用于檢測溶液濃度的裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種用于檢測溶液濃度的裝置。具體而言，在本文中描述了一種用于檢測在溶液中的給定成分的濃度，優選地檢測與水的溶液中的尿素的濃度的裝置，包括：用于發射輻射的器件(2)；用于接收輻射的至少一個器件(4)，其預先布置為用于確定前述輻射的至少一個特性；和光導向件(6)，其預先布置為用于將前述發射器件光學地連接至前述接收器件，其中，前述光導向件(6)具有至少一個表面，該至少一個表面與前述溶液接觸，以便確定前述傳播介質與前述溶液之間的分界面。裝置還包括控制器件(100)，該控制器件(100)構造成用于獲得指示前述溶液中的前述化合物的濃度的值，該值作為來自前述接收器件的信號的函數。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于檢測溶液濃度、優選地為在與水的溶液中的尿素濃度的裝置。
技術介紹
如所知，在本領域中存在設計為減少氧化氮排放的裝置，其包括催化系統，在該催化系統中，尿素溶液注入由廢氣穿過的隔間中，該尿素溶液熱離解以便釋放氨，氨與氧化氮結合以便減少它們并獲得自由的氮和水。該催化系統稱作選擇性催化還原(SCR)。所討論的該系統對所使用的尿素和水溶液中的尿素濃度值進行控制，以便適當地校準其自身的操作模式。具體而言，作為濃度值的函數，該系統改變注入反應室中的溶液的流速。此外，該系統核查濃度值保持在預定范圍內，以便保證該系統自身的正確的操作。前述導致需要在車輛上安裝傳感器裝置，該傳感器裝置設計為確定溶液中的尿素濃度。在所討論的
中，還感受到需要能夠在車輛上核實用于上面提及的催化系統的溶液有效地包含尿素。實際上已注意到以下風險：其他液體與所討論的溶液意外地混合，諸如例如發動機冷卻劑或柴油。在冷卻劑循環系統中的泄漏的情況下，冷卻液可與包含溶液的儲存器內的水和尿素溶液混合，該溶液在車輛發動機的啟動期間由冷卻液加熱。同樣，在儲存器位于柴油箱附近的情況下，柴油可被錯誤地引入尿素和水的溶液的儲存器中。外來液體的存在的另一原因是由欺騙性動作描述的，該動作由此代替尿素和水的溶液，供應具有低得多的成本的一些其他類型的液體(不管是否是代用品)。
技術實現思路
專利技術的目的在所討論的
中，本專利技術的目的為提供一種傳感器裝置，其將能夠滿足前述要求中的一個或更多個，并且同時將呈現精確且可靠的操作。上述目的由于呈現在所附權利要求中說明的特性的傳感器裝置而實現。權利要求形成與本專利技術相關地在本文中提供的技術教導的整體部分。附圖說明根據參照附圖的隨后的描述，本專利技術的更多特性和優點將清楚地顯現，附圖是作為非限制性實例而提供的，并且在附圖其中：- 圖1是在本文中描述的裝置的實施例的透視圖；- 圖2是圖1的裝置的分解透視圖；- 圖3是在本文中描述的傳感器裝置的第二實施例的分解透視圖；- 圖4是包括控制器件的圖1的裝置的示意圖，該裝置裝備有該控制器件；- 圖5是用實驗方法獲得的尿素和水的溶液的特性圖，其標繪出在尿素的濃度改變時，本文中描述的裝置中的輻射強度損失；并且- 圖6是與圖5相似的用于水和氯化鈉的溶液的圖。具體實施方式在隨后的描述中，例示出了各種具體細節，其旨在提供實施例的深入理解。可在沒有具體細節中的一個或更多個的情況下，或通過其他方法、成分或材料等情況下獲得該實施例。在其它情況下，未詳細地示出或描述已知的結構、材料或操作，以便實施例的各種方面將不會難以理解。在本文中使用的引用僅是出于便利的原因而提供的，并因此不限定保護的范圍或實施例的范疇。本專利技術涉及一種裝置，其用于檢測溶液的濃度，優選地為與水的溶液中的尿素的濃度。水中尿素的濃度的測量構成優選的應用，本申請人已經為該優選的應用開發了所討論的新裝置。在任何情況下，本申請人已經發現，如將在下文中所討論的，在本文中描述的裝置可在任何速率下用于測量其他溶液的濃度。在各種實施例中，如在圖1至4中示出的實施例中，在附圖中通過標號10指出的傳感器裝置包括光輻射的發射器2、用于接收光輻射的至少一個器件4、和將接收器件光學地聯接至發射器的傳播介質或光導向件6。如將在之后更詳細地看到的，傳播介質構造為以便呈現至少一個表面，該至少一個表面在裝置的操作期間保持浸在待測量濃度的溶液中。傳播介質與溶液之間的分界面(其以傳播介質的折射率和溶液的折射率為特征)與裝置的其他參數一起確定穿過傳播介質10的光輻射的量和相反地分散在溶液內的輻射的量。圖4示意地例示出了在本文中描述的裝置的構造。現在應當注意到的是，本申請人已發現，至少在包括0％和50％之間的水中的尿素的濃度的范圍內(本文中描述的傳感器裝置的使用條件無疑落在該范圍內)，水中的尿素溶液的折射率值線性地取決于溶液中的尿素濃度值。由此可見，尿素濃度值可從溶液的折射率值直接導出。在本文中描述的裝置的框架中，由于傳播介質與溶液之間的分界面，溶液的折射率與輻射的強度損失相關。該損失可基于由接收器件檢測的強度值來計算。因此，可作為由接收器件檢測的強度值的函數而導出被測量的溶液中的尿素濃度值。依據前述，在本文中描述的裝置因而包括控制器件100，控制器件100構造為用于獲得如下值，該值作為來自接收器件的信號的函數指示尿素的濃度。在各種實施例中，控制單元構造成用于基于來自接收器件的信號而獲得指示前述強度損失的值。在各種實施例中，如在所例示出的一個實施例中，控制器件包括計算模塊102，該計算模塊102設計為通過用實驗方法導出的數學函數從強度損失值開始確定尿素濃度值。在各種實施例中，控制單元包括儲存模塊，該儲存模塊包含一個或更多個映射，這些映射也是用實驗方法導出的，代表強度損失值與尿素濃度值之間的匹配，并且控制單元構造成用于基于前述映射獲得與給定的強度損失值對應的濃度值。前述函數或前述映射相關地設置在傳播介質中發生的強度損失值與測得的溶液中的尿素濃度值。優選地，它們是在裝置的校準過程期間用實驗方法獲得的。根據優選實施例，作為第一步驟，校準過程設想獲得在傳播介質為空氣的條件下穿過傳播介質的輻射的強度損失值。這允許確定裝置內在的損失，即，基本由光學纖維的幾何形狀和由與其直接地關聯的各種參數導致的損失。接著，該過程設想對于一系列條件，在傳播介質浸在溶液中的情況下獲得強度損失的值，這些條件關于溶液中的尿素濃度值而彼此不同(例如，分別對于0％、32.5％、50％的濃度)。基于采集的數據，有可能推導出實驗規律，即，在校準的具體裝置中將測得的強度損失與溶液中的尿素濃度聯系起來的函數。應當注意的是，在例示出的實施例的實例中，該規律是線性類型的。如在上面已看到的，控制單元使用以期望的方式獲得的函數和/或值的對應映射，以基于由接收器件接收的信號而獲得與所獲得的強度損失的值對應的尿素濃度值。如在開始提到的，導出的濃度值由計算系統的控制單元用在輸入處，以用于校準系統的操作模式。在各種優選實施例中，如在例示出的一個實施例中，控制單元還構造成用于將發現的濃度值與最大參考值和最小參考值比較，并且用于在發現的值落在由兩個參考值限定的范圍外的情況下識別警報狀態。清楚的是，為了確定尿素濃度值，控制器件還可使用從來自接收器件的信號直接地導出的強度的值，而不獲得在傳播介質中發生的強度損失，從而將該強度值考慮為上述損失的間接指示；為了這樣做，清楚的是，假定由發射器發射的輻射的強度在時間上保持恒定，否則實現設計為將強度保持為實際上恒定的器件。如從前述所顯現的，在本文中描述的裝置因而能夠確定水中的尿素的濃度，并且此外能夠核實其是否在本說明書的開始處提及的期望的操作范圍內。此外，為了能夠以信號告知被測量的溶液中的污染物(尤其是不可混合污染物)的存在，裝置的控制器件還可構造為以便能夠檢測由接收器件接收的信號的穩定的和突然的變化，或者在任何情況下，能夠檢測基于前述信號由控制器件處理的值的如下變化，這些變化代表因光學纖維事實上已由污染物覆蓋(因而改變了纖維與溶液之間的分界面的光學特性)而引起的，在纖維中發生的光強度的損失的急劇的和非漸進的變化。控制器件還構造成用于作為前述檢測的結果而指示警報狀態。現在應當注意到的是，本申請人還本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于檢測溶液中給定成分的濃度，優選地檢測與水的溶液中的尿素的濃度的裝置，包括：用于發射輻射的器件(2)；用于接收輻射的至少一個器件(4)，其預先布置為用于確定所述輻射的至少一個特性；和光導向件(6)，其預先布置為用于將所述發射器件光學地連接至所述接收器件，其中，所述光導向件(6)具有至少一個表面，所述至少一個表面與所述溶液接觸，以便確定所述光導向件與所述溶液之間的分界面，其中，所述裝置包括控制器件(100)，所述控制器件(100)構造成用于獲得指示所述溶液中的所述成分的濃度的值，該值作為來自所述接收器件的信號的函數。

【技術特征摘要】
2014.09.24 EP 14186120.31. 一種用于檢測溶液中給定成分的濃度，優選地檢測與水的溶液中的尿素的濃度的裝置，包括：用于發射輻射的器件(2)；用于接收輻射的至少一個器件(4)，其預先布置為用于確定所述輻射的至少一個特性；和光導向件(6)，其預先布置為用于將所述發射器件光學地連接至所述接收器件，其中，所述光導向件(6)具有至少一個表面，所述至少一個表面與所述溶液接觸，以便確定所述光導向件與所述溶液之間的分界面，其中，所述裝置包括控制器件(100)，所述控制器件(100)構造成用于獲得指示所述溶液中的所述成分的濃度的值，該值作為來自所述接收器件的信號的函數。2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光導向件遵循以下發展形式：對于至少一個部分，具有給定的方向變化，以便將穿過所述光導向件的輻射的強度損失集中在所述部分中，其中，所述部分限定所述表面的與所述溶液接觸的至少局部，優選地，其中，所述光導向件具有大體U形的發展形式，并且其中，所述導向件的肘形部分限定所述表面的與所述溶液接觸的至少局部。3. 根據前述權利要求中的任一項所述的裝置，其特征在于，所述接收器件構造成用于檢測輻射強度值。4. 根據前述權利要求中的任一項所述的裝置，其特征在于，所述控制器件(100)構造成用于處理指示從來自所述接收器件(4)的信號導出的輻射強度的值，以便獲得指示濃度的所述值。5. 根據前述權利要求中的任一項所述的裝置，其特征在于，所述控制器件(100)構造成用于基于來自所述接收器件(4)的信號獲得指示穿過所述光導向件(6)的輻射的強度損失的值。6. 根據前述權利要求中的任一項所述的裝置，其特征在于，所述控制器件包括計算模塊(102)，所述計算模塊(102)設計為通過用實驗方法導出的數學函數，從通過由所述接收器件接收的信號導出的輻射強度值開始，確定指示所述成份的濃度的所述值，并且/或者其中，所述控制單元包括儲存模塊，所述儲存模塊包含用實驗方法導出的一個或更多個映射，所述映射代表濃度值與輻射強度值之間的匹配，并且其中，所述控制單元構造成用于基于從由所述接收器件接收的信號導出的輻射強度值，通過所述映射獲得指示濃度的所述值。7. 根據前述權利要求中的任一項所述的裝置，其特征在于，包括用于接收輻射的第二器件(22)，所述第二器件(22)預先布置為用于檢測不在所述光導向件中傳播的由所述發射器(2)發射的輻射。8. 根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第二接收器件(22)預先布置為用于檢測輻射強度值，并且其中，所述控制器件(100)構造成用于確定指示沿著所述光導向件(6)引導的由所述發射器(2)發射的輻射的強度的值，該值作為由所述第二接收器件接收的信號的函數。9. 根據權利要求8所述的裝置，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：O薩瓦托雷，
申請(專利權)人：力特意大利有限公司，
類型：發明
國別省市：意大利;IT