the input of the second stage.

Man kann aber vorteilhaft die Emissionsschwankungen auch dadurch eliminierai,daa für die erste Stufe ein zweiter optoelektronischer Empfänger für Streulicht der Lumineszenzdiode vorgesehen ist,dessen Meßsignal gegebenenfalls verstärkt werden kann und nun die Emissionsschwankungen der Lumineszenzdiode in der gleichen Weise erfaßt wie das Meßsignal des ersten Empfängers.However, one can also advantageously eliminate the emission fluctuations in that way for the first stage a second optoelectronic receiver for scattered light of the Luminescent diode is provided, the measurement signal of which may be amplified can and now the emission fluctuations of the light emitting diode in the same way detected like the measuring signal of the first receiver.

Die Meßsignale der beiden elektronischen Empfänger können nun voneinander subtrahiert werden, wodurch eine von Emissionsschwankungen der Lumineszenzdiode unabhängige Meßgröße gebildet wird. Diese Meßgröße kann in den Eingang der zweiten Kompensationsstufe gegeben werden. In diesem Falle werden also durch eine Referenzmessung und eine Subtraktion die Emissionsschwankungen eliminiert.The measurement signals of the two electronic receivers can now be separated from each other be subtracted, whereby one of emission fluctuations of the light emitting diode independent measured variable is formed. This measured variable can be used in the input of the second Compensation level are given. In this case, a reference measurement is used and a subtraction eliminates the emission fluctuations.

Eine weitere bevorzugte Möglichkeit zur Eliminierung der Emissionsschwankungen besteht darin, daß eine zweite Lumineszenzdiode mit einem zweiten Empfänger verwendet wird, wobei die beiden Lumineszenzdioden den gleichen Temperatureinflüssen ausgesetzt werden. Diese zusätzlichen Bauelemente werden gegenüber dem Licht der ersten Lumineszenzdiode abgeschirmt und dienen einer Referenzmessung, wobei die Referenzmessung zwar die Änderungen d (T), die von einer Temperaturänderung an den Lumineszenzdioden und Empfängern hervorgerufen werden, registriert, nicht jedoch die Änderung 4 (d), die von einer Temperaturänderung in der Meßlösung und im optischen Weg des Lichtes von der ersten Lumineszenzdiode hervorgerufen wird.Another preferred way of eliminating the emission fluctuations is that a second light emitting diode is used with a second receiver is, the two light emitting diodes exposed to the same temperature influences will. These additional components are opposite to the light of the first light emitting diode shielded and serve a reference measurement, the reference measurement although the Changes d (T) resulting from a change in temperature at the light emitting diodes and Recipients are registered, but not change 4 (d), the of a change in temperature in the measurement solution and in the optical path of Light is caused by the first light emitting diode.

Der erste Empfänger registriert also eine Intensität I1 mit einer XnderungiX (T) + 6 (d), der zweite Empfänger jedoch eine Intensität I2 mit einer Änderung 4 (T). Gleicht man nun die zweiten Bauelemente so ab, daß dort die Anderung a (T) etwa gleich der Änderung d (T) des ersten Empfängers ist, dann erhält man z.B. mit I1 - I2 eine Meßgröße, die von den Temperatureinflüssen auf die optoelektronischen Bauelemente unabhängig ist.The first receiver thus registers an intensity I1 with a X change iX (T) + 6 (d), but the second receiver has an intensity I2 with a Amendment 4 (T). If one now compares the second components so that there the change a (T) is approximately equal to the change d (T) of the first receiver, then one obtains E.g. with I1 - I2 a measured variable that depends on the temperature influences on the optoelectronic Components is independent.

Vorteilhaft kann man den Betriebs strom der zweiten Lumineszenzdiode analog dem Meßsignal des ersten Empfängers steuern, Die Emission der zweiten Lumineszenzdiode zeigt dann zusätzlich eine Abweichung, die proportional zu 4(T) +fl(d) ist. Die gesamte Abweichung des Meßsignales am zweiten Empfänger beträgt somit 2a(T) +d(d). Als Meßgröße kann dann 2I1 - I2 in die zweite Stufe eingegeben werden.The operating current of the second light emitting diode can advantageously be used control analogously to the measurement signal of the first receiver, the emission of the second luminescent diode then additionally shows a deviation that is proportional to 4 (T) + fl (d). the total deviation of the measurement signal at the second receiver is therefore 2a (T) + d (d). 2I1 - I2 can then be entered in the second stage as the measured variable.

Vorteilhaft kann die Temperaturabhängigkeit des ersten Empfängers dadurch weitgehend eliminiert werden, daß für den ersten und den zweiten Empfänger die gleichen optoelektronischen Bauelemente verwendet und beide Empfänger denselben Temperaturen ausgesetzt werden. Man erreicht dadurch, daß beide Empfänger etwa die gleichen Temperaturgänge ihrer Empfindlichkeit aufweisen, die sich gegeneinander wegheben. Ferner können als erster Empfänger und gegebenenfalls als zweiter Empfänger Foto dioden verwendet werden, deren Ausgänge über einen niedrigohmigen Widerstand kurzgeschlossen werden. Der Kurzschlußstrom des ersten optoelektronischen Empfängers wird in die zweite Stufe als Meßsignal eingegeben. Fotodioden zeigen nämlich eine wesentlich. -geringere Temperaturempfindlichkeit als z.B. Fototransistoren, und die Kurzschluß ströme zeigen eine geringere Temperaturabhängigkeit und Exemplarstreuung als FotDspannungen.The temperature dependency of the first receiver can be advantageous thereby largely eliminated that for the first and the second receiver the same optoelectronic components are used and both receivers use the same Exposed to temperatures. One achieves that both recipients about the have the same temperature curves of their sensitivity, which are mutually exclusive lift away. You can also act as the first recipient and, if necessary, as the second recipient Photo diodes are used, the outputs of which have a low resistance be short-circuited. The short-circuit current of the first optoelectronic receiver is entered in the second stage as a measuring signal. Namely, photodiodes show one essential. -lower temperature sensitivity than e.g. phototransistors, and the short-circuit currents show a lower temperature dependency and specimen variance as photo voltages.

Zum Ausgleich des Temperaturganges, den die in der ersten Stufe erzeugte Meßgröße noch aufweist und der nun praktisch unabhängig von der Konzentration oder Dichte ist, kann in der zweiten Stufe vorteilhaft ein Heißleiter verwendet werden. Diesem Heißleiter kann ein Strom, dessen Stärke der Meßgröße der ersten Stufe entspricht, aufgeprägt werden, wobei der auftretende Spannungsabfall mit dem Anzeigegerät gemessen wird. Es kann aber auch eine der Meßgröße entsprechende Spannung an den Heißleiter gelegt und die auftretende Stromstärke mit dem Anzeigegerät gemessen werden.To compensate for the temperature change that was generated in the first stage Measured variable still has and which is now practically independent of the concentration or Density, a thermistor can advantageously be used in the second stage. This thermistor can be a current, the strength of which is the measurand of the corresponds to the first stage, are impressed, the voltage drop occurring is measured with the display device. However, it can also be one that corresponds to the measured variable Voltage applied to the NTC thermistor and the current intensity with the display device be measured.

Mit zunehmender Dichte oder Konzentration nimmt die Intensität des reflektierten Lichtstrahles und somit die Größe des Meßsignales am ersten Empfänger ab. Vorteilhaft wird man das Verfahren jedoch so durchführen, daß im Anzeigegerät eine mit zunehmender Dichte oder Konzentration zunehmende Größe angezeigt wird. Dies erleichtert das Ablesen.With increasing density or concentration, the intensity of the increases reflected light beam and thus the size of the measurement signal at the first receiver away. However, the method will advantageously be carried out in such a way that in the display device a value that increases with increasing density or concentration is displayed. This makes it easier to read.

Vorteilhaft eicht man das Anzeigegerät so, daß der Nullpunkt der Anzeige einer Dichte von 1,0 g/cm3 und die weiteren Einheiten des Anzeigegerätes den Dezimalen der Dichte entsprechen. Liegt der Meßbereich der Meßlösung z.B. zwischen 1,0 und 1,3 g/cm3, so wird das Anzeigegerät derart an den Meßbereich angepaßt, daß bei 1,3 Vollausschlag erreicht ist und die Skala 29 Unterteilungen trägt, die den Dichten 1,01 bis 1,29 entsprechen.It is advantageous to calibrate the display device so that the zero point of the display a density of 1.0 g / cm3 and the other units of the display device are decimals correspond to the density. If the measuring range of the measuring solution is e.g. between 1.0 and 1.3 g / cm3, the display device is adapted to the measuring range in such a way that at 1.3 Full deflection is reached and the scale has 29 subdivisions that indicate the densities 1.01 to 1.29 correspond.

Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, die eine Sonde mit einer Lumineszenzdiode, einem ersten optoelektronischen Empfänger und einem die Lumineszenzdiode und den ersten Empfänger umgebenden Sondenschaft enthält. Ferner besteht die Sonde aus einem am Schaftende angeordneten Prisma mit mehreren reflektierenden Flächen, wobei das Prisma derart ausgestaltet ist und Lumineszenzdiode, erster Empfänger und Prisma derart angeordnet sind, daß das von der Lumineszenzdiode emittierte Licht aus dem Schaft in das Prisma eintritt, an den reflektierenden Flächen unter einem Winkel nahe dem Grenzwinkel der Totalreflexion reflektiert wird, aus dem Prisma in den Schaft wieder eintritt und auf den Empfänger trifft. Ferner besteht die Vorrichtung aus einem an den ersten Empfänger angeschlossenen Anzeigegerät und einer zweistufigen Einrichtung zur Temperaturkompensation des anzuzeigenden Meßwertes. Die erste Stufe enthält dabei einen zweiten optoelektronischen Empfänger mit einem angeschlossenen Mischglied. Das Mischglied kann entweder als Gegensteuerglied für den Betriebsstrom der Lumineszenzdiode ausgebildet sein, wobei der Ausgang des ersten optoelektronischen Empfängers zur zweiten Stufe führt. Oder das Mischglied ist als Uberlagerungsglied für die Meßsignale der beiden Empfänger ausgebildet und der Ausgang des Mischgliedes führt in die zweite Stufe. Ferner ist die erste Stufe so ausgestaltet, daß von Emissionsschwankungen der Lumineszenzdiode und Empfindlichkeitsschwankungen des ersten Empfängers herrührende Störungen am Eingang der zweiten Stufe eliminiert sind.A device which a probe with a light emitting diode, a first optoelectronic receiver and a probe shaft surrounding the light-emitting diode and the first receiver contains. Furthermore, the probe consists of a prism arranged at the end of the shaft several reflective surfaces, wherein the prism is designed and luminescent diode, first receiver and prism are arranged in such a way that that of the light-emitting diode Light emitted from the shaft enters the prism, on the reflective surfaces is reflected at an angle close to the critical angle of total internal reflection, from the prism re-enters the shaft and hits the receiver. Furthermore, there is the device from a display device connected to the first receiver and a two-stage device for temperature compensation of the measured value to be displayed. The first stage contains a second optoelectronic Receiver with a connected mixer. The mixing element can be either as Counter control element for the operating current of the light emitting diode be formed, wherein the output of the first optoelectronic receiver leads to the second stage. or the mixing element acts as a superimposition element for the measurement signals from the two receivers formed and the output of the mixing element leads to the second stage. Furthermore is the first stage designed so that of emission fluctuations of the light emitting diode and disturbances in the first receiver caused by fluctuations in sensitivity Input of the second stage are eliminated.

Die zweite Stufe ist so ausgebildet,daß die weitere Temperaturabhängigkeit des vom ersten Empfänger erzeugten Meßsignales kompensiert wird und dem Anzeigegerät ein temperaturunabhängiger, der Dichte oder Konzentration der Lösung analoger Meßwert einspeisbar ist.The second stage is designed so that the further temperature dependence of the measurement signal generated by the first receiver is compensated and the display device a temperature-independent measured value analogous to the density or concentration of the solution is feedable.

Der zweite optoelektronische Empfänger kann dabei vorteilhaft seitlich zur strahlenden Fläche der Lumineszenzdiode so angeordnet sein, daß auf ihn Streulicht der Lumineszenzdiode auftrifft. Das Mischglied ist dann derart als Gegensteuerglied für den Betriebsstrom der Lumineszenzdiode ausgebildet, daß in ihm das Ausgangssignal des zweiten Empfängers mit einer vorgegebenen elektrischen Grundgröße zu einer dem Ausgangssignal des zweiten Empfängers umgekehrt analogen elektrischen Steuergröße überlagert wird. Das Mischglied ist ferner an die Lumineszenzdiode und deren Energieversorgung so angeschlossen, daß der in die Lumineszenzdiode einzuspeisende Betriebsstrom analog der Steuergröße ist und somit die Emission der Lumineszenzdiode konstant ist. Derartige Mischglieder, die mittels eines Referenzempfängers den Betriebsstrom einer Lumineszenzdiode so gegensteuern, daß die Lumineszenzdiode Licht konstanter Emission erzeugt , sind in der deutschen Patentanmeldung P 26 16 274s3 beschrieben.The second optoelectronic receiver can advantageously be positioned laterally to the radiating surface of the light emitting diode be arranged so that scattered light on it the light emitting diode hits. The mixing element then acts as a counter control element designed for the operating current of the light emitting diode that in it the output signal of the second receiver with a predetermined electrical basic variable to one of the Output signal of the second receiver inversely analog electrical control variable is superimposed. The mixing element is also connected to the light emitting diode and its energy supply connected in such a way that the operating current to be fed into the light-emitting diode is analogous is the control variable and thus the emission of the light emitting diode is constant. Such Mixing elements, which by means of a reference receiver, the operating current of a light emitting diode take countermeasures so that the light emitting diode generates light of constant emission described in the German patent application P 26 16 274s3.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist der zweite Empfänger als Referenzempfänger ebenfalls seitlich zur strahlenden Fläche der Lumineszenzdiode so angeordnet, daß auf ihn Streulicht der Lumineszenzdiode auftrifft. Die beiden Empfänger sind so angeordnet, daß sie praktisch der gleichen Temperatur ausgesetzt sind. Das Mischglied ist an die beiden Empfänger angeschlossen und so ausgebildet, daß die Signale der beiden Empfänger überlagert werden und daraus eine von den Emissionsschwankungen der Lumineszenzdiode und den temperaturbedingten Empfindlichkeitsänderungen der Empfänger unabhängige Meßgröße gebildet wird.In a second preferred embodiment of the device the second receiver as a reference receiver is also on the side to the radiating surface of the light emitting diode arranged so that the scattered light on him Light emitting diode strikes. The two receivers are arranged to be practical are exposed to the same temperature. The mixing link is to the two recipients connected and designed so that the signals of the two receivers are superimposed and from it one of the emission fluctuations of the light emitting diode and the temperature-related changes in sensitivity of the receiver-independent measured variable is formed.

Diese Meßgröße ist in die zweite Stufe einspeisbar.This measured variable can be fed into the second stage.

Eine weitere bevorzugte Möglichkeit liegt darin, daß beide Empfänger Fotodioden und der gleichen Temperatur ausgesetzt sind. Die zweite Fotodiode ist mit einer zweiten Lumineszenzdiode zu einem Koppelelement vereinigt, das optisch von der ersten Lumineszenzdiode und der ersten Fotodiode isoliert ist.Another preferred option is that both recipients Photodiodes and are exposed to the same temperature. The second photodiode is combined with a second light emitting diode to form a coupling element that is optically is isolated from the first light emitting diode and the first photodiode.

Das Koppelelement ist so auf die erste Fotodiode und die erste Lumineszenzdiode abgestimmt, daß bei temperaturbedingten Emissionsschwankungen der beiden Lumineszenzdioden - bei sonst konstanten Bedingungen (z.B. konstante Temperatur der Meßlösung und des Prismas) - die beiden Fotodioden etwa die gleichen Intensitätsschwankungen empfangen. Das Mischglied ist so ausgebildet, daß in ihm die Meßsignale der beiden Fotodioden überlagert werden, wodurch eine von diesem Intensitätsschwankungen unabhängige Meßgröße gebildet wird. Diese Meßgröße ist in die zweite Stufe einspeisbar.The coupling element is so on the first photodiode and the first luminescent diode matched that with temperature-related emission fluctuations of the two light emitting diodes - under otherwise constant conditions (e.g. constant temperature of the measuring solution and of the prism) - the two photodiodes receive roughly the same intensity fluctuations. The mixing element is designed so that the measurement signals of the two photodiodes in it are superimposed, whereby a measured variable independent of this intensity fluctuations is formed. This measured variable can be fed into the second stage.

Bei dieser Ausführungsform ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Betriebsstrom der zweiten Lumineszenzdiode analog dem Meßsignal der ersten Fotodiode steuerbar ist. Der temperaturbedingten Emissionsschwankung der zweiten Lumineszenzdiode überlagert sich dann eine der temperaturbedingten Emissionsschwankung der ersten Lumineszenzdiode entsprechende Emissionsschwankung. Im Mischglied kann dann die Meßgröße dadurch gebildet werden; daß das Meßsignal des zweiten Empfängers vom doppelten Meßsignal des ersten Empfängers subtrahiert wird.In this embodiment, it is particularly advantageous if the Operating current of the second light emitting diode analogous to the measuring signal of the first photodiode is controllable. The temperature-related fluctuations in emissions of the second light-emitting diode one of the temperature-related emission fluctuations is then superimposed on the first Luminous diode corresponding emission fluctuation. In the mixing element, the Measured variable are formed thereby; that the measurement signal of the second receiver of the double Measurement signal of the first receiver is subtracted.

Vorteilhaft sind im Sondenschaft vor den Empfängern Infrarotabsorber angeordnet, um den Einfluß von Wärmestrahlung auf die Empfänger abzuschirmen.Infrared absorbers are advantageous in the probe shaft in front of the receivers arranged to shield the influence of thermal radiation on the receiver.

Der Eingang der zweiten Stufe ist vorteilhaft mit einem Heißleiter verbunden, der mit der Meßlösung oder dem Sondenschaft in Wärmekontakt steht. Insbesondere können der Empfänger und der Heißleiter im Sondenschaft angeordnet sein.The entrance of the second stage is advantageous with a thermistor connected, which is in thermal contact with the measurement solution or the probe shaft. In particular the receiver and the thermistor can be arranged in the probe shaft.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sollen nun anhand mehrerer Figuren und Ausführungsbeispiele erläutert werden.Further advantageous embodiments of the invention will now be based on several figures and exemplary embodiments are explained.

Fig. 1 zeigt einige Temperaturkennlinien zur Verdeutlichung des Verfahrens. Dabei sind mit 1, 2 und 3 die Temperaturkennlinien dargestellt, die mit einer Vorrichtung nach dem Stande der Technik (DT-OS 21 21 744) in 0-, 2- bzw. 4-molaler H2S04 gemessen werden. Die Vorrichtung enthält hierbei eine Lumineszenzdiode, deren Temperaturgang mittels eines in den Betriebsstromkreis eingeschalteten Heißleiters optimal abgeglichen ist. Als Empfänger dient eine Fotodiode, die über einen niedrigohmigen Widerstand kurzgeschlossen ist und deren Fotostrom als Meßwert in einem Anzeigegerät angezeigt wird. Man erkennt deutlich den nichtlinearen, von der Meßknnzentration abhängigen Temperaturgang. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird nun die Lumineszenzdiode und der erste optoelektronische Empfänger so geschaltet, daß in dieser ersten Stufe die Nichtlinearitäten, die von den Emissionsschwankungen der Lumineszenzdiode und der Temperaturempfindlichkeit der ersten optoelektronischen Empfängers herrühren, in einer ersten Stufe durch entsprechende Beschaltung der Lumineszenzdiode und des ersten Empfängers eliminiert werden.Fig. 1 shows some temperature characteristics to illustrate the method. The temperature characteristics are shown with 1, 2 and 3 that with a device measured according to the state of the art (DT-OS 21 21 744) in 0-, 2- or 4-molal H2S04 will. The device contains a luminescent diode, its temperature response optimally balanced by means of an NTC thermistor connected to the operating circuit is. A photodiode serves as a receiver, which has a low-ohmic resistor is short-circuited and its photocurrent is displayed as a measured value in a display device will. One can clearly see the non-linear one that depends on the measurement concentration Temperature response. In the method according to the invention, the light emitting diode and the first optoelectronic receiver switched so that in this first stage the nonlinearities caused by the emission fluctuations of the light emitting diode and originate from the temperature sensitivity of the first optoelectronic receiver, in a first stage by appropriate wiring of the light emitting diode and the first recipient.

Es entstehen dabei Meßgröße, die auf parallelen Geraden 4, 5 und 6 liegen.Measurements are created that are on parallel straight lines 4, 5 and 6 lie.

Überraschend ist hierbei nicht nur, daß durch Beschaltung von Lumineszenzdiode und erstem Empfänger praktisch die gesamte Nichtlinearität verschwindet, vielmehr ist es für die Durchführung des Verfahrens wesentlich, daß der Temperaturanstieg der Kurven von der Dichte unabhängig ist, so daß die Kurven parallel zueinander verlaufen. Wäre der Temperaturanstieg nämlich z.B. proportional der Dichte oder proportinnal der Meßgröße selbst (würde also z.B. die bei OOC mit 16,5 mA beginnende Kurve 4 im Vergleich zu der bei 0°C mit 12,5 mA beginnenden Kurve 6 um das 16,5/12,5 = 1,65-fache anwachsen), so ergäbe sich nicht die angestrebte Parallelität der Kurven.It is not only surprising that by connecting light emitting diodes and first recipient practically the entire Non-linearity disappears, rather, it is essential for carrying out the process that the temperature rise of the curves is independent of the density, so that the curves are parallel to each other get lost. If the temperature increase were e.g. proportional to the density or proportional to the measured variable itself (e.g. would be the OOC beginning with 16.5 mA Curve 4 in comparison to curve 6 beginning at 0 ° C. with 12.5 mA around 16.5 / 12.5 = Grow 1.65 times), the desired parallelism of the curves would not result.

Der Temperaturgang der auf diese Weise linearisierten Kennlinien wird nun in der zweiten Stufe soweit eliminiert, daß eine temperaturunabhängige Anzeige der Konzentration erreicht wird. Dies kann z.B. dadurch geschehen, daß ein Strom, dessen Größe diesen Kennlinien entspricht, einem Heißleiter aufgeprägt wird, der einen entsprechenden Temperaturgang aufweist.The temperature response of the characteristic curves linearized in this way becomes now eliminated in the second stage so that a temperature-independent display the concentration is achieved. This can happen, for example, that a current, the size of which corresponds to these characteristics is impressed on a thermistor, which has a corresponding temperature response.

Als anzuzeigende Meßwerte dienen dann die Spannungsabfälle am Heißleiter, die die Kurven 7, 8 und 9 ergeben.The voltage drops at the NTC thermistor then serve as the measured values to be displayed, which result in curves 7, 8 and 9.

Fig. 2 zeigt schematisch den elektrischen Teil einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hierbei ist mit 10 die Lumineszenzdiode, mit 11 eine erste Fotodiode als erster optoelektronischer Empfänger (im folgenden Meßempfänger genannt) und mit 12 eine zweite Fotodiode als zweiter optoelektronischer Empfänger (im folgenden Referenzempfänger genannt) bezeichnet. Der Referenzempfänger 12 ist seitlich zur Fotodiode 10 so angeordnet, daß auf ihn Streulicht der Lumineszenzdiode fällt. Die Ausgänge 13'und 14 des Referenzempfängers 12 führen in eine Mishstufe 15, die mit dem Betriebsstromkreis 16 der Lumineszenzdiode 10 verbunden ist. Der Referenzempfänger 12 und das Mischglied 15 bilden die erste Stufe 17 für die Temperaturkompensation. Der Meßempfänger 11 ist an die zweite Stufe 18 für die Temperaturkompensation angeschlossen, deren Ausgänge mit einem Anzeigegerät 19 verbunden sind.Fig. 2 shows schematically the electrical part of a first embodiment the device according to the invention. Here is the LED with 10, with 11 a first photodiode as the first optoelectronic receiver (hereinafter measuring receiver called) and with 12 a second photodiode as a second optoelectronic receiver (hereinafter referred to as the reference receiver). The reference receiver 12 is laterally to the photodiode 10 arranged so that scattered light from the luminescent diode on it falls. The outputs 13 ′ and 14 of the reference receiver 12 lead to a mixing stage 15, which is connected to the operating circuit 16 of the light-emitting diode 10. Of the Reference receiver 12 and the mixing element 15 form the first stage 17 for temperature compensation. The measuring receiver 11 is connected to the second stage 18 for temperature compensation, the outputs of which are connected to a display device 19.

Das Meßsignal des Referenzempfängers 12 wird in dem Mischglied zunächst in einem Verstärker 21 verstärkt und anschließend mit einer vorgegebenen elektrischen Grundgröße so überlagert, daß eine Steuergröße entsteht, die mit wachsender Emission der Lumineszenzdiode, d.h. mit wachsendem Meßsignal des Referenzempfängers 12, abnimmt. Mit dieser Siaiergröße wird nun der Betriebsstrom der Lumineszenzdiode so gesteuert, daß eine Emissionszunahme durch eine Abnahme des Betriebsstromes ausgeglichen (gegengesteuert) wird.The measurement signal of the reference receiver 12 is initially in the mixer amplified in an amplifier 21 and then with a predetermined electrical The basic variable is superimposed in such a way that a control variable arises that is generated with increasing emissions of the light emitting diode, i.e. as the measurement signal of the reference receiver 12 increases. With this size the operating current of the light emitting diode is controlled in such a way that that an increase in emissions is compensated (counteracted) by a decrease in the operating current will.

Bei der in Fig. 2 schematisch gezeigten Schaltung ist der Verstärker 21 ein Stromverstärker mit geringem Eingangswiderstand, so daß die Lumineszenzdiode 12 praktisch im Kurzschluß betrieben wird. Die Ausgänge des Verstärkers 21 sind über einen Widerstand 22 belastet und parallel hierzu zwischen Basis und Kollektor eines Transistors 23 geschaltet. Zwischen Kollektor und Emitter ist parallel zum Transistor-23 ein Regelwiderstand 24 angeordnet. Transistor 23 und Regelwiderstand 24 sind so an den Betrie bsstromkreis der Lumineszenzdiode 10 angeschlossen, daß als Betriebsstrom einmal der über den Regelwiderstand 24 fließende Grundstrom dient, dem der über den Transistor 23 fließende Strom zuaddiert wird. Mit wachsendem Meßsignal des Referenzempfängers 12 fließt über den Widerstand 22 ein stärkerer Strom, welcher an der Basis des Transistors 23 eine steigende Sperrspannung erzeugt, so daß der Zusatzstrom zunehmend abnimmt, die Lumineszendiode also mit einem geringeren Betriebs strom betrieben wird. Zur weiteren Stabilisierung der Lumineszenzdiode kann ein Parallelwiderstand 25 vorgesehen sein.In the circuit shown schematically in FIG. 2, the amplifier is 21 a current amplifier with low input resistance, so that the light emitting diode 12 is operated practically in short circuit. The outputs of amplifier 21 are loaded via a resistor 22 and parallel to this between the base and collector of a transistor 23 is switched. Between the collector and the emitter is parallel to the Transistor-23 a variable resistor 24 is arranged. Transistor 23 and variable resistor 24 are connected to the operating circuit of the light emitting diode 10 that the basic current flowing through the variable resistor 24 serves as the operating current, to which the current flowing through the transistor 23 is added. With increasing measurement signal of the reference receiver 12 flows through the resistor 22 a stronger current, which at the base of the transistor 23 generates a rising reverse voltage, so that the Additional current decreases increasingly, so the luminescent diode with a lower operation electricity is operated. To further stabilize the light emitting diode, a Parallel resistor 25 may be provided.

Die Ausgänge des Meßempfängers 11 sind mit einem Verstärker 27 in der zweiten Stufe 18 verbunden. Auch hierbei set der Meßempfänger 11 eine Fotodiode und weist der Verstärker 27 einen niedrigen Eingangswiderstand auf, um die Fotodiode praktisch im Kurzschlußstrom zu betreiben. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 liefert der Verstärker 27 einen Ausgangsstrom, der einem Heißitter 28 eingeprägt wird. Ferner ist im Ausgangskreis des Verstärkers 27 ein Widerstand 29 angeordnet, dessen Anschlüsse zusätzlich mit einem als Anzeigegerät dienenden Strommeßgerät verbunden sind. Der Widerstand 29 ist als regelbarer Parallelwiderstand zur Eichung des Strommeßgerätes 19 ausgebildet.The outputs of the measuring receiver 11 are connected to an amplifier 27 in the second stage 18 connected. Here, too, the measuring receiver 11 sets a photodiode and the amplifier 27 has a low input resistance to the photodiode practically to operate in short-circuit current. In the embodiment of FIG the amplifier 27 has an output current which is impressed on a hot jitter 28. Further is in the Output circuit of the amplifier 27 a resistor 29 is arranged, its connections additionally with an ammeter serving as a display device are connected. The resistor 29 is a controllable parallel resistor for calibration of the ammeter 19 is formed.

Benutzt man für die beiden Empfänger 11 und 12 Fotodioden gleicher Bauart und setzt sie gleichen Temperaturen aus, z03.If one uses the same photodiodes for the two receivers 11 and 12 Design and subject them to the same temperatures, z03.

in dem man sie in guten Wärmekontakt mit der Meßlösung bringt, so können bei dem geschilderten Kurzschlußbetrieb der Fotodioden deren temperaturbedingte Empfindlichkeitsschwankungen vernachlässigt werden. Die angegebene Schaltung für die erste Stufe regelt. ferner eine konstante Emission der Lumineszenzdiode ein. Bei ansteigender Temperatur nimmt das Meßsignal des Meßempfängers 11 nun linear ab, was nur noch auf die Einflüsse der nicht~elektronischenBauteile der Vorrichtung (Sensorschaft und Prisma) sowie auf die temperaturbedingte Brechzahländerung der Meßlösung zurückzuführen ist. Durch entsprechende Dimensionierung des Heißleiters 28 werden auch diese Einflüsse ausgeglichen. Mittels des Parallelwiderstandes 29 wird der Meßbereich des Anzeigegerätes 19 an den zu messenden Bereich der Meßlösung so angeglichen, daß bei maximalem Meßsignal, doch. bei der geringsten Konzentration der Meßlösung, Vollausschlag erhalten wird.by bringing them into good thermal contact with the measurement solution, see above can with the described short-circuit operation of the photodiodes their temperature-related Sensitivity fluctuations are neglected. The specified circuit for the first stage regulates. also a constant emission of the light emitting diode. As the temperature rises, the measurement signal of the measurement receiver 11 now increases linearly which only affects the influences of the non-electronic components of the device (Sensor shaft and prism) as well as the temperature-dependent change in the refractive index of the Measurement solution is due. By dimensioning the thermistor accordingly 28 these influences are also balanced out. By means of the parallel resistor 29 the measuring range of the display device 19 is attached to the range of the measuring solution to be measured adjusted so that with maximum measuring signal, yes. at the lowest concentration of the measurement solution, full scale is obtained.

Mit zunehmender Konzentration nimmt der Meßausschlag ab.The measurement deflection decreases with increasing concentration.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem das Mischglied 15 nach dem gleichen Prinzip zur Gegensteuerung des Betriebsstromes ausgebildet ist. Das Meßsignal der Fotodiode 12 wird an einem Transistor 31 verstärkt, an einem Transistor 32, der mit Widerständen 33 und 34 beschaltet und zu einem U6kehrverstärker ausgebildet ist, in einen Strom umgesetzt, der mit zunehmendem Kurzschlußstrom der Fotodiode 12 in einen umgekehrt proportional abnehmenden Strom umgewandelt wird. Dieser Strom wird zu einem durch den Widerstand 35 fließenden vorgegebenen Grundstrom addiert. Der Widerstand 34, der als Regelwiderstand ausgebildet ist, bestimmt den Proportionalitätsfaktor des Umkehrverstärkers. In der zweiten Stufe 18 ist der Verstärker 36 als Stromverstärker ausgebildet, wobei der Ausgangsstrom über einen Widerstand 37 und einen Heißleiter 38 kurzgeschlossen ist. Das Anzeigegerät 19 ist hier ein hochohmiges Spannungsmeßgerät, das über eine Gegenspannungsquelle 39 an die Ausgänge des Stromverstärkers 36 angeschlossen ist und parallel zu dem Widerstand 37 und dem Heißleiter 38 liegt.Fig. 3 shows another embodiment in which the mixing member 15 designed according to the same principle for counter-controlling the operating current is. The measurement signal of the photodiode 12 is amplified at a transistor 31, at one Transistor 32, which is wired with resistors 33 and 34 and becomes a reversing amplifier is formed, converted into a current that increases with the short-circuit current Photodiode 12 is converted into an inversely proportional decreasing current. This current becomes a predetermined basic current flowing through the resistor 35 added. The resistor 34, which is designed as a variable resistor, determines the Proportionality factor of the inverting amplifier. In the second stage 18 the amplifier 36 is used as a current amplifier formed, the output current via a resistor 37 and a thermistor 38 is short-circuited. The display device 19 is a high-resistance voltmeter here, which is connected to the outputs of the current amplifier 36 via a counter voltage source 39 and is parallel to the resistor 37 and the thermistor 38.

Der Kurzschlußstrom der Fotodiode 11 und damit der Ausgangsstrom des Verstärkers 36 zeigt auch in diesem Falle mit zunehmender Temperatur einen linearen Abfall. Da gleichzeitig auch der Widerstand des Heißleiters abnimmt, entsteht bei geeigneter Dimensionierung des Heißleiters 38 ein temperaturunabhängiger Spannungsabfall. Dieser Spannungsabfall wird von der Gegenspannung 39 so subtrahiert, daß hier eine mit zunehmender Konzentration der Meßlösung (abnehmendem Meßsignal des Meßempfängers 11) zunehmende Spannung am Spannungsmeßgerät 19 auftritt. Die Anzeige ist somit der Konzentration proportional.The short-circuit current of the photodiode 11 and thus the output current of the In this case too, amplifier 36 shows a linear characteristic with increasing temperature Waste. Since the resistance of the thermistor also decreases at the same time, occurs at suitable dimensioning of the thermistor 38, a temperature-independent voltage drop. This voltage drop is subtracted from the counter voltage 39 so that here a with increasing concentration of the measuring solution (decreasing measuring signal of the measuring receiver 11) increasing voltage on voltmeter 19 occurs. The display is thus proportional to the concentration.

Für die Messung der Dichte wird erz Heißleiter 38 so dimensioniert, daß der Temperaturgang des Meßsignales 11 nicht vollkommen sondern nur soweit ausgeglichen wird, daß eine Anzeige erreicht wird, die der Dichte bei allen Temperaturen praktisch proportional ist, unabhängig davon, ob die Dichteänderung von einer Änderung der Konzentration oder einer Änderung der Temperatur hervorgerufen ist. In den Fällen, in denen die Dichte der Meßlösung zwischen 1,0 und 3,0 liegt, empfiehlt es sich, die Gegenspannung 39 und den Widerstand 37 so zu dimensionieren, daß das Gerät bei der Dichte 1,0 Nullausschlag und bei der Dichte 3,0 Vollausschlag zeigt. Ist der Meßbereich des Anzeigegerätes in 30 gleiche Teile geteilt, so entsprechen diese Teile den Dezimalen der Dichte zwischen 1 und 3.For the measurement of the density ore thermistor 38 is dimensioned so that that the temperature response of the measurement signal 11 is not completely but only balanced to the extent that it is that an indication is obtained which shows the density practically at all temperatures is proportional, regardless of whether the change in density is dependent on a change in Concentration or a change in temperature. In the cases in which the density of the measuring solution is between 1.0 and 3.0, it is advisable to to dimension the counter voltage 39 and the resistor 37 so that the device at the density 1.0 shows zero deflection and the density 3.0 shows full deflection. Is the The measuring range of the display device is divided into 30 equal parts, so these correspond Divide the decimal point of the density between 1 and 3.

Ein solches Gerät ist auch für die Bedienung durch ungeschultes Personal geeignet.Such a device is also designed to be operated by untrained personnel suitable.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektronischen Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hierbei sind wieder mit 10 die Lumineszenzdiode, mit 11 und 12 die beiden Empfänger, mit 15 das Mischglied, mit 17 und 18 die beiden Temperaturkompensationsstufen bezeichnet. Jedoch sind hierbei nicht nur die Ausgänge des Referenzempfängers 12 an die Mischstufe 15 angeschlossen, vielmehr enthält die Mischstufe noch Eingänge 40 für den Meßempfänger 11 und der Ausgang des Mischgliedes 15 ist mit dem Eingang der zweiten Stufe 18 verbunden. Die beiden Empfänger sind dabei jeweils mit den Eingängen von Verstärkern 41 und 42 verbunden, deren Ausgänge über niedrigohmige Widerstände 43 und 44 kurzgeschlossen sind. Als Empfänger werden wieder vorteilhaft Fotodioden gleicher Bauart verwendet, die der gleichen Temperatur ausgesetzt sind. Die Empfänger 41 und 42 sind Spannungsverstärker mit niedrigem Eingangswiderstand. Die Spannungsabfälle an den Widerständen 43 und 44 entsprechen den Meßsignalen der Empfänger 12 und 11 und unterliegen daher etwa den gleichen temperaturbedingten Änderungen.Fig. 4 shows another embodiment of the electronic part the device according to the invention. Here are again with 10 the Light emitting diode, with 11 and 12 the two receivers, with 15 the mixing element, with 17 and 18 denote the two temperature compensation stages. However, here are not only the outputs of the reference receiver 12 are connected to the mixer 15, Rather, the mixer still contains inputs 40 for the measuring receiver 11 and the The output of the mixing element 15 is connected to the input of the second stage 18. The two receivers are each connected to the inputs of amplifiers 41 and 42 connected, the outputs of which are short-circuited via low-resistance resistors 43 and 44 are. Photodiodes of the same type are again advantageously used as receivers, exposed to the same temperature. The receivers 41 and 42 are voltage amplifiers with low input resistance. The voltage drops across resistors 43 and 44 correspond to the measurement signals of the receivers 12 and 11 and are therefore subject to approximately the same temperature-related changes.

Der Empfänger 12 ist wieder seitlich zur Lumineszenzdiode 10 angeordnet, so daß er Streulicht der Lumineszenzdiode empfängt, wobei die Intensität des Streulichtes den gleichen Temperaturschwankungen unterliegt, wie die Intensität des vom Empfänger 11 empfangenen Lichtes.The receiver 12 is again arranged laterally to the luminescent diode 10, so that it receives scattered light from the light emitting diode, the intensity of the scattered light is subject to the same temperature fluctuations as the intensity of the receiver 11 received light.

Die beiden Ausgangsstromkreise der Empfänger 41 und 42 sind so gegeneinander geschaltet, daß über die zur Stufe 18 führende Ausgangsleitung 45 die Differenz der beiden Spannungsabfälle abgegriffen werden kann. Läßt nun aufgrund von Temperaturerhöhungen oder Alterungen die Emission der Lumineszenzdiode 10: nach, so wird das Meßsignal der Empfänger 11 und 12 schwächer. Die Spannungsabfälle an den Widerständen 43 und 44 zeigen dann entsprechende Abweichungen. Der Widerstand 44 ist als Regelwiderstand ausgebildet, damit am Widerstand 44 nur ein Teil des auftretenden Spannungsabfalles für die Subtraktion abgegriffen wird. Der Widerstand 44 wird so eingeregelt, daß die durch die Emissionsschwankungen der Lumineszenzdiode bedingten Abweichungen der Spannungsabfälle, die durch die Leitung 45 abgegriffen werden, sich genau ausgleichen. Wird' nun das von der Lumineszenzdiode 10 zum Meßempfänger führende Licht (das durch das Prisma fallende, an den Prismenflächen reflektierte Licht) durch temperaturbedingte Änderungen im Sensorschaft und im Prisma oder durch Brechzahländerungen der Meßlösung in seiner Intensität verändert, so empfängt nur der Empfänger 11 diese Veränderung und in der Leitung 45 steht ein entsprechendes Signal an. Dieses Signal ist demnach von den temperaturbedingten (sowie alterungsbedingten) Emissionsschwankungen der Lumineszenzdiode und von den temperaturbedingten Empfindlichkeitsänderungen der Empfänger unabhängig.The two output circuits of the receivers 41 and 42 are so against each other switched that via the output line 45 leading to stage 18, the difference the two voltage drops can be tapped. Now leaves due to temperature increases or the emission of the luminescent diode 10: after aging, the measurement signal the receiver 11 and 12 weaker. The voltage drops across resistors 43 and 44 then show corresponding deviations. The resistor 44 is a variable resistor designed so that at the resistor 44 only part of the voltage drop that occurs for subtraction is tapped. The resistor 44 is adjusted so that the deviations caused by the emission fluctuations of the light emitting diode the voltage drops, which are tapped through line 45, balance each other out exactly. Is' now that of the light emitting diode 10 to the measuring receiver guiding light (the light falling through the prism and reflected on the prism surfaces Light) through temperature-related changes in the sensor shaft and in the prism or through Changes in the refractive index of the measurement solution changed in its intensity, then only receives the receiver 11 this change and in the line 45 there is a corresponding one Signal on. This signal is therefore from the temperature-related (as well as age-related) Emission fluctuations of the light emitting diode and of the temperature-related changes in sensitivity the recipient independently.

Die zweite Kompensationsstufe 18 kann ähnlich wie bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 ausgebildet sein. Als Eingangssignal dient in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Spannung. Ein Spannungs/Stromverstärker 48 liefert einen entsprechenden Strom, der an einen Heißleiter 47 mit nachgeschaltetem Widerstand 48 gelegt wird. Der dort erzeugte Spannungsabfall wird über eine Gegenspannung 49 an das Anzeigegerät 19, ein hochohmiges Spannungsmeßgerät, angelegt. Die Dimensionierung der Elemente 47, 48 und 49 erfolgt, wie bereits beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erläutert, so,daB eine der Dichte oder Konzentration proportionale Anzeige erfolgt.The second compensation stage 18 can be similar to that in the exemplary embodiments be designed according to FIGS. 2 and 3. The input signal is used in the shown Embodiment a tension. A voltage / current amplifier 48 provides one corresponding current to a thermistor 47 with a downstream resistor 48 is laid. The voltage drop generated there is via a counter voltage 49 applied to the display device 19, a high-resistance voltmeter. The dimensioning of elements 47, 48 and 49 takes place, as already in the embodiment according to FIG. 3 explains so that a display proportional to the density or concentration occurs.

In Fig. 5 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform dargestellt.In Fig. 5, a further preferred embodiment is shown.

Das Mischglied 15 und die zweite KompensationBtufe 18 sind entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ausgebildet,gleiche Teile tragen daher gleiche Bezugszeichen. Im Unterschied zur vorigen Ausführungsform wird jedoch über die Anschlüsse 51 ein Teil des vom Verstärker 42 gelieferten Stromes zu den Eingängen einer zweiten Lumineszenzdiode 52 geleitet. Die zweite Lumineszendiode 52 wird also mit einem Betriebsstrom gespeist, der dem Meßsignal des Empfängers proportional ist. Die Lumineszenzdiode 52 ist mit dem Referenzempfänger 12 optisch gekoppelt und von der Lumineszenzdiode 10 optisch isoliert, wie durch die Striche 53 angedeutet sein soll. Der Referenzempfänger 12 und die Fotodiode 52 können als ein gemeinsames Bauteil im Handel bezogen werden, sogenannte 'wKoppelelemente".The mixing element 15 and the second compensation stage 18 are corresponding 4, the same parts therefore wear the same Reference number. In contrast to the previous embodiment, however, the connections 51 a part of the current supplied by the amplifier 42 to the inputs of a second LED 52 passed. The second luminescent diode 52 is so with a Operating current fed which is proportional to the measuring signal of the receiver. The light emitting diode 52 is optically coupled to the reference receiver 12 and from the light emitting diode 10 optically isolated, as should be indicated by the lines 53. The reference recipient 12 and the photodiode 52 can be obtained commercially as a common component, so-called 'w coupling elements ".

Dieses Koppelelement wird so auf die Lumineszenzdiode 10 und den Meßempfänger 11 abgestimmt, daß bei einemggebenen Betriebspunkt, z.B. reines Wasser als Meßlösung bei 200C, die Spannungsabfälle an den Widerständen 43 und 44 gleich groß sind. Ferner soll der Betriebsstrom der Lumineszenzdiode 52 etwa gleich dem Betriebsstrom der Lumineszenzdiode 10 sein. Diese Anpassung kann durch entsprechende Einstellung des Regelwiderstandes 44, Einschalten eines Widerstandes 54 in den Betriebsstromkreis der Lumineszenzdiode, Variation des Abstandes zwischen Lumineszenzdiode 52 und Referenzempfänger 12 und gegebenenfalls durch ein in das Koppelelement eingebrachtes Absorptionsfilter erreicht werden. Für die Lumineszenzdiode 10 und 52 und die Fotodioden 11 und 12 werden bevorzugt jeweils die gleichen Bauelemente verwendet. Sie werden denselben Temperaturen, z.B.This coupling element is so on the light emitting diode 10 and the measuring receiver 11 agreed that at a given operating point, e.g. pure water as the measuring solution at 200C, the voltage drops across resistors 43 and 44 are the same. Further the operating current of the light emitting diode 52 should be approximately equal to the operating current of the Be light emitting diode 10. This adjustment can be made by setting the Variable resistor 44, switching on a resistor 54 in the operating circuit the light emitting diode, variation of the distance between light emitting diode 52 and reference receiver 12 and optionally through an absorption filter introduced into the coupling element can be achieved. For the light emitting diodes 10 and 52 and the photodiodes 11 and 12 the same components are preferably used in each case. They become the same Temperatures, e.g.

der Temperatur derMeßlösung, ausgesetzt. Bei einer Temperaturerhöhung nimmt nun die Intensität des von der Lumineszenzdiode 10 emittierten Lichtes ab - mit d (T) bezeichnet. Nach der Reflexion weist das auf den Meßempfänger 11 treffende Licht noch eine weitere, durch die Änderung der optischen Verhältnisse längs des Lichtweges bedingte Schwächung - iX (d) - auf. Der Betriebsstrom der Lumineszenzdiode 52 ist entsprechend geschwächt, daher zeigt auch die Intensität des im Referenzempfänger 12 empfangenen Lichtes die gleiche von der Lumineszenzdiode 10 und den Vorgängen in den nichtelektronischen Bauteilen bedingten Änderungen. Da jedoch die Lumineszenzdiode 52 ebenfalls wegen der Temperaturerhöhung einen niedrigen Wirkungsgrad aufweist, zeigt das von ihr emittierte Licht eine weitere temperaturbedingte Änderung n(T), die etwa gleich der von der Lumineszenzdiode 10 hervorgerufenen Schwächung ist. Am Widerstand 43 tritt also ein Spannungsabfall U1 und an den Abgriffen 55 und 56 des Regelwiderstandes 44 ein Spannungsabfall U2 auf, wobei ungefähr gilt: U1 = UO + 2 t U (T) U2 = UO + a U (T) + 4 U (d).the temperature of the measurement solution. When the temperature rises the intensity of the light emitted by the luminescent diode 10 now decreases - denoted by d (T). After the reflection, that which hits the measuring receiver 11 points Light yet another, by changing the optical conditions along the Light path-related attenuation - iX (d) - on. The operating current of the light emitting diode 52 is weakened accordingly, therefore also shows the intensity of the in the reference receiver 12 received light the same from the light emitting diode 10 and the processes changes in the non-electronic components. However, since the light emitting diode 52 also has a low efficiency due to the increase in temperature, If the light emitted by it shows a further temperature-related change n (T), which is approximately equal to the weakening caused by the light emitting diode 10. A voltage drop U1 occurs at resistor 43 and at taps 55 and 56 of the regulating resistor 44 has a voltage drop U2, where approximately the following applies: U1 = UO + 2 t U (T) U2 = UO + a U (T) + 4 U (d).

An der Leitung 45 liegt also somit die Spannung U = 2 U2 - U1 = UO + a U (d) an. Diese Größe ist, wie gewünscht, von Temperatureinflüssen auf die Lumineszenzdioden und die Empfänger frei und zeigt nur noch den linearen Temperaturgang U U (d). Dieser Temperaturgang wird, wie in den vorherigen Beispielen, in der Stufe 18 korrigiert, so daß eine temperaturunabhängige Anzeige am Anzeigengerät 19 erhalten wird.The voltage U = 2 U2 − U1 = UO is therefore applied to the line 45 + a U (d) on. As desired, this variable is influenced by temperature on the luminescence diodes and the receiver are free and only shows the linear temperature curve U U (d). As in the previous examples, this temperature drift is in step 18 corrected so that a temperature-independent display on the display device 19 is obtained will.

Die Fig. 6 zeigt im Läng æ hnitt schematisch eine vollständige Vorrichtung gemäß der Erfindung. In Fig. 7 ist ein Querschnitt längs der in Fig. 6 mit VII-VII bezeichneten Linie dargestellt.Fig. 6 shows a complete device in the longitudinal section schematically according to the invention. In Fig. 7 is a cross section along that in Fig. 6 with VII-VII indicated line.

Die Vorrichtung besteht aus einer Sonde 100, die über eine Kabelverbindung 101 mit einem Elektronikteil 102 und einem Anzeigegerät 103 verbunden ist. Im Sondenschaft ist die Lumineszenzdiode 104 und als erster optoelektronischer Empfänger eine Fotodiode 105 angeordnet. Das untere Ende des Sondenschaftes trägt das Prisma 106. Mit 107 ist der mittlere Strahlengang des von der Lumineszenzdiode emittierten Lichtes dargestellt.The device consists of a probe 100 which has a cable connection 101 is connected to an electronic part 102 and a display device 103. In the probe shaft is the light emitting diode 104 and a photodiode as the first optoelectronic receiver 105 arranged. The lower end of the probe shaft carries the prism 106. With 107 the mean beam path of the light emitted by the light emitting diode is shown.

Bevorzugt besteht das Prisma aus einem Material mit einer Brechzahl von etwa 1,6 und weist drei reflektierende Flächen auf. Für die Bestimmung von wäßrigen Lösungen liegt der Grenzwinkel der Totalreflexion dann bei etwa 600. Ein geeignetes Prismenmaterial ist Flintglas, d.h. ein sehr reines, relativ schwach brechendes Bleiglas (35 - 45 96 SiO2, 3 - 96 K20, 2 % Na2O und 46 - 62 % PbO). Auch Borosilikatglas der Zusammensetzung 80 % Si02, 2 , Al203, 13 , P203, 1 2 K20 und 3 % Na2O und Zusätze, das unter dem Namen "Duran-50" handelsüblich ist, ist geeignet. Diese Gläser weisen nicht nur die gewünschte Brechzahl auf, sie sind darüber hinaus auch chemisch unempfindlich, insbesondere gegenüber Säuren. Vorteilhaft können auch Epoxidharze verwendet werden, z.B. "Araldit DER332", das eine Brechzahl von 1,57 besitzt. Der Grenzwinkel der Totalreflexion beträgt dann 620.The prism preferably consists of a material with a refractive index of about 1.6 and has three reflective surfaces. For the determination of aqueous Solutions, the critical angle of total reflection is then around 600. A suitable one Prism material is flint glass, i.e. a very pure, relatively weakly refractive one Lead glass (35 - 45 96 SiO2, 3 - 96 K20, 2% Na2O and 46 - 62% PbO). Borosilicate glass too the composition 80% Si02, 2, Al203, 13, P203, 1 2 K20 and 3% Na2O and additives, which is commercially available under the name "Duran-50" is suitable. These glasses show not only have the desired refractive index, they are also chemically insensitive, especially against acids. Epoxy resins can also be used advantageously, e.g. "Araldit DER332", which has a refractive index of 1.57. The critical angle of the Total reflection is then 620.

Die reflektierenden Flächen des Prismas sind so zueinander und zur optischen Achse des einfallenden Lichtes geneigt, daß der mittlere Lichtstrahl jeweils etwa beim Grenzwinkel der Total- reflexion reflektiert wird. Insbesondere schließen die vom Lichtstrahl nacheinander getroffenen Flächen jeweils einen Winkel von 2 cT ein. Bei dem in der Fig. 6 dargestellten Prisma beträgt T 580, was zu einer geringen Unsymmetrie des Prismas führt. Da das Prisma jedoch aus Araldit im Gieß- oder Spritzgußverfahren hergestellt ist, ist diese Unsymmetrie für die Herstellung nicht von Bedeutung.The reflective surfaces of the prism are so to each other and to optical axis of incident light inclined that the middle light beam respectively for example at the critical angle of the total reflection is reflected. In particular the surfaces hit one after the other by the light beam each close an angle of 2 cT. In the prism shown in FIG. 6, T is 580, which results in a low asymmetry of the prism. However, since the prism is made of araldite in the casting or injection molding process, this asymmetry is essential for manufacturing not significant.

Die Seitenflächen des Prismas, an denen kein Licht reflektiert werden soll, sind wegen der Lichtleiterwirkung plan gearbeitet.The side surfaces of the prism where no light is reflected are worked flat because of the light guide effect.

Insbesondere können die Seitenflächen eine lichtundurchlässige Schicht tragen, um einen Lichteinfall von außen abzuschirmen.In particular, the side surfaces can have an opaque layer wear in order to shield the incidence of light from outside.

Der Schaft 108 der Sonde kann vorteilhaft aus Ausdehnungsstahl bestehen, z.B. Ni- oder Ni-Cn-haltige Eisenlegierungen mit hohem Ausdehnungskoeffizienten, die zum Einschmelzen von Glas unter dem Namen "Vacon" handelsüblich sind. Die optoelektroüschen Bauelemente sind dann in Bohrungen des Sondenkörpers eingesetzt. Vorteilhaft wird der Sondenschaft jedoch dadurch hergestellt, daß eine Stahlhülse 109, in die die optoelektronischen Bauelemente eingesetzt sind, zielt Gießharz ausgegossen wird. Zum Schutz vor Lichteinfall und vor einem Angriff des Lösungsmittels kann der Sondenschaft ferner vorteilhaft seitlich von einem Schrumpfschlauch 110 gegenüber der Meßlösung optisch und chemisch isoliert sein. Um zu verhindern, daß Wasserdampf oder Wasserstoff durch das Gießharz zu den optoelektronischen Bauelementen diffundiert und diese dotiert, ist es vorteilhaft, diese Bauelemente in Glasummantelungen 111 zu setzen. So ist z.B. die Fotodiode 105 in ein Glasröhrchen 112 eingesetzt, das am unteren Ende nahe der Fotodiode durch ein Infrarot-Filterplättchen zur Abschirmung störenden sichtbaren Umgebungslichtes abgeschlossen ist. Die Fotodiode ist dadurch an das Infrarot-Spektrum des Lumineszenzlichtes angepaßt. Ferner kann das Glasröhrchen 112 seitlich durch eine lichtundurchlässige Schicht vor Streulicht geschützt sein. Die Bauelemente sind in die Glasummantelungen 111 und 112 ebenfalls mit Gießharz eingegossen, die Glasummantelungen sind dadurch gegenüber mechanischer Zerstörung infolge von Wärmeausdehnungen geschützt.The shaft 108 of the probe can advantageously consist of expansion steel, e.g. iron alloys containing Ni or Ni-Cn with a high expansion coefficient, which are commercially available for melting glass under the name "Vacon". The opto-electric ruffles Components are then inserted into holes in the probe body. Becomes beneficial the probe shaft, however, produced by the fact that a steel sleeve 109 into which the Optoelectronic components are used, casting resin aims to be poured out. To protect against incidence of light and against attack by the solvent, the probe shaft furthermore advantageously to the side of a shrink tube 110 opposite the measurement solution be optically and chemically isolated. To prevent water vapor or hydrogen diffused through the casting resin to the optoelectronic components and these doped, it is advantageous to put these components in glass cladding 111. For example, the photodiode 105 is inserted into a glass tube 112 that is attached to the bottom End near the photodiode through an infrared filter plate for shielding interfering visible ambient light is complete. The photodiode is connected to the Adapted to the infrared spectrum of the luminescent light. Furthermore, the glass tube 112 laterally protected from stray light by an opaque layer. The components are in the glass sheaths 111 and 112 also with cast resin poured in, the glass cladding is protected against mechanical destruction protected as a result of thermal expansion.

Ferner ist im Sondenschaft 108 ein Referenezempfänger 115, ebenfalls eine glasummantelte Fotodiode, eingegossen. Diese Fotodiode ist so angeordnet, daß sie einen Teil des von der Lumineszenzdiode 104 ausgehenden Streulichtes empfängt.Furthermore, a reference receiver 115 is also located in the probe shaft 108 a glass-encased photodiode, cast in. This photodiode is arranged so that it receives part of the scattered light emanating from the light emitting diode 104.

Zwischen Lumineszenzdiode 104 und Fotodiode 105 ist ein weiteres Infrarot-Filterplättchen 116 angeordnet. Soll, wie im Beispiel der Fig. 4, der Referenzempfänger optisch von der Lumineszenzdiode 104 isoliert sein und mit einer zweiten Lumineszenzdiode zu einem Koppelelement vereinigt sein, so kann es vorteilhaft sein, den Referenzempfänger nicht im Sondenschaft selbst anzuordnen. Da das Koppelelement jedoch genauso wie die Sonde selbst die Temperatur der Meßlösung aufweisen soll, wird in diesem Falle vorgeschlagen, das Koppelelement in einem zweiten Schaft anzu ordnen, z.B. in inem Glasröhrchen, und den zweiten Schaft zusammen mit der Sonde in die Meßlösung zu tauchen.Another infrared filter plate is located between the light emitting diode 104 and the photodiode 105 116 arranged. Should, as in the example of FIG. 4, the reference receiver be optical be isolated from the light emitting diode 104 and with a second light emitting diode be combined into a coupling element, it can be advantageous to use the reference receiver not to be arranged in the probe shaft itself. Since the coupling element is just like the probe itself should have the temperature of the measurement solution, in this case proposed to arrange the coupling element in a second shaft, e.g. in a Glass tube, and the second shaft together with the probe into the measurement solution dive.

Ebenfalls in den Sondenschaft eingegossen ist der Heißleiter 118, der für die Temperaturkompensatinn in der zweiten Stufe benötigt wird und ebenfalls auf der Temperatur der Meßlösung liegen soll. Der Heißleiter kann aber auch, z.B. zusammen mit dem Koppelelement, in einem gesonderten, in die Meßlösung ebenfalls eintauchenden Schaft angeordnet sein. Ferner ist am Sondenschaft ein Stecker 119 eingegossen, an dem die Kabelverbindung 101 und die elektrischen Anschlüsse der eingegossenen elektrischen Teile befestigt sind. Es kann auch zweckmäßig sein, die weiteren elektronischen Bauteile, die für die Kompensationsstufen benötigt werden, direkt auf die Sonde oben aufzusetzen; bei dem in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind sie jedoch getrennt angeordnet, um sie vor den Temperaturen der Meßlösung zu schützen.The thermistor 118 is also cast into the probe shaft, which is needed for the temperature compensation in the second stage and also should be at the temperature of the measurement solution. The thermistor can also, e.g. together with the coupling element, in a separate one, in the measurement solution as well be arranged immersed shaft. There is also a plug 119 on the probe shaft cast, on which the cable connection 101 and the electrical connections of the molded electrical parts are attached. It may also be useful to have the other electronic components that are required for the compensation levels, to sit directly on the probe above; in the embodiment shown in FIGS however, they are arranged separately in order to prevent them from reaching the temperatures of the measurement solution protection.

Ein besonders Problem stellt die Verbindung des Prismas 106 mit dem Sondenschaft 108 dar, da bei Temperaturbeanspruchung leicht Risse in der Verbindung entstehen, durch die z.B. Säure eindiffundieren kann Es kann ca bei sogar zu einer Trübung der Verbindungsflächen und zum Auflösen der Verbindung kommen. Dieses Problem kann vorteilhaft dadurch gelöst werden daß zwischen Prisma und Schaft eine Klebschicht aus Gießharz vorgesehen ist, die mindestens eine Dicke von 0.1 mm aufweist.A particular problem is the connection of the prism 106 with the Probe shaft 108, since cracks in the connection are easy when exposed to high temperatures arise through which e.g. acid can diffuse in. It can even lead to a Turbidity of the connection surfaces and the dissolution of the connection come. This problem can advantageously be achieved in that an adhesive layer between the prism and the shaft made of cast resin is provided that at least a thickness of 0.1 mm.

Ferner werden die zu verklebenden Flächen aufgerauht. Da diese Aufrauhung jedoch zu einer Trübung beim Lichtdurchtritt führen würde, sind im Lichtweg nicht aufgerauhte Flächen für den Durchtritt des Lichtstrahles ausgespart. Die Dicke der Klebschicht kann dadurch auf einen genau definierten Wert gebracht werden, daß ein Abstandshalter mit eingegossen wird. Wie aus Bild 7 ersichtlich,ist hierfür ein S-förmiges Drahtstück 121 vorgesehen.Furthermore, the surfaces to be bonded are roughened. Because this roughening however, would lead to a clouding in the passage of light, are not in the light path Roughened surfaces left out for the passage of the light beam. The thickness of the Adhesive layer can be brought to a precisely defined value that a Spacer is cast with. As can be seen in Figure 7, this is a S-shaped piece of wire 121 is provided.

Um die Stellung des Prismas für das Einkleben genau festzulegen, ist am unteren Schaftende eine Profilierung, z.B.In order to precisely determine the position of the prism for gluing in, a profiling at the lower end of the shaft, e.g.

durch hervorstehende Zapfen 124, vorgesehen, in die das Prisma eingreift.by protruding pins 124, in which the prism engages.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, unter Verwendung geeigneter Formen das Prisma und den Sondenschaft als ein Stück in Gieß- oder Spritzgußtechnik herzustellen.But it can also be advantageous using suitable shapes to manufacture the prism and the probe shaft as one piece in casting or injection molding technology.

Ferner sind im Schaft noch zwei Bohrungen 122 vorgesehen. In diese Bohrungen kann ein (nicht dargestellter) Schirm eingesetzt werden, z.B. ein an zwei Füßen befestigtes Kunststoffsieb, das etwa im Abstand von einigen Millimetern das Prisma umgibt. Dadurch werden die reflektierenden Flächen des Prismas vor Beschädigungen und vor dem Zutritt von Gasblasen, die den Meßwert verfälschen würden, geschützt. Der Schirm, an dem z.B. das aus dem Prisma austretende Licht auf konstante Weise reflektiert wird, sorgt ferner auch dafür, daß ein konstantes Streulicht auf das Prisma auftrifft.Furthermore, two bores 122 are provided in the shaft. In these A screen (not shown) can be inserted into the holes, e.g. one to two Plastic sieve attached to the feet, which is about a few millimeters apart Surrounds prism. This will protect the reflective surfaces of the prism from damage and protected against the entry of gas bubbles that would falsify the measured value. The screen on which, for example, the light exiting the prism in a constant manner is reflected, also ensures that a constant scattered light on the Prism hits.

Verwendet man bei einem Sensor nach den Fig. 6 und 7 in der ersten Stufe eine Schaltung, die die Emission der Lumineszenzdiode konstant hält, z.B. eine Schaltung nach Fig. 2, so ergibt eine Dichtemessung bei konstanter Temperatur den in Fig. 8 durch die Kurve 80 dargestellten Verlauf der Meßkurve. Zum Vergleich ist mit Kurve 81 die tatsächliche Dichte d (g/cm3) angegeben. Durch entsprechende Eichung kann diese Messung auch für eine Konzentrationsbestimmung verwendet werden.Is used in a sensor according to FIGS. 6 and 7 in the first Stage a circuit which keeps the emission of the light emitting diode constant, e.g. a circuit according to FIG. 2 results in a density measurement at constant temperature the course of the measurement curve shown in FIG. 8 by curve 80. For comparison curve 81 shows the actual density d (g / cm3). Through appropriate Calibration, this measurement can also be used to determine the concentration.

In Fig. 9 ist dargestellt, wie sich das Meßsignal der Anordnung ändert, wenn bei konstanter Knnzentration der Meßlösung die Temperatur verändert wird. Die Kurve 90 gibt hierbei den Temperaturverlauf für eine 38,5 % ige H2SO4-Lösung, Kurve 91 den Verlauf für eine 9. % ige H2SO4-Lösung. Wie daraus ersichtlich ist, zeigen die Meßwerte praktisch keinen Temperaturgang. Das Gerät liefert also eine temperaturunabhängige Anzeige der Konzentration und kann auf eine Prozent-Anzeige geeicht werden. Versuche mit Zuckerlösungen ergaben, daß die gleichen Verhältnisse nicht nur mit Elektrolyten, sondern auch mit nichtdissoziierenden Lösungen erhalten werden.In Fig. 9 it is shown how the measurement signal of the arrangement changes, if the temperature is changed with a constant concentration of the measuring solution. the Curve 90 gives the temperature profile for a 38.5% H2SO4 solution, curve 91 shows the course for a 9.% H2SO4 solution. As can be seen from this, show the measured values practically no temperature drift. The device provides a temperature-independent Display of the concentration and can be calibrated on a percentage display. try with sugar solutions showed that the same conditions not only with electrolytes, but can also be obtained with nondissociative solutions.

Ein besonderer Vorteil der geschilderten Bauweise ist, daß sie sehr kompakt ausgeführt werden kann. So kann der Durchmesser der Sonde z.B. etwa 2 cm betragen, um die Sonde an Stelle der üblichen Schraubverschlüsse von Kraftfahrzeuge Baterien einzusetzen. Die erste Lumineszenzdiode 10 und der erste Empfänger 11 können praktisch unmittelbar an der Grundfläche des Prismas 106 angeordnet sein. So können z.B.A particular advantage of the construction described is that it is very can be made compact. For example, the diameter of the probe can be around 2 cm amount to the probe instead of the usual screw caps of motor vehicles To use batteries. The first light emitting diode 10 and the first receiver 11 can be arranged practically directly on the base of the prism 106. So can e.g.

die Abstände zur Gießharzschicht 120 weniger als 0,5 mm und der Weg des mittleren Lichtstrahles von der ersten Lumineszanzdiode 110 Es zur ersten Reflexion 2 bis 3 mm betragen. Eine besondere Fokussierung des emittierten Lichtes, etwa mittels einer Linse, ist dann nicht erforderlich.the distances to the cast resin layer 120 less than 0.5 mm and the path of the middle light beam from the first luminescent diode 110 Es to the first reflection 2 to 3 mm. A special focus of the emitted light, for example by means of a lens is then not required.

34 Patentansprüche 9 Figuren34 claims 9 figures

Claims

Patent claims 1. Method for the optoelectronic determination of the Density or concentration of a solution at which a light emitting diode excites and the thereby emitted light in a prism with several reflecting, in the solution submerged surfaces directed the emitted light at an angle close to that Critical angle of total reflection reflected several times and the intensity of the reflected Light measured with an optoelectronic receiver and connected in a Display device is displayed as a function of the density, and in which also the temperature dependency of the measured value is at least partially compensated, characterized in that the compensation of the temperature dependency (1, 2, 3) in two stages (17, 18) in this way it is made that in the first stage (17) the emission fluctuations of the light emitting diode (11) and the temperature dependence of the optoelectronic receiver (12) largely are eliminated (3, 4, 5) and that in the second stage the still existing temperature dependency the measured variable to be displayed is compensated so that a temperature-independent Display (7, 8, 9) of the density or concentration of the solution is reached.

2. The method according to claim 1, characterized in that the emission fluctuations be eliminated by a stray light of the light emitting diode (11) with a second optoelectronic receiver (12) receive the light intensity of the scattered light in an electrical control variable that changes in opposite directions when the light intensity changes implemented and the operating current of the light emitting diode (10) analogous to this control variable is controlled so that the light emitting diode emits a light of constant intensity, and that the measuring signal of the first receiver (11) as a measured variable in the input of the second stage (18) is given.

3. Method according to claim 1, characterized in that the emission fluctuations be eliminated by a stray light of the light emitting diode (10) with a second optoelectronic receiver (12) is received from the intensity of the scattered light a measurement signal that detects the emission fluctuations of the luminescent diode is formed is, from this measurement signal and the measurement signal of the first electronic receiver by forming the difference, it is independent of the emission fluctuations of the light emitting diode Measured variable is formed, and that this measured variable in the input of the second compensation stage is given.

4. The method according to claim 1, characterized in that the emissivity fluctuations can be eliminated by using a second lureinescent diode (52) and a second receiver (12) the same temperatures as the first light emitting diode (11) and the first Receiver (12) are exposed that by means of the second light emitting diode and the second receiver a reference measurement is carried out, which only from the temperature-related Emission fluctuations of the light emitting diode and the temperature dependence of the receiver depends that the second light emitting diode and the second receiver matched be that with the same temperature-related emission fluctuations of the two light emitting diodes the measurement signals of the two receivers have approximately the same deviations that one of the emission fluctuations by superimposing the measurement signals of the two receivers independent measured variable is formed, and that this measured variable is entered in the second stage will.

5. The method according to claim 4, characterized in that the operating current the second light emitting diode is controlled analogously to the measurement signal of the first receiver will.

6. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that that the temperature dependence of the first receiver thereby largely it is eliminated that the same optoelectronic components for the first and the second receiver (11, 12) are used and both receivers are the same Exposed to temperatures.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that the temperature dependence of the first receiver (11) is thereby largely eliminated is that a photodiode is used as the first receiver, the outputs of the photodiode be short-circuited via a low resistance and that the short-circuit current entered as the measured variable of the first opto-electronic African receiver in the second stage will.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that that in the second stage a current whose strength is that produced in the first stage Measured variable corresponds to a thermistor (38) impressed and the voltage drop that occurs is measured with the display device (19), or that one of the measured variable Voltage is applied to the thermistor (28) and the current intensity with the display device (19) is measured.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that that in the second stage the still occurring temperature dependency of the measured variable is compensated in such a way that when determining the density of a solution of medium density practically no temperature change occurs.

10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in, that the temperature dependency of the measured variable is compensated in the second stage in such a way is that when determining the concentration of a solution of medium concentration practically no temperature change occurs.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in, that in the display device a size that increases with increasing density or concentration is shown.

12. The method according to claim 11, characterized in that the display device is calibrated in such a way that the zero point has a density of 1.0 and the other units correspond to the decimals of the density.

13. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 12, consisting of a probe with a light emitting diode, a first optoelectronic Receiver and a shaft surrounding the light-emitting diode and the first receiver, furthermore from a prism arranged at the shaft end with several reflective Areas, the prism being designed in this way and a luminescent diode, the first receiver and prism are arranged so that the light emitted from the light emitting diode enters the prism from the shaft, at the reflective surfaces below one Angle close to the critical angle of total internal reflection is reflected from the prism re-enters the shaft and meets the recipient, and from one to the first receiver connected pointer and a device for temperature compensation of the measured value to be displayed, characterized in that the device for temperature compensation consists of two stages that the first stage (17) a second optoelectronim-hen Contains receiver (12) with a connected mixer (15), with either the mixing element as a counter control element for the operating current of the luminescent diode (10) is formed and the output of the first optoelectronic receiver (11) for second (18) stage or the mixing element as an overlay element for the measurement signals of the two receivers is formed and the output of the mixer in the second Stage leads that the first stage is designed so that emission fluctuations of the light emitting diode and fluctuations in sensitivity of the first receiver Interference at the input of the second stage is eliminated, and that the second stage is designed such that the further temperature dependence of the first Receiver generated measurement signal is compensated and the display device temperature independent, the measured value analogous to the density or concentration of the solution can be fed in.

14. The device according to claim 13, characterized in that the second receiver (12) arranged laterally to the radiating surface of the LumineszenzdiQde is that stray light from the light emitting diode strikes it, that the mixing element (15) designed in such a way as a counter control element for the operating current of the light emitting diode is that in it the output signal of the second receiver with a vorgegbenen electrical basic variable to one of the output signal of the second receiver reversed analog electrical control variable is superimposed, and that the mixer element so on the light emitting diode (10) and its power supply is connected that the to be fed into the LED operating current analogous to the control variable and thus the emission of the light emitting diode is constant.

15. The device according to claim 13, characterized in that the second receiver (12) arranged laterally to the radiating surface of the luminescent diode is that stray light from the light emitting diode strikes him, that the two receivers are arranged so that they are exposed to practically the same temperature, and that the mixing element is connected to the two receivers and designed so that the signals of the two receivers are superimposed (45) and from it one of the emission fluctuations of the light emitting diode and the temperature-related changes in sensitivity the receiver independent measured variable is formed and this measured variable of the second Stage is feedable.

16. The device according to claim 13, characterized in that both Receivers are photodiodes (11, 12) that are exposed to the same temperature, that the second photodiode with a second light emitting diode (52) to a coupling element are combined that the coupling element of the first luminescent diode and the first photodiode is optically isolated that the KopBlelement such on the first Photodiode and the first light emitting diode is matched that at the same temperature-related Emission fluctuations of the two light emitting diodes the two photodiodes about the receive the same intensity fluctuations that the mixing element (15) is formed is that in it the measurement signals of the two photodiodes superimposed and thereby one of the temperature-related emission fluctuations independent measured variable is formed (45) and that this measured variable can be fed into the second stage.

17. The device according to claim 16, characterized in that the Operating current of the second light emitting diode analogous to the measuring signal of the first photodiode is controllable (51).

18. Device according to one of claims 13 to 17, characterized in that that in the probe shaft (108) in front of the receivers (105, 117) infrared filters (113, 116) are arranged.

19. Device according to one of claims 13 to 18, characterized in that that the input of the second stage is connected to a thermistor (118) and the NTC thermistor is in thermal contact with the measurement solution or the probe shaft.

20. Device according to one of claims 13 to 19, characterized in that the second receiver (115) and thermistor (118) are arranged in the probe shaft (108) are.

21. Device according to one of claims 13 to 20, characterized in that that the optoelectronic components (104, 113, 115) in glass jackets (111, 112) are inserted and the glass cladding is cast resin in the probe shaft (108) are.

22. Device according to one of claims 13 to 21, characterized in that that the probe shaft is designed like a rod and on the side by means of a Shrink tubing is isolated from the solution.

23. Device according to one of claims 13 to 22, characterized in that that the probe shaft is at least partially (109) made of an iron alloy with high Coefficient of expansion exists.

24. Device according to one of claims 13 to 22, characterized in that that the probe shaft is glued to the prism (106) by means of a cast resin layer (120) and that the cast resin layer has a thickness of at least 0.1 mm.

25. The device according to claim 24, characterized in that in the Cast resin layer a spacer (121) of defined thickness is cast.

26. Device according to one of claims 24 or 25, characterized in that that the adhesive surfaces are roughened and that in the roughening window for passage of the light emitted by the light emitting diode and the reflected light are.

27. Device according to one of claims 13 to 24, characterized in that that the end of the shaft is profiled (124) and the prism fitted into this profile is.

28. Device according to one of claims 13 to 27, characterized in that that the prism is made of flint glass.

29. Device according to one of claims 13 to 22, characterized in that that the shaft and the prism are made together from one material.

30. The device according to claim 29, characterized in that as Material borosilicate glass is provided.

31. The device according to claim 29, characterized in that as Material epoxy resin is provided.

32. Device according to one of claims 13 to 31, characterized in that that the side surfaces of the prism are covered by an opaque layer are.

33. Device according to one of claims 13 to 3S, characterized in that that the prism is surrounded by a screen at a distance of a few millimeters.

34. Device according to one of claims 13 to 33, characterized in that that the first light emitting diode and the first receiver practically immediately the base of the prism are arranged.