用于測量在介質中的顆粒的傳感器和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于測量在受到污染的介質中的顆粒的傳感器，其帶有透光的測量單 元、光學探測器和磁探測器，用于引導和測量介質的毛細管穿過測量單元。
【背景技術】
[0002] 為了識別出顆粒，對顆粒根據其特定的類型和物質特性進行區分。將這樣的所有 的物質的組成部分限定為顆粒，其位于局部的探測區域（控制室）中，除了為介質的物質之 外，在介質中含有顆粒。在此，顆粒可以固態、液態或氣態的形式或以真空的形式包含在介 質中。介質包含均勻的物質，其帶有用于在探測時使用的在一定程度上靜磁的或電磁的交 變場的穿透的足夠的透明度。
[0003] 在此，通過同時加載用于識別離散的位于探測區域中的顆粒的磁的特性的交變磁 場以及通過加載優選在光波的范圍中的、用于說明大小和形狀的電交變磁場來識別在感興 趣的大小范圍中的磁性的活性顆粒。為此所需要的交變磁場通過線圈產生。探測與磁性的 活性顆粒相互作用的磁場利用合適的探測器來執行，例如線圈、霍爾效應探測器等等。原則 上還可加載靜磁場。然而，在此存在的缺點是，由于在此施加到顆粒上的指向的力而將顆粒 固定在探測區域中并且可導致干擾整個系統。此外，利用該方法僅可探測鐵磁顆粒。有色 金屬具有過低的導磁性（為了獲得可用的信號大小），當其暴露于靜態的磁場中時。因此， 其識別基于交流電的動態感應和由此引起的對引起感應的交變磁場的反作用。因此，該變 型方案更確切地說考慮用于這樣的應用，在其中，介質（在其中包含顆粒）具有固體的物態 (例如礦物、礦石等等）。
[0004] 大部分在實踐中出現的試樣由于分析設備的不能勝任的能力而不可測量。這存在 于控制室的簡單的設計方案中，其始終在很大程度上棱形地成型。在此，可在薄的面狀的 "帷幕狀的"和柱狀的圓形的或方形的截面方面進行區分。不能勝任的可探測性的原因在于 相對很大的且常常直到100%測量范圍的拋物線狀的特征曲線和相比于測量體積的流截面 很大的控制室體積，這在顆粒濃度上升（尤其更小的顆粒）時提早導致重合。當多于唯一 的顆粒同時停留在控制室中并且因此有助于信號產生時，存在重合。因此利用根據現有技 術的方法來應付，待化驗的懸浮物通過混合帶有盡可能小和已知的顆粒濃度的液體被稀釋 到如此程度，直至顆粒濃度減低到這樣的范圍中，在其中傳感器再次運轉。該方法非常昂貴 并且此外僅適合于實驗室化驗，并且原則上不可用于利用固定安裝的傳感器的在線測量。
[0005] 同樣出于該原因，現在并未提供覆蓋顆粒濃度（如例如在IS04406或IS016232中 說明的那樣）的整個范圍的顆粒傳感器。
[0006] 尤其在很長地處于使用中的流體中，油的老化產物的組分增加。結果不透明度可 如此上升，即，流體流不再可被光充分地穿透并且因此不再可補償強度損失。這對于借助于 漸暈和因此在忍受很高的光損失的情況下實施控制室模擬的傳感器特別不利。此外，附加 地需要通過更高的加強補償其光損失，這又不利地影響可達到的信號信噪比且因此影響顆 粒大小的指示下限和在頻率范圍中的帶寬。伴隨著頻率帶寬的減少的是在測量體積中的流 體的可達到的流動速度的成比例的降低，其次要地負面地以提高地缺乏對污染直至阻塞的 抵抗力的形式發生作用。
[0007] 對污染在其物質的特性（例如金屬和非金屬或空氣的區分）方面的進一步的分析 不可以緊湊的、小型的和用于大量應用的便宜的傳感器的形式進行。在根據其物質（例如 石英、空氣、炭黑和添加劑）出現相異的顆粒分布時，例如在實踐中經常為這種情況，報警 限度被出現對設備無害的組成部分越過或相反在存在威脅性的顆粒時沒有以相應負面的 結論達到報警限度。
[0008] 由于不足地區別顆粒的物質成分（一方面）和"經驗上"不可追溯地校準SI單元 (另一方面），在確定的應用的情況下得到災難性的錯誤測量。除了對設備或機器的存在的 污染的產生的錯誤判斷的不利的結果之外，出現明顯傳感器適合于例行或連續使用的保留 條件。
[0009] 在運行技術方面監測設備時，經常存在這樣的必要性，即，借助于帶有經常不可靠 的工作方式的附加的功能元件（例如流分配器、流量調節器、止回閥、空氣分散路段）建立 用于傳感器的流體參數的相應的調節。其正確的工作原理不可在所有的運行條件下得到保 證，這導致錯誤的結果或錯誤測量，其在最糟糕的情況下并未立即像這樣以用于待檢測的 設備的相應的負面的結果被識別出。
[0010] 在分析儀器中，其應在高壓接口處運行，必須將儀器的流體出口聯接到箱體管路 處，或者，如果不存在，必須捕獲離開的流體且緊接著將其清除。由于液壓的內部構件缺乏 耐壓性，通常并未提供直接引回到流體回路中。
[0011] 在傳感器之內的很大的死體積引起不同的問題： 一通常的傳感器和組件的用于氣泡溶解在流體中的液壓連接部或始流管路的很大的 體積由于污染和與相應先前的試樣的緩慢的混合而歪曲測量結果，由于其延遲顯示； 一另一方面可在此形成"污物巢"，其在可變的運行條件（例如壓力沖擊或波動的體積 流）的情況下突然侵入到傳感器的流體流中并且可通過錯誤的測量值觸發虛構警報； 一很大的體積需要很大的試樣量和中間沖洗過程，以便獲得穩定的測量值。
[0012] 在國際專利申請WO 2007/121879 Al中說明了一種用于確定在油體積中的顆粒數 的方法和傳感器裝置，其中，在測量單元中布置有光學的、磁的和非傳導性的傳感器。光學 的傳感器為簡單的光柵，在其中量化投射光。
[0013] 由專利申請US 2010/0297780 Al已知用于測量在受到污染的介質中的顆粒的傳 感器，在其中可使用光學的傳感器和/或磁的傳感器。傳感器的具體的構造方案并未說明。 并未設置用于影響顆粒的磁的差動交變場。
[0014] 由專利申請US 2010/0033158 Al已知一種用于確定在介質中的磁性顆粒的結塊 的方法，在其中同樣可使用磁的傳感器。傳感器的具體的構造方案并未說明。并未設置用 于影響顆粒的磁的差動交變場。
[0015] 已知的現有技術僅說明了傳感器，其控制室沒有同時說明，或者并未如此覆蓋， 即，相應的敏感度同時在相同的地點達到其最大程度。因此，不可為離散的顆粒相應關聯所 有的可探測到的特性。
[0016] 集成在傳感器中的密封部和由流體潤濕的其他材料并非相對于所有的所使用的 流體是有抵抗性的。這強迫客戶和制造者同樣地倍增型號變體和帶有所需要的庫存管理的 相應的物流并且相應地倍增資本約束。
[0017] 為了測量重要的流體參數，需要大量離散的單個傳感器（針對每個測量參數需要 相應一個傳感器），其不是僅僅必須流體技術方面有限制并且在互相連接方面與液壓組件 相連接，而是還必須附加地電氣地且根據軟件彼此聯合。為此還在電子設備的區域中需要 附加的構件和軟件。在使用利用流體技術調節部的不同的傳感器時，由于互相連接而需要 很高的投資。因此，用于已經已知的大量應用的在市場上提供的傳感器過于昂貴，例如用 于： 一中等和低的價格范圍的塑料注模機， 一用于機動車液壓系統和海洋應用的柴油馬達， 一用于商用車和高品質的PKW的自動變速箱， 一液壓系統組成部分，例如泵、比例閥、缸體等等， 一燃氣禍輪。
[0018] 傳感器的作為測量器件所需要的定期的校準對于使用者來說是很大的問題： 一傳感器的校準不可追溯到SI單元上。
[0019] 一有關的校準方法非常昂貴、不精確、費時（高達7小時，不包括拆卸和再安裝以 及運輸）。
[0020] 一校準裝置為復雜的設備且應通過高水平的專業人員經常的控制和維護。
[0021] 傳感器以確定的時間間隔的所需要的再校準很麻煩且很費時并且同樣阻撓測量 技術的散布。原則上客戶不可自己執行校準。很小的功能范圍迫使使用者集成部分地多個 供應商的不同的構件。在此，對于客戶來說，不僅出現在出現在帶有不兼容性的問題時系統 責任的問題，而且出現責任的由此引起的承擔問題。

【發明內容】

[0022] 本發明的目的在于公開一種用于測量在介質中的顆粒的裝置和方法，其避免現有 技術的所提到的缺點。
[0023] 該目的利用根據權利要求1所述的裝置和根據權利要求18所述的方法來實現。
[0024] 在從屬權利要求中說明了本發明的有利的設計方案。<