CN111819431A - 具有激光光斑和热辐射光斑的共焦布置的借助激光诱导的白炽灯工作的颗粒传感器 - Google Patents

Abstract

提出一种颗粒传感器(16)，所述颗粒传感器具有激光器模块(18)和探测器(26)，该激光器模块具有激光器，该探测器设置用于探测热辐射(14)。该颗粒传感器(16)具有光学设备(36)，该光学设备设置用于将从所述激光器模块(18)出射的激光聚焦到第一光斑(22)中，并且设置用于将从所述第一光斑(22)出射的热辐射(14)聚焦到第二光斑中，其中，所述探测器(26)的辐射敏感的面处于所述第二光斑中或者处于聚焦到所述第二光斑上的所述热辐射(14)的在所述第二光斑之后的射束路径中。

Description

具有激光光斑和热辐射光斑的共焦布置的借助激光诱导的白 炽灯工作的颗粒传感器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的颗粒传感器。这种颗粒传感器具有激光器模块和探测器，该激光器模块具有激光器，该探测器设置用于探测热辐射。

背景技术

例如由B.F.Kock的《Two-color time-resolved LII applied to soot particlesizing》(Combustion and flame，2006年)以及S.Schraml的《Application of a new sootsensor for exhaust》(SAE TECHNICAL PAPER SERIES，2000年)已知用于探测空气中纳米颗粒的激光诱导白炽灯(LII)的原理，并且这种原理例如大量用于表征实验室中的“玻璃”马达中的燃烧过程或者用于表征废气。在此，借助大功率激光器的纳秒脉冲将在燃烧中产生的烟尘颗粒加热到几千摄氏度，并且借助光探测器来测量颗粒的热发光。这种方法允许探测直径为几十纳米的非常小的颗粒。

能够想到的是，将这些原理扩展到机动车的柴油发动机或汽油发动机的排气系中的烟尘颗粒的探测上。在此使用连续运行(CW)的成本有利的激光二极管，以便在激光射束的焦点上如此强烈地加热烟尘颗粒，使得烟尘颗粒发出明显的热发光信号(thermischesLeuchtsignal)，这种热发光信号能够借助探测器(例如光电二极管)探测到。

发明内容

在这种背景下，本发明提出具有特征部分特征的颗粒传感器。一开始提及的颗粒传感器具有光学设备，该光学设备设置用于将从激光器模块出射的激光聚焦到第一光斑(Spot)中，并且设置用于将从第一光斑出射的热辐射聚焦到第二光斑中，其中，探测器的辐射敏感的面处于第二光斑中或者处于聚焦到第二光斑上的热辐射的在第二光斑之后的射束路径中。

本发明基于以下认知：在检测在机动车的排气系中产生的激光诱导的白炽灯的测量信号时可能出现干扰光，这种干扰光由该光斑附近的热环境(热排气管、热传感器头)的热辐射导致。干扰光在探测器上可能仅具有几N的非常低的绝对传导，但在某些情况下这种绝对传导会引起比实际待测量的颗粒强几个数量级的探测器信号，实际待测量的颗粒的测量信号处于Po范围内。此外，在基于所检测的测量信号求取颗粒尺寸分布时会出现问题，该测量信号是由在边缘区域中横穿光斑的颗粒产生的。由于第一光斑在那里的功率密度较低，所以相比于横穿第一光斑中心的颗粒，在那里得到更低的温度。由此导致较弱的LII信号，这种较弱的LII信号可能与较小信号的LII信号混淆。因此，焦点边缘处的颗粒信号是不期望的，因为它们会导致错误评估。

本发明最终通过用于探测颗粒的共焦探测方法来解决所述问题。通过该共焦探测方法，有针对性地仅将来自清晰限界的空间区域(即来自第一光斑或第一光斑的一部分)的光的热辐射定向到探测器上，而来自该清晰限界的空间区域之外的热辐射不会到达辐射敏感的探测器面。通过这些特征，可以降低热辐射的如下分量对由探测器产生的信号的影响：所述分量不直接来自第一光斑或者(更优选)不直接来自第一光斑的中心。

因此，本发明结合了共焦探测方法与借助激光诱导的白炽灯在排气系中光学探测烟尘颗粒的方法。借助这种组合，可以几乎完全地抑制源自热环境的热干扰信号，并且因此显著提高信噪比，从而便于探测非常低功率的LII信号。此外，该方法导致降低错误信号，因为只有来自焦点的紧邻周围环境的颗粒的LII信号才能到达探测器。

一种优选构型的特征在于，光学设备具有分束器和第一聚焦光学元件，其中，该分束器在激光的射束路径中布置在激光器模块和第一聚焦光学元件之间。

还优选的是，第一聚焦光学元件设置用于将从第一光斑出射的热辐射定向到分束器上，并且探测器布置在热辐射的从分束器出射的射束路径中。

通过分束器，对于从激光器模块出发引导至第一光斑的射束路径以及对于从第一光斑出发引导至第二光斑的射束路径，可以部分地使用相同的光学元件。

进一步优选地，第一光斑处于第一聚焦光学元件的第一焦点处，第二光斑位于第一聚焦光学元件的第二焦点处。这种构型的优点是仅需要少量光学元件。

另一优选构型的特征在于，光学设备具有第二聚焦光学元件，其中，第二聚焦光学元件布置在热辐射的从分束器出射的射束路径中，第二聚焦光学元件设置用于将从分束器的入射的热辐射聚焦到第二光斑处。这种构型尤其在光学系统的设计中开启了更多结构自由度。

还优选的是，在热辐射的从分束器出射的射束路径中，在分束器与第二聚焦光学元件之间布置有波长选择光学滤波器，相比于从光斑出射的热辐射，该波长选择光学滤波器对于激光的可穿透性更低。通过该特征可以在激光照射到探测器之前滤除所述激光，所述激光由于不期望的反射和/或折射而被阻止。结果是，产生信噪比的期望改善，并且因此产生更高的测量灵敏度和测量准确度。

进一步优选地，在一种构型中，探测器的辐射敏感的面处于聚焦到第二光斑上的热辐射在第二光斑之后的射束路径中，第二光斑处于孔板的开口中，该孔板布置在分束器与探测器之间的热辐射的射束路径中。通过这种孔板，可以使并非直接来自第一光斑而是来自以下点的辐射分量远离探测器：该点稍微位于第一光斑的之前或之后，或者位于第一光斑的右边或左边，或者位于第一光斑之上或之下。这些辐射分量在孔板开口的平面中位于孔板的不透明部分上的孔板开口旁边。

另一优选构型的特征在于，在热辐射的射束路径中在孔板与探测器之间布置有第三光学元件，该第三光学元件使从孔板开口出射的热辐射平行化，在热辐射的其他射束路径中布置有第四光学元件，该第四光学元件将由第三光学元件平行化的热辐射聚焦到探测器上。通过这些特征尤其得到如下可能性：延长分束器与探测器之间的光路以及改变该光路的方向，这在颗粒传感器的设计中开启了结构自由度。

还优选的是，光学设备具有另外的光学元件，该另外的光学元件在激光的射束路径中布置在激光器模块与分束器之间，该另外的光学元件设置用于使从激光器模块出射的激光平行化并且定向到分束器上。平行化在此理解为减小光束或辐射束的张角，其中，平行化不一定必须完全导致(零张角)。平行化减小入射到分束器上的激光的射束横截面，这导致相比于没有上述平行化的情况，该分束器可以更小。

进一步优选地，激光器是半导体激光器元件、尤其激光二极管。这种构型具有以下优点：成本有利且稳固的激光二极管能够在市场上获得。

还优选的是，分束器是偏振分束器，并且该偏振分束器如此取向，使得该偏振分束器对于入射的具有预确定的偏振方向的激光能够被最大程度地穿透。激光通常以偏振形式出现。通过偏振分束器及其与激光的偏振匹配的取向，大部分的激光可以用于产生信号。

因为激光10通常已经被偏振，所以在所选择的与偏振分束器的偏振方向相匹配的布置中，激光可以在一个方向(面向第一光斑22)上几乎无损失地穿过偏振分束器。换句话说，通过正确地选择激光偏振和激光取向，能够使该位置处的传输功率最大化(几乎达到100％)，而在常见的非偏振的分束器中，在传输通过分束器时必须经受约50％的功率损耗。

进一步优选地，激光器设置用于发射具有低于500nm、尤其低于405nm、450nm或465nm的波长的激光，并且光学滤波器如此实现，使得该光学滤波器削弱或甚至阻断具有低于500nm波长的光。相比于不具有这种滤波器的构型，通过该特征产生信噪比的改善。

另一优选构型的特征在于，颗粒传感器具有第一部分和第二部分，该第一部分设置成暴露在测量气体中，并且该第二部分设置成不暴露在测量气体中，并且该第二部分包括颗粒传感器的光学部件，其中，这两个部分通过对于测量气体无法穿透的分隔壁分隔开。由此，光学部件与测量气流可以分开地布置，使得传感器也能够用于测量高温的和化学侵蚀性的测量气体(例如内燃机的废气)中的颗粒浓度。

还优选的是，在激光的射束路径中的分隔壁中安装有窗口，该窗口对于激光以及从光斑出射的辐射都是能够被穿透的。

进一步优选地，颗粒传感器具有由外部保护管和内部保护管构成的装置，这二者都具有通常的圆柱形状或棱柱形状，并且所述保护管同轴地布置，其中，圆柱形状或棱柱形状的轴线平行于激光的入射方向取向，并且光斑位于内部保护管的内部，外部保护管28在其面向激光器的端部处突出超过内部保护管30，并且内部保护管30在相反的端部处突出超过外部保护管28。

由从属权利要求、说明书和附图得到其他优点。

根据本发明的颗粒传感器可以用作用于测量内燃机的废气中的烟尘颗粒浓度、质量和速度的烟尘颗粒传感器。但它也可以用于测量气体中的其他颗粒浓度，例如用于测量室内空气或室外的可吸入颗粒物。

应理解的是，在不脱离本发明的范畴的情况下，以上提及的特征和以下将要阐述的特征不仅能够以分别说明的组合使用，还能够以任意组合使用或单独地使用。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下说明书中详细阐述。在此，不同附图中的相同的附图标记分别表示相同的元件或至少在功能方面类似的元件。分别以示意图的形式示出：

图1示出在本发明中使用的基于激光诱导的白炽灯的测量原理；

图2示出借助激光诱导的白炽灯工作的颗粒传感器的原理性结构；

图3示出根据本发明的颗粒传感器的第一实施例；

图4示出根据本发明的颗粒传感器的光学部分的一个实施例，该光学部分以非平行的射束路径工作；

图5示出根据本发明的颗粒传感器的光学部分的实施例，该光学部分以平行的射束路径工作；

图6示出根据本发明的颗粒传感器的光学部分的另一实施例，该光学部分以非平行的射束路径工作；

图7示出颗粒传感器的光学部分的另一实施例，该光学部分具有布置在第二光斑与探测器之间的光学元件；

图8示出另一实施例，在该实施例中，探测器还满足孔板功能。

具体实施方式

图1示出基于激光诱导的白炽灯(LII)的测量原理。高强度的激光10照射到颗粒12上。激光10的强度非常高，使得激光10的由颗粒12吸收的能量将颗粒12加热到几千摄氏度上。作为加热的结果，颗粒12自发地并且基本上没有优选方向地发射热辐射形式的显著的辐射14，在下文中也将这种显著的辐射称为LII光。因此，以热辐射形式发射的辐射14的一部分也以与入射的激光10相反的方向发射。

图2示意性地示出颗粒传感器16的原理性结构。颗粒传感器16在此具有CW激光器模块18(CW：continuous wave，连续波)，该CW激光器模块的优选平行的激光10借助至少一个第一聚焦光学元件20聚焦到非常小的第一光斑22上，该第一聚焦光学元件布置在CW激光器模块18的射束路径中。第一聚焦光学元件20优选是第一透镜24。激光10的强度仅在第一光斑22的体积内达到对于LII所需的高值。本发明不局限于使用CW激光器。也能够想到使用脉冲激光器。

第一光斑22的尺寸处于几微米的范围内、尤其至多200μm的范围内，使得无论是通过激光诱导的白炽灯还是通过化学反应(尤其氧化)都激励穿过第一光斑22的颗粒发射可分析处理的辐射功率。其结果是，可以假设第一光斑22中始终存在至多一个颗粒12，并且颗粒传感器16的瞬时测量信号来自该至多一个颗粒12。测量信号由探测器26产生，探测器如此布置在颗粒传感器16中，使得探测器探测从穿过第一光斑22的颗粒12出射的辐射14(尤其热辐射)。为此，探测器优选具有至少一个光电二极管26.1。

完全能够实现对激光器模块18的激光器的调制、接通或关断(占空比<100％)。然而仍优选的是，激光器模块18的激光器是CW激光器。这使得能够使用成本有利的半导体激光元件(激光二极管)，这使得整个颗粒传感器16更便宜，并且大幅简化激光器模块18的操控和测量信号的分析处理。但也不排除使用脉冲激光器。

图3示出根据本发明的颗粒传感器16的一个有利实施例，颗粒传感器16适用于燃烧过程的废气中的烟尘颗粒传感器。

颗粒传感器16具有第一部分16.1和第二部分16.2，该第一部分设置成暴露在测量气体中，该第二部分不暴露在测量气体中，该第二部分包括颗粒传感器16的光学部件。这两个部分通过对于测量气体无法穿透的分隔壁16.3分隔开。在分隔壁中，在激光10的射束路径中安装有窗口34，该窗口对于激光10以及对于从第一光斑22出射的辐射都是可穿透的。

颗粒传感器16的第一部分16.1具有由外部保护管28和内部保护管30构成的装置。这两个保护管28、30优选具有通常的圆柱形状或棱柱形状。圆柱形状的底面优选为圆形、椭圆形或多边形。圆柱优选同轴地布置，其中，圆柱的轴线横向于废气流32取向。内部保护管30在轴线的方向上突出超过外部保护管28进入到流动的废气32中。在两个保护管28、30的背向流动的废气的端部处，外部保护管28突出超过内部保护管30。外部保护管28的净宽度优选远大于内部保护管30的外直径，使得在两个保护管28、30之间产生第一流动截面。内部保护管30的净宽度形成第二流动截面。

这种几何形状导致：废气32经由第一流动截面进入到两个保护管28、30的装置中，然后该废气在保护管28、30的背向废气32的端部处改变其方向，进入到内部保护管30中，并被流动的废气32从内部保护管中吸出。在此，在内部保护管30中产生层流。由保护管28、30构成的装置与颗粒传感器16一起横向于废气流地固定在排气管处或排气管中。颗粒传感器的这种第一部分16.1是一个优选实施例的组成部分。然而，其特征不是本发明关键性的特征。根据本发明的关键性特征是颗粒传感器16的第二部分16.2的组成部分。

第二部分16.2具有激光器模块18、光学设备36和探测器26。

图4示出光学设备36结合激光器模块18与探测器26的实施例，即颗粒传感器16的第二部分16.2的实施例。光学设备36尤其具有分束器38和第一聚焦光学元件20。激光器模块18的激光10通过分束器38(例如可以是二向色镜或分束立方体)和第一聚焦光学元件20聚焦到第一光斑22中。第一聚焦光学元件20优选是透镜24。穿过第一光斑的颗粒12被激光加热并因此发射热辐射。颗粒12由于其较小的尺寸而能够被视为点光源。

第一光斑22处于内部保护管30内部。在该第一光斑22处，激光强度足够高，以便将借助废气32运输的烟尘颗粒12加热到几千摄氏度上，使得被加热的颗粒12以热辐射的形式发射显著的辐射14。辐射14例如处于近红外光谱和可见光谱范围内，而本发明不局限于来自该光谱范围的辐射14。

以热辐射形式发射的该非定向辐射14的一部分照射到第一聚焦光学元件20上，并且通过分束器38传播至探测器26，其中，通过第一聚焦光学元件20将该部分聚焦到第二光斑40上。在图4的实施例中，第二光斑40处于第一聚焦光学元件20的焦点处，或相反地，该焦点处于第二光斑40处。与图4的特殊实施例分开适用的是，第二光斑40处于光学设备36的焦点处，或者相反地，光学设备36的焦点处于第二光斑40处。

探测器26如此布置在从分束器38出射的辐射14的射束路径中，使得探测器的辐射敏感的面处于第二光斑40处，或者处于聚焦到第二光斑40上的辐射14在第二光斑40之后的射束路径中。在图4所示的实施例中，探测器26处于辐射14在第二光斑40之后的射束路径中。在所示的实施例中，第二光斑40处于孔板42的开口处，使得探测器26仅记录以下辐射14：该辐射穿过开口照射到探测器的辐射敏感的面上。

通过孔板42阻挡如下辐射14：该辐射来自位于第一光斑22之前、之后、右边、左边、之上或之下的区域，因为该辐射被光学设备36定向到孔板42的边缘区域上，该边缘区域位于孔板42的开口旁边并且对于辐射14不可穿透。来自这些区域的辐射14例如是周围环境的热干扰辐射，或者是在边缘处穿过第一光斑22的颗粒的信号。因此，热辐射的这些部分没有到达探测器26，因此不会使测量信号失真。

因此得到显著改善的信噪比(SNR)。相反，对于来自第一光斑22的热辐射的情况则不同，该热辐射被光学设备准确地定向到孔板开口上。如果孔板直径不低于确定的最小尺寸，则该热辐射可以完全穿过孔板。在这一点上应注意，也可以选择小于最小尺寸的直径。在这种情况下，所预期的探测信号大幅降低。对于所使用的孔板，既可以使用具有固定直径的孔板，也可以使用具有能够可变地调节的直径的孔板。后者使得能够在很宽的范围内调节滤光效果。

分束器38在光学设备36中实现特别重要的优点：只需要一个至废气32的光学入口，因为使用相同的光学器件(尤其相同的第一聚焦光学元件20)来产生第一光斑22和检测从颗粒12出射的辐射14。

废气32是测量气体的一个示例。测量气体也可以是其他气体或气体混合物(例如室内空气)。

图5示出颗粒传感器16的第二部分16.2的第二实施例。第二实施例与第一实施例的不同之处首先在于，光学设备36借助碰撞的激光10照射分束器38。在该实施例中，光学设备36具有另外的光学元件44，该另外的光学元件在激光10的射束路径中布置在激光器模块18与分束器38之间，该另外的光学元件设置用于使从激光器模块18出射的激光10平行化，并且使其定向到分束器38上。该另外的光学元件44优选是透镜46。

借助另外的光学元件44使从激光器模块18出射的激光10平行化，并且经由分束器38传播至第一聚焦光学元件20。第一聚焦光学元件20将激光10聚焦到第一光斑22中。从第一光斑22中的被加热的颗粒出射的辐射14在此也通过分束器38被定向至引导至探测器26的射束路径中。

为了产生第二光斑40，光学设备36在该实施例中具有第二聚焦光学元件48，该第二聚焦光学元件布置在从分束器38出射的辐射14的射束路径中，第二聚焦光学元件设置用于将从分束器入射的辐射14聚焦到第二光斑40中。第二聚焦光学元件48优选是透镜50。

在分束器38与探测器26之间、尤其在分束器38与第二聚焦光学元件48之间可以布置有波长选择光学滤波器52，相比于从光斑22出射的辐射14，该波长选择光学滤波器对于激光10的可穿透性更低。以这种方式，可以滤除激励激光器(例如405N)的可能的杂散光。然后，借助第二聚焦光学元件48将如此滤波的辐射14聚焦到第二光斑40中。这种波长选择光学滤波器52可以与所有实施例进行组合。

也可以借助不完全平行或不平行的激光射束来构建该方案。这在图3中示出。图6示出颗粒传感器16的第二部分16.2的另一实施例，第二部分以不完全平行的射束路径工作。该另一实施例具有光学设备36，该光学设备以不完全平行取向的射束路径工作。布置在激光器模块18与分束器38之间的另外的光学元件44使激光10的张角减小，而在此激光10无须完全平行地取向。第一聚焦光学元件20将从分束器38出射的激光10聚焦到第一光斑22中，并且将从第一光斑22入射的辐射14定向到分束器38上。在此，分束器减小入射的辐射14的张角。分束器38将从第一聚焦光学元件20入射的辐射14定向到第二聚焦光学元件48上。第二聚焦光学元件48将从分束器38入射的热辐射定向到第二光斑40中。

类似于图4，在图7中示出颗粒传感器16的第二部分16.2的一个实施例，该第二部分以不完全平行化的射束路径工作。在图7所示的实施例中，在第二光斑40之后的射束路径中(即在孔板与探测器26之间)，在辐射14的射束路径中布置有第三光学元件53。在辐射14的另外的射束路径中布置有第四光学元件54，该第四光学元件将从第三光学元件53入射的辐射14聚焦到探测器26上。两个光学元件53和54优选实现为透镜。第三光学元件53重新使从第二光斑40出射的辐射14平行化，而第四光学元件54最终将辐射14聚焦在探测器26上，该探测器在整体上布置在孔板的很后面。

因此，在附图中示出的实施例在总体上示出，光学设备可以仅由一个、两个或者两个以上的聚焦光学元件(例如透镜或反光镜)构造。

图8示出另一实施例。该实施例在其平行化的射束路径方面在很大程度上相应于图5中的实施例。该实施例与目前描述的所有实施例的区别在于，第二光斑40在此不受孔板的限界。替代地，探测器26直接布置在第二光斑40处或者如此布置，使得第二光斑40处于辐射敏感的探测器面上，并且通过该探测器面限界第二光斑。在这种情况下，辐射敏感的探测器面具有孔板的功能。未照射到辐射敏感的探测器面上的热辐射对测量信号不做出贡献并且以这种方式在空间上被滤除。为了进行高效的信号滤波，辐射敏感的探测器面必须相应地小。这种构型能够与在此示出的所有实施例进行组合。此外，如下结构也是可能的：其中，激光器模块18与探测器26的位置互换。于是，分束器38或二向色镜则必须相应地具有相反的功能性。然后，分束器或二向色镜对于激励激光10具有全反射性，并且对于形成LII信号的热辐射具有全透射性。

Claims (16)

1.一种颗粒传感器(16)，所述颗粒传感器具有激光器模块(18)和探测器(26)，所述激光器模块具有激光器，所述探测器设置用于探测热辐射(14)，其特征在于，所述颗粒传感器(16)具有光学设备(36)，所述光学设备设置用于将从所述激光器模块(18)出射的激光聚焦到第一光斑(22)中，并且所述光学设备设置用于将从所述第一光斑(22)出射的热辐射(14)聚焦到第二光斑(40)中，其中，所述探测器(26)的辐射敏感的面处于所述第二光斑(40)中或者处于聚焦到所述第二光斑(40)上的所述热辐射(14)的在所述第二光斑(40)之后的射束路径中。

2.根据权利要求1所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，所述光学设备(36)具有分束器(38)和第一聚焦光学元件(20)，其中，所述分束器(38)在所述激光(10)的射束路径中布置在所述激光器模块(18)与所述第一聚焦光学元件(20)之间。

3.根据权利要求2所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，所述第一聚焦光学元件(20)设置用于将从所述第一光斑(22)出射的热辐射(14)定向到所述分束器(38)上，并且所述探测器(26)布置在所述热辐射(14)的从所述分束器(38)出射的射束路径中。

4.根据权利要求3所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，所述第一光斑(22)处于所述第一聚焦光学元件(20)的第一焦点中，并且所述第二光斑(40)处于所述第一聚焦光学元件(20)的第二焦点中。

5.根据权利要求4所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，所述光学设备(36)具有第二聚焦光学元件(48)，其中，所述第二聚焦光学元件(48)布置在所述热辐射(14)的从所述分束器(38)出射的射束路径中，所述第二聚焦光学元件设置用于将从所述分束器(38)入射的热辐射(14)聚焦到所述第二光斑(40)中。

6.根据权利要求5所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，在从所述分束器(38)出射的所述热辐射(14)的射束路径中，在所述分束器(38)与所述第二聚焦光学元件(48)之间布置有波长选择光学滤波器(52)，相比于对于从所述第一光斑(22)出射的热辐射(14)，所述波长选择光学滤波器(52)对于所述激光(10)的可穿透性更低。

7.根据以上权利要求以及权利要求1的替代方案中任一项所述的颗粒传感器(16)，在所述颗粒传感器中，所述探测器(26)的辐射敏感的面处于聚焦到所述第二光斑(40)上的所述热辐射(14)的在所述第二光斑(40)之后的射束路径中，其特征在于，所述第二光斑(40)处于孔板(42)的开口中，所述孔板在所述热辐射的射束路径中布置在所述分束器与所述探测器之间。

8.根据权利要求7所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，在所述热辐射(14)的射束路径中，在所述孔板(42)与所述探测器(26)之间布置有第三光学元件(53)，所述第三光学元件使从孔板开口出射的热辐射(14)平行化，并且在所述热辐射(14)的另外的射束路径中布置有第四光学元件(54)，所述第四光学元件(54)将由所述第三光学元件(53)平行化的热辐射(14)聚焦到所述探测器(26)上。

9.根据以上权利要求中任一项所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，所述光学设备(36)具有另外的光学元件(44)，所述另外的光学元件在所述激光(10)的射束路径中布置在所述激光器模块(18)与所述分束器(38)之间，所述另外的光学元件设置用于使从所述激光器模块(18)出射的激光(10)平行化并且定向到所述分束器(38)上。

10.根据以上权利要求中任一项所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，所述激光器是半导体激光器元件、尤其激光二极管。

11.根据权利要求2至6中任一项所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，所述分束器(38)是偏振分束器，并且所述偏振分束器如此取向，使得所述偏振分束器对于入射的、具有预确定的偏振方向的激光(10)能够被最大程度地穿透。

12.根据权利要求11所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，所述分束器(38)是二向色镜。所述偏振分束器如此取向，使得所述偏振分束器对于入射的具有预确定的偏振方向的激光(10)能够被最大程度地穿透。

13.根据以上权利要求中任一项所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，所述激光器模块(18)设置用于发射具有低于500nm、尤其低于405nm、450nm或465nm的波长的激光(10)，并且所述波长选择光学滤波器(52)如此实现，使得所述波长选择光学滤波器削弱或者甚至阻挡具有低于500nm的波长的光。

14.根据以上权利要求中任一项所述的颗粒传感器(16)，其特征在于第一部分(16.2)和第二部分(16.2)，所述第一部分设置成暴露在测量气体中，所述第二部分不暴露在所述测量气体中，所述第二部分包括所述颗粒传感器(16)的光学部件，其中，这两个部分通过对于所述测量气体无法穿透的分隔壁(16.3)分隔开。

15.根据权利要求14所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，在所述激光(10)的射束路径中，在所述分隔壁中安装有窗口(34)，所述窗口对于所述激光(10)以及对于从所述第一光斑(22)出射的辐射(14)都能够穿透。

16.根据权利要求14或15所述的颗粒传感器(16)，其特征在于，所述颗粒传感器具有由外部保护管(28)和内部保护管(30)构成的装置，所述外部保护管和所述内部保护管都具有通常的圆柱形状或棱柱形状，所述保护管同轴地布置，其中，所述圆柱形状或棱柱形状的轴线平行于所述激光(10)的入射方向取向，所述第一光斑(22)处于所述内部保护管(30)内，所述外部保护管(28)在其面向所述激光器模块(18)的端部处突出超过所述内部保护管(30)，并且所述内部保护管(30)在相反的端部处突出超过所述外部保护管(28)。

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