DE10135278A1 - Procedure to detect irradiation intensity and radial density in UV measurements - Google Patents
Procedure to detect irradiation intensity and radial density in UV measurementsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung von Bestrahlungsstärken und Strahldichten in der UV-Messtechnik, bei dem mit einem Sensor ein elektrisches Signal erzeugt und in einer Auswerteeinheit verarbeitet wird.The invention relates to a method and an arrangement for measuring Irradiance and radiance in UV measurement technology, in which generates an electrical signal to a sensor and in an evaluation unit is processed.
In der UV-Messtechnik ist es bekannt, zur Messung von Bestrahlungsstärken und Strahldichten Sensoren mit einer Spannungs- oder Stromschnittstelle zu verwenden. It is known in UV measurement technology to measure irradiance levels and radiance sensors with a voltage or current interface use.
Nach DE 196 22 074 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung von UV-Strahlung in Bräunungsgeräten bekannt, bei dem ein relatives Spektrum der Lichtquelle aufgezeichnet wird, wobei mit einem Sensor eine örtliche Intensitätsverteilung der UV-Strahlung auf dem Bräunungsgerät gemessen wird, ein ortsunabhängiges, absolutes Spektrum aus dem relativen Spektrum und der örtlichen Intensitätsverteilung berechnet wird und das berechnete, ortsunabhängige absolute Spektrum rechnerisch mit einer Erythem-Funktion gewichtet wird.According to DE 196 22 074 is a method and a device for measurement known from UV radiation in tanning devices, in which a relative spectrum the light source is recorded, with a sensor a local Intensity distribution of UV radiation is measured on the tanning device, a location-independent, absolute spectrum from the relative spectrum and the local intensity distribution is calculated and the calculated, location-independent absolute spectrum arithmetically with an erythema function is weighted.
Um absolute Messungen in mW/cm2 durchführen zu können, ist es erforderlich, den Sensor auf den Endwert der zugehörigen Schnittstelle zu kalibrieren. Hierzu sind je nach Anwendung eine Vielzahl verschieden geeichter Sensoren bzw. Strom- und Spannungsschnittstellen erforderlich. Dabei ist besonders nachteilig, dass diese Standardschnittstellen es nicht erlauben, den gesamten linearen Bereich des Sensors zu übertragen. Als Sensoren werden hierfür Si- oder SiC-Fotodioden verwendet.In order to be able to carry out absolute measurements in mW / cm 2 , it is necessary to calibrate the sensor to the final value of the associated interface. Depending on the application, a large number of differently calibrated sensors or current and voltage interfaces are required for this. It is particularly disadvantageous that these standard interfaces do not allow the entire linear range of the sensor to be transmitted. Si or SiC photodiodes are used as sensors for this.
Die im Stand der Technik bekannten Methoden zur Erfassung von
UV-Bestrahlungsstärken und -Strahldichten weisen insbesondere folgende
Nachteile auf
The methods known in the prior art for detecting UV irradiance and radiance have the following disadvantages in particular
- 1. Es kann nur ein Teil des linearen Arbeitsbereiches der Empfängerdiode ausgenutzt werden.1. It can only be part of the linear working range of the receiver diode be exploited.
- 2. Es lassen sich bei der Endwertkalibrierung nur feste Endwerte realisieren.2. Only final values can be realized in the final value calibration.
- 3. Für jeden ständige Anwendungsfall ist eine gesonderte Kalibrierung von Sensoren erforderlich, so dass ein hoher Material- und Kostenaufwand für die Lagerhaltung entsteht.3. A separate calibration is required for each permanent application Sensors required, so that a high cost of materials and costs for warehousing arises.
- 4. Das angeschlossene Auswerte- und Anzeigesystem muss an die Sensorendwerte angepasst werden.4. The connected evaluation and display system must be connected to the Sensor end values can be adjusted.
- 5. Das System weist eine hohe Störanfälligkeit auf.5. The system has a high susceptibility to faults.
- 6. Es lassen sich nur kurze Kabellängen realisieren.6. Only short cable lengths can be implemented.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der ein großer Arbeitsbereich des Sensors mit hoher Genauigkeit erfasst wird und das nur einen geringen Aufwand erfordert.The invention has for its object a method and an arrangement of the type mentioned at the beginning, with which a large working area of the Sensor is detected with high accuracy and that with little effort requires.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren, welches die in Anspruch 1 und mit einer Anordnung, welche die in Anspruch 2 angegebenen Merkmale enthält, gelöst.According to the invention, the object is achieved by a method which the in Claim 1 and with an arrangement which specified in claim 2 Features contains, solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements are specified in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus.
Hierzu zählen insbesondere:
The solution according to the invention is characterized by a number of advantages. These include in particular:
- - Es erfolgt eine digitale Übertragung der Signale, - The signals are digitally transmitted,
- - Der Messverstärker kann in den Sensor oder direkt am Sensor integriert werden,- The measuring amplifier can be integrated in the sensor or directly on the sensor become,
- - der Messverstärker kann umschaltbar ausgeführt werden, so dass der gesamte lineare Arbeitsbereich der Fotodiode überdeckt werden kann.- The measuring amplifier can be made switchable, so that the entire linear working area of the photodiode can be covered.
- - Zur Signalwandlung und Aufbereitung können AD-Wandler und Mikroprozessor integriert werden.- For converting signals and processing, AD converters and Microprocessor to be integrated.
- - Es kann eine Standardschnittstelle verwendet werden, z. B. RS 485, RS 232, RS 422 oder Feldbussysteme.- A standard interface can be used, e.g. B. RS 485, RS 232, RS 422 or fieldbus systems.
- - Es ist möglich, nicht flüchtige Speicher zum Speichern von Kalibrierwerten zu integrieren.- It is possible to add non-volatile memories for storing calibration values integrate.
- - Zum Betrieb der Anordnung kann eine geeignete Software erstellt werden.- Suitable software can be created to operate the arrangement.
- - Die gemessenen Bestrahlungswerte können in geeigneten Protokollen (z. B. ASCII) ausgegeben werden.- The measured radiation values can be recorded in suitable protocols (e.g. ASCII) are output.
- - Es ist nur eine Kalibrierung für alle Sensoren erforderlich.- Only one calibration is required for all sensors.
- - Eine größere Anzahl von Sensoren lassen sich parallel schalten.- A larger number of sensors can be connected in parallel.
- - Die Digitalschnittstelle gewährleistet ein hohe Störfestigkeit.- The digital interface ensures high immunity to interference.
- - Es ist möglich einen Sensor für alle Anwendungsfälle zu verwenden, so dass keine Sensorvariationen erforderlich sind.- It is possible to use one sensor for all applications, so that no sensor variations are required.
- - Da kein zu störendes Signal das Sensorgehäuse verlässt, besteht eine hohe Analogstörfestigkeit.- Since no signal to be disturbed leaves the sensor housing, there is a high one Analogstörfestigkeit.
- - Es wird keinerlei Anpassung für Nachfolgesysteme benötigt.- No adaptation is required for successor systems.
- - Der Abgleich des Sensors ist in einfacher Weise mittels Computer möglich und kann gegebenenfalls auch automatisiert erfolgen.- The adjustment of the sensor is easily possible using a computer and can optionally also be automated.
Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing:
Fig. 1 die Schaltungsanordnung des Sensors und Fig. 1 shows the circuit arrangement of the sensor and
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit mehreren Sensoren. Fig. 2 is a schematic representation of an arrangement with several sensors.
Wie aus den Fig. 1 ersichtlich ist, wird im Sensor ein von der Fotodiode FD erzeugtes Signal mittels eines I/U-Wandlers I/U mit variabler Verstärkung verstärkt und gewandelt. Durch einen Analog-Digital-Wandler ADW wird das Signal in die digitale Ebene überführt und hier entsprechend der Kalibrierung sowie der eingestellten Verstärkung im Mikroprozessor µPC verarbeitet und schließlich in die entsprechende Protokollform gebracht. Der Sensor ist mit einem Bussystem verbunden, an dem ein angeschlossenes Gerät über die Schnittstelle SS (z. B. RS 485) die ermittelten Daten anfordern kann. Die variable Verstärkung des I/U-Wandlers sichert einen Betrieb des Analog-Didital-Wandlers ADW immer im optimalen Arbeitsbereich, was höchste Genauigkeit gewährleistet. Der angeschlossene EEPROM dient der Speicherung von Kalibrierdaten, Seriennummern, Produktionsdaten, Qualitätsdaten, Adresse etc.As can be seen from FIG. 1, a signal generated by the photodiode FD is amplified and converted in the sensor by means of an I / U converter I / U with variable gain. The signal is transferred to the digital level by an analog-digital converter ADW and processed here according to the calibration and the set gain in the microprocessor µPC and finally brought into the appropriate protocol form. The sensor is connected to a bus system on which a connected device can request the determined data via the SS interface (e.g. RS 485). The variable amplification of the I / U converter ensures that the ADW analog-didital converter is always operating in the optimum working range, which ensures maximum accuracy. The connected EEPROM is used to store calibration data, serial numbers, production data, quality data, address etc.
Fig. 2 erläutert ein Beispiel für eine Komplettanlage, bei der eine Vielzahl von Sensoren S1 . . . Sn parallel geschaltet sind, wobei für jeden Sensor eine Adresse einstellbar ist. Die Sensoren S1 . . . Sn überwachen im dargestellten Beispiel eine Anlage, bei der die Durchflussmenge einer strömenden Flüssigkeit mit einem inkrementalen Durchflussmesser IDM erfasst und ihr Zustand mit Hilfe der Sensoren S1 . . . Sn erfasst und ausgewertet wird. Hierzu wirken diese mit einer Überwachungseinheit ÜE zusammen. Die einzelnen Elemente sind über die Datenleitungen A und B bzw. RXD, TXD sowie die Stromversorgungsleitungen Un und M miteinder gekoppelt und können mit einer Anzeigeeinrichtung A einer speicherprogrammierbaren Steuerung SPS, dem Personalcomputer PC und der Steuerung St verbunden werden. FIG. 2 explains an example of a complete system in which a large number of sensors S 1 . , , S n are connected in parallel, an address being adjustable for each sensor. The sensors S 1 . , , In the example shown, S n monitor a system in which the flow rate of a flowing liquid is measured with an incremental flow meter IDM and its state with the aid of sensors S 1 . , , S n is recorded and evaluated. For this purpose, they interact with a monitoring unit ÜE. The individual elements are coupled via the data lines A and B or RXD, TXD and the power supply lines U n and M and can be connected to a display device A of a programmable logic controller PLC, the personal computer PC and the controller St.
FD Fotodiode
I/U I/U-Wandler
ADW Analog-Digital-Wandler
µPC Mikroprozessor
SS Schnittstelle
V Verstärker
IDM inkrementaler Durchflussmesser
SPS Speicherprogrammsystem
PC Personalcomputer
TXD Sendeleitung
RXD Empfangsleitung
Un FD photodiode
I / UI / U converter
ADW analog-to-digital converter
µPC microprocessor
SS interface
V amplifier
IDM incremental flow meter
PLC memory program system
PC personal computer
TXD transmission line
RXD receive line
U n
Betriebsspannungsleitung
M Masseleitung
ÜE Überwachungseinheit
A Anzeige
St Steuerung
S1 Operating voltage line
M ground line
ÜE monitoring unit
A display
St control
S 1
. . . Sn , , , S n
Sensoren
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