光度过程测量装置的制作方法
本发明涉及一种具有光度浸没式探头的光度过程测量装置，以及一种用于控制开关信号发生器的方法，该开关信号发生器用于产生用于驱动光度过程测量装置的电子反激式转换器的转换器开关的开关信号。
背景技术：
1、光度过程测量装置包括陆基控制单元和浸没到水池的水中的单独的光度浸没式探头。水池可以是用于控制饮用水或用于控制废水处理过程的过程步骤的水处理厂的一部分。de 10 2005 007 142 a1中公开了一种典型的光度浸没式探头，所述典型的光度浸没式探头包括光谱uv光源和相应的光度检测器，所述光度检测器检测至少两个波长，以光度法确定例如硝酸盐和亚硝酸盐的浓度。
2、uv光源优选为高压uv氙灯，所述高压uv氙灯例如每20ms以累积并存储在脉冲能量电容器中的高临时性电能点燃一次。典型的点火电压为900 v。浸没式探头包括探头电子设备，所述探头电子设备包括反激式转换器，所述反激式转换器以数个具有几伏的量子电压的充电电压量子逐步地增加脉冲能量电容器的电压，直到达到点火电压（例如，900 v）。
3、反激式转换器在具有实际探头供电电压的转换器供电电压端口与变压器之间设置有转换器开关。转换器开关由信号发生器驱动，所述信号发生器产生具有恒定开关频率并且具有恒定占空比的开关信号。变压器、占空比长度和开关频率被设计为确保不会超过用于将脉冲能量电容器完全充电至点火电压的完整充电循环的最大持续时间。在设计转换器时，例如，假设实际供电电压不会降至低于标称供电电压（例如，12.0v）的85%。
4、浸没式探头被供应有陆基控制单元的具有典型的标称操作电压电平（例如，12.0v）的供电电压。然而，由于过程测量装置的陆基控制单元通常布置在远处并且有时与光度浸没式探头相距高达100m的相对较大距离，因此陆基控制单元与光度浸没式探头之间的电压损失可能相当大并且也可能是波动的，使得在不利条件下，反激式转换器处的实际探头供电电压可能降至低于标称供电电压的85%。反激式转换器处的这种电压降通常不是问题，因为充电电压量子的数量会按比例自动增加以达到目标点火电压，但充电过程会相应延长。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种光度过程测量装置和一种以恒定充电程序控制光度过程测量装置的方法。
2、根据本发明，该目的通过具有装置权利要求1的特征的光度过程测量装置来解决，并且通过具有方法权利要求8的特征的用于控制光度过程测量装置的方法来解决。
3、根据本发明的光度过程测量装置包括持续地且完全地浸没水中的光度浸没式探头。该浸没式探头包括光度计闪光源，所述光度计闪光源用于提供具有连续光谱的光度光脉冲，优选地用于提供具有聚焦在紫外光谱上的光谱的光度光脉冲，以用于确定例如硝酸盐和亚硝酸盐的浓度。优选地，闪光源是高压氙灯，所述高压氙灯优选具有500v至1000v的点火电压。
4、浸没式探头包括用于存储电脉冲能量的脉冲能量电容器。浸没式探头包括脉冲点火开关，所述脉冲点火开关串联电布置在脉冲能量电容器和光度计闪光源之间。当脉冲点火开关闭合时，存储在脉冲能量电容器中的电能会流向光度计闪光源，从而产生具有连续频谱的光度光脉冲。在实践中，对脉冲能量电容器充电并引发（initiate）光度光脉冲的周期长度在10ms至100ms的范围内。
5、浸没式探头设置有电子反激式转换器，以用于以数个或多量的充电电压量子对脉冲能量电容器进行连续充电。反激式转换器在具有实际探头供电电压的转换器供电电压端口与变压器之间设置有转换器开关。浸没式探头设置有开关信号发生器，以用于用具有优选的恒定开关频率（例如，1khz至30khz）的开关信号驱动转换器开关。开关信号发生器包括标准占空比信号发生器，以用于以标准占空比值驱动转换器开关，所述标准占空比值可以是例如25µs，这例如对应于20khz的开关频率信号的一个周期的50%。脉冲能量电容器在开关信号的每个周期都充电有充电电压量子，并通常在1v至20v的范围内。充电电压量子基本上取决于占空比长度和探头供电电压。
6、开关信号发生器还包括升压占空比信号发生器，以用于在升压占空比信号发生器被激活时以升压占空比值交替地驱动转换器开关。升压占空比值高于/长于标准占空比值，并且例如比标准占空比值高10%至30%/长10%至30%。参考25µs的标准占空比值，则升压占空比值通常可以为28µs至30µs。
7、开关信号发生器设置有供电电压比较器和存储升压电压值的升压电压存储器。供电电压比较器连续比较转换器供电电压端口处的实际探头供电电压和升压电压存储器中所存储的升压电压值。如果供电电压比较器确定所供应的探头供电电压低于升压电压值，则开关信号发生器激活升压占空比信号发生器。只要探头供电电压等于或高于升压电压值，则标准占空比信号发生器就处于并保持激活。
8、升压电压值是仍然会确保脉冲能量电容器在最大充电时间间隔内完全充电的最小电压值，使得不影响光度测量的频率。即使探头供电电压降至低于升压电压值，也不会超过最大充电时间间隔。但是，如果探头供电电压高于升压电压值，则不得使用升压占空比值，以避免反激式转换器的变压器的过热和损坏。
9、优选地，开关信号发生器始终以恒定的开关频率在标准模式和升压模式下驱动转换器开关。恒定的开关频率在1khz至100khz的范围内。优选地，升压占空比值比标准占空比值高10%至40%。
10、浸没式探头包括存储点火电压值的点火电压存储器，所述点火电压值限定当点火开关闭合以使闪光源提供光度光脉冲时的脉冲能量电容器的电压。典型的点火电压值在900v的范围内，例如可以精确为900.0v。
11、优选地，光度浸没式探头包括电压比较器，所述电压比较器将实际电容器电压与所存储的点火电压值进行比较。优选地，电压比较器是快速且不需要任何处理器容量的模拟电子元件。优选地，点火电压存储器由施加到模拟电压比较器的恒定模拟参考电压源限定。如果已经发出一般脉冲命令，则闭合脉冲点火开关，并且只要实际电容器电压等于所存储的点火电压值，就引起光度光脉冲。
12、优选地，设置有用于控制光度浸没式探头的陆基控制单元。陆基控制单元为光度浸没式探头提供小于100v的供电电压，优选小于60v，并且通常为12v。陆基控制单元所提供的供电电压可以与陆基控制单元的电子器件的一般供电电压相同，其通常在5v至20v的范围内。由于陆基控制单元通常相对于光度浸没式探头远程布置，并具有距光度浸没式探头的高达100m的相对较大距离，因此陆基控制单元和光度浸没式探头之间的供电电压损失可能相当大，使得转换器供电电压端口处的实际探头供电电压可能远低于陆基控制单元的供电电压。
13、优选地，光度浸没式探头设置有光度检测器装置，所述光度检测器装置包括至少两个波长度选择性检测元件。由于光度过程测量装置被设计成以光度法检测至少两个不同的波长，因此具有连续光谱的闪光源是有利的。然而，这一概念使得有必要可靠地提供光度计闪光源所产生的光度光谱的完美寿命一致性。
14、根据用于控制根据装置权利要求中的一项所述的光度过程测量装置的光度计闪光源的方法独立权利要求，提供了以下方法步骤：
15、供电电压比较器连续比较实际探头供电电压和升压电压值，
16、如果电压比较器确定实际供电电压不低于升压电压值，则开关信号发生器激活标准占空比信号发生器，或
17、如果供电电压比较器确定实际供电电压（us）低于升压电压值，则开关信号发生器激活升压占空比信号发生器。
技术特征：
1.一种光度过程测量装置（10），所述光度过程测量装置具有光度浸没式探头（20），
2.根据权利要求1所述的光度过程测量装置（10），其中，所述开关信号发生器（49）以恒定的开关频率（f）驱动所述转换器开关（31），所述恒定的开关频率在1khz至100khz的范围内。
3.根据前述权利要求中的一项所述的光度过程测量装置（10），其中，所述升压占空比值（d2）比所述标准占空比值（d1）高10%至40%。
4.根据前述权利要求中的一项所述的光度过程测量装置（10），其中，脉冲点火开关（36）电布置在所述脉冲能量电容器（33）和所述光度计闪光源（61）之间。
5.根据前述权利要求中的一项所述的光度过程测量装置（10），其中，设置有用于控制所述光度浸没式探头（28）的陆基控制单元（12），其中所述陆基控制单元（12）为所述光度浸没式探头（28）提供探头供电电压（us），所述探头供电电压小于100v，优选地所述探头供电电压小于60v。
6.根据前述权利要求中的一项所述的光度过程测量装置（10），其中，所述闪光源（61）是高压氙灯。
7.根据前述权利要求中的一项所述的光度过程测量装置（10），其中，所述光度浸没式探头（28）设置有光度检测器装置（62），所述光度检测器装置包括至少两个波长选择性检测元件（621、622、623）。
8.一种用于控制开关信号发生器（49）的方法，所述开关信号发生器产生用于驱动光度过程测量装置（10）的电子反激式转换器（30）的转换器开关（31）的开关信号，所述光度过程测量装置具有根据前述权利要求中的一项所述的特征，其中所述方法包括以下方法步骤：
技术总结
本发明涉及一种光度过程测量装置（10），其具有被供电有探头供电电压（Us）的光度浸没式探头（20），并包括：光度计闪光源（61）、脉冲能量电容器（33）、电子反激式转换器（30），该电子反激式转换器用于连续地以数个充电电压量子（Uq）对脉冲能量电容器（33）充电，其中反激式转换器（30）在转换器供电电压端口（80）和变压器（32）之间设置有转换器开关（31），以及开关信号发生器（49），该开关信号发生器用于用开关信号驱动转换器开关（31），并包括标准占空比信号发生器（44）和升压占空比信号发生器（45），标准占空比信号发生器用于以标准占空比值（D1）驱动转换器开关（31），升压占空比信号发生器用于在升压占空比信号发生器（45）被激活时以更高的升压占空比值（D2）交替地驱动转换器开关（31）。开关信号发生器（49）设置有供电电压比较器（46），该供电电压比较器连续比较转换器供电电压端口（80）处的探头供电电压（Us）与所存储的升压电压值（Ub）。如果供电电压比较器（46）确定供电电压（Us）低于升压电压值（Ub），则开关信号发生器（49）激活升压占空比信号发生器（44）。
技术研发人员：安德烈·纳吉斯,阿克塞尔·雷耶尔,奥里奥尔·吉利德维拉桑特
受保护的技术使用者：哈希朗格有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23