线上传感器的光源，具有一个或多个固态UV发射器，用于发射范围在240到400nm的单一波长的光。由每个发射器发射的光具有10-20nm的带宽且导向线上传感器中的测量检测器。UV发射器封闭在可连接到线上传感器的壳体中，具有也位于壳体内的参考检测器和UV发射器的整流器以及孔，光从发射器通过该孔到达测量检测器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及线上传感器和测量，并且更具体地，涉及用于在该应用中使用的紫外(UV)光源。
技术介绍
在线UV传感器在工业和医药应用中被广泛使用。迄今为止，低和中压气体放电灯已经用作进行这样的测量的光源。在医药领域中，最常使用的光源是低压汞(Hg)灯，其以紫外线和可见光谱中的多个特定波长发射离散光线。为了隔离所关注的特定的发射线或者波长，必须使用带通干涉滤波器。这种滤波器极大削减了可用的光信号，特别是在紫外光谱中，其中滤波器的透射率几乎不超过20%。常用于线上传感器应用的低压汞灯组件通常需要大约4-5瓦特功率，并且总的效率很低且分布在通过灯发射的多个离散光谱线中。这些灯具有光学噪声并且易于输出偏移，由于在高防护温度下操作导致发热，并且需要特定的高压电源。为了补偿灯输出中的变化以及保持精确的结果，监控和比较测量信号和参考信号。为了隔离所关注的光谱线，对于参考信号和测量信号必须使用匹配的滤波器。在双光束应用中，因为对于每个参考和测量通道需要匹配的滤波器和检测器使得光学要求更加复杂，并且必须隔离通道。这可以通过下面所述来实现，例如，采用并排式滤波器/检测器结构或采用光束分离，不管哪一种方法都将会导致光信号的进一步减少。如果期望的波长不是可用的发射线之一，灯涂有磷光体，当其被可用线之一激励时，会以期望波长发出荧光，则效率进一步降低。图1-2示出了现有技术中典型的低压汞灯组件。该组件具有柱形壳体11，其在一端具有电连接器12且在另一端具有连接到流通池的适配器13。低压汞灯14和高压电源 16与参考检测器和滤波器17，17 一起封闭在壳体内。如这些图所示，由于灯的相对大的尺寸及其电源，使得整个组件尺寸也相对较大且使用很笨重。低压汞灯的另一个问题是当其在危险的环境中使用时，必须采用特别的封闭件和连接器以满足安全要求。这些要求通常包括批准的壳体，其能够抑制在应该点燃灯中的气体时的爆炸并且能够布线特定的线缆，将电信号与危险环境隔离。如图3所示，这样的装置通常包括防爆壳19，其在一端具有防爆壳端帽21以及防爆线缆衬垫22，并且在另一端具有防爆窗组件23和流通池适配器24。
技术实现思路
一般说来，本专利技术的目的是提供用于线上传感器应用中使用的新的和改进的UV 光源。本专利技术的另一目的是提供具有上述特性的UV光源，其能克服以前提供的UV光源的限制和缺点。通过提供用于线上传感器的光源实现这些以及其他目的该线上传感器具有一个4或多个固态UV发射器以发射范围在240至400nm的单一波长的光的光源。由每个发射器发射的光具有在10-20nm大小的带宽且直接导向线上传感器中的测量检测器。UV发射器封闭在能连接到线上传感器的壳体中，其具有也位于壳体内的参考检测器和UV发射器的整流器以及孔，光从发射器通过该孔到达测量检测器。附图说明图1是现有技术的UV光源的立体图。图2是图1的现有技术光源的垂直剖视图。图3是现有技术的另一 UV光源的垂直剖视图。图4是包含本专利技术的UV光源的一个实施例的立体图。图5是图4的实施例的垂直剖视图。图6是包含本专利技术的UV光源的另一个实施例的正视图。图7是沿着图6中的线7-7的截面视图。图8是图6的实施例的简化电路图。图9是示出图6的实施例的操作的时序图。具体实施例方式如图4和图5中所示，光源具有壳体沈，该壳体具有大体圆形的底座27和可移除的盖子观，该盖子由筒形侧壁28a和与侧壁一体形成的端壁28b组成。盖子具有与侧壁上的内螺纹31配合的外螺纹29，以便于将盖子和底座固定到一起。电连接器32安装在底座的外部，以连接到为该装置加载电信号和电源的外部电路，并且端壁28b具有螺纹孔33以连接线上传感器。固态UV发射器或LED (发光二极管)36安装在壳体内的电路板37上。与使用其它线上传感器的低压汞灯不同，这些发射器传送具有10-20nm大小的带宽的单一波长的发射光。该发射光光谱很纯净，具有集中在期望波长的0.5-1. 5毫瓦的功率。这样的发射器目前可以在大约为M0-400nm的光谱范围内以10-20nm的间隔使用。该发射器与用于调节电流的电路41 一起安装在电路板37上的插口 38内，因此， 电源供应到发射器。电路板通过安装螺丝42和垫片43安装到壳体的底座27，发射器被共轴布置在壳体内且面向端壁^b中的孔33。发射器具有透镜36a，其沿着壳体沈和孔33的轴44聚焦发射光。由于透镜集成在发射器中，因此不需要用于聚焦和/或引导发射光的其他镜、反射器和/或透镜。此外， 由于仅仅在期望的波长和带宽产生光，因此在光源或传感器中都不需要光学滤波器。一对参考检测器45、46安装在第二电路板47上，该第二电路板通过安装螺丝48 和垫片49安装在整流器板37上，发射器36延伸穿过第二板中的中央开口 50。垫片49是导电的，且提供两个板之间的电连接并且将两个板彼此对准。检测器面对孔且相对发射光的轴以30度的角度倾斜。利用该光源，替换或改变发射器变得容易，且如果需要，可以在不将光源与线上传感器分离的情况下进行。为此，底座27从壳体的盖子观上拧下，且底座和电路板作为单元从壳体卸下。接着检测器板47从整流器板37移除，随后发射器可从其插口移除，然后进行更换。由于参考检测器和测量检测器都不需要滤波器，因此光源的操作波长，以及因此， 传感器可简单的通过将固态UV发射器改变到期望波长之一而改变。固态UV发射器需要的功率仅为大约50-100毫瓦，其对于在爆炸环境中安全操作已经足够低了。由于功率很低，这样的发射器属于本质安全的装置，其可以在采用固有安全屏障的危险环境中进行操作。这意味着光源可在大多数危险环境中操作而不需要防爆容器和/或特别布线。图6和图7示出了光源的双光束实施例，其类似于图4和图5中的单光束实施例， 两个实施例中用同样的附图标记表明对应的元件。在双光束光源中，一对固态UV发射器51 和52并排安装在电路板37上，板上的电压调节电路41具有给两个发射器提供操作电源的能力。发射器安装在插口 53、53内，并且通过调节插口和板之间的角度使来自两个发射器的发射光聚焦在测量检测器上。在示出的实施例中，插口和板之间的角度α和β以及因此，光束和轴44之间的角度为2. 5度。发射器51和52的每一个都类似于发射器36，且可以为任意期望的操作波长。在示出的实施例中，这两个发射器分别在^Onm和2Mnm的波长下操作。如图8所示，电源电压Vcc施加到调节电路，调节器的输出连接到发射器51、52的正极，SELECT (选择)信号施加到发射器的负极。参考二极管45、46并联电连接，且提供参考信号+Ref. Sig.和-Ref. Sig.，线上传感器中的测量检测器56提供对应于照射在其上的光的测量信号+Meas. Sig和-Meas. Sig.。 电压Vcc当前被整流到每个UV发光二极管，整流器可以单独地调节以将其各自输出匹配到测量检测器。在示出的实施例中，传感器仅具有一个测量二极管，其检测来自两个 UV发射器的发射光。如图9所示的时序图中，UV发射器51、52由选择信号57、58轮流接通，测量检测器56响应于发射器被激活产生输出信号59，该输出信号与发射器的激活同步地在^Onm和 254nm之间交替。该信号可以由单一放大器处理以便进一步处理和显示。固态U本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·H·温，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表公司，
类型：发明
国别省市：
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