WO2014009139A1 - Led-based spectrometer probe - Google Patents

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WO2014009139A1
WO2014009139A1 PCT/EP2013/063149 EP2013063149W WO2014009139A1 WO 2014009139 A1 WO2014009139 A1 WO 2014009139A1 EP 2013063149 W EP2013063149 W EP 2013063149W WO 2014009139 A1 WO2014009139 A1 WO 2014009139A1
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WO
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light
spatial
measuring range
sample
measurement
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Application number
PCT/EP2013/063149
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Inventor
Remigiusz Pastusiak
Anton Schick
Michael Stockmann
Patrick Wissmann
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Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/10Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
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    • G01N2201/06Illumination; Optics
    • G01N2201/062LED's
    • G01N2201/0627Use of several LED's for spectral resolution

Definitions

  • the present invention relates to a device according to the preamble of the main claim and a corresponding use according to the independent claim.
  • Energy-efficient combustion of fossil fuels in power plants or smelting furnaces presupposes that the treatment of the fuels is effectively carried out and monitored. This also affects, among other things, the burning of coal. Coal usually has many pollutants and, depending on the pre-treatment, also has a certain degree of water, which adversely affects the combustion efficiency. Usually, the coal is dried and comminuted prior to incineration and then fed to the actual site of combustion via dust lines under high pressure and at high speed.
  • the carbon dust transported through the tube at high speed is brought into the optical measuring field of a spectrometer probe.
  • the coal For optical measurement, the coal must be illuminated with a broadband light source to stimulate specific molecular vibrations of the water or chemical contaminants.
  • the light scattered in carbon dust must then be detected and examined for its spectral composition by means of a spectrometer. Power plants usually have harsh environmental conditions. Therefore, the sensitive spectrometer, which can also be designated as an evaluation device for determining at least one state value of a test sample by means of the light received by a receiver device, is accommodated in a spatially separated manner, for example in an air-conditioned adjoining room.
  • the feeding of the scattered light detected in the probe to the spectrometer is conventionally effected by fiber optics.
  • Mechanical decoupling is required because the accelerated carbon dust is abrasive on the optical surfaces.
  • Thermal decoupling is necessary because the temperature of a halogen lamp is very difficult to control and its life is relatively low.
  • an apparatus for the spectroscopy of a measurement sample to be analyzed which emits a plurality of groups each having a group in a wavelength band extending over a nominal wavelength.
  • light emitting diodes for emitting light in the direction of a measuring sample having spatial measuring range, in which the light is focused by means of a focusing device; has a receiver device positioned at the spatial measuring range for receiving light scattered in the test sample.
  • the device is characterized in that the number of groups, the nominal wavelength and the shape of the wavelength band per group and the spatial arrangement of the LEDs are selected such that the wavelength bands mix in the spatial measurement range to a fixed measurement spectrum and the emission Light in the measuring range in such a way from a plurality of directions that caused by directional scattering properties of the measurement sample measurement errors are effectively reduced.
  • a use of a device according to the first aspect for spectroscopy of a measurement sample to be analyzed is claimed with the following steps.
  • Emitting light by means of a plurality of groups of each group in a light emitting diode emitting wavelength band extending over a nominal wavelength toward a spatial measurement area having the measurement sample into which the light is focused by means of a focusing device; by means of a receiver device positioned at the spatial measuring range receiving light scattered in the test sample.
  • the use is characterized in that by means of the number of groups, the nominal wavelength and the shape of the wavelength band per group of the spatial arrangement of the LEDs to each other, the wavelength bands are mixed in the spatial measurement range to a fixed measurement spectrum, the emission of light in the measuring range in such a way from a multiplicity of directions that measurement errors caused by direction-dependent scattering properties of the test sample are effectively reduced.
  • the scope of the present invention includes spectrometer probes alone which have no evaluation device for determining at least one state value of the measurement sample by means of the light received by the receiver device and only supply the analysis light to such evaluation devices or spectrometers.
  • the mixing of the light wave components takes place in such a way that the light is not segregated again by the scattering properties of an object or a measuring sample and thereby preferably impinges wavelength-specific scattering components on the detector and thus falsifies the true spectrum.
  • LEDs light-emitting diodes
  • their light is usually superimposed for optimal mixing at the location of the object.
  • the beam bundles with different wavelengths of light will separate again.
  • a detector with a downstream spectrometer will reproduce an unadulterated spectrogram.
  • the scattering and absorbing capacity of real objects, such as coal depends on the homogeneity of the particle sizes in a cloud of dust or the surface properties, such as purity, of a solid surface.
  • anisotropically enhanced scattering, that is to say reflection, of individual wavelength bands can occur in the direction of the detector optics, as a result of which erroneous spectra are generated.
  • the number of light-emitting diodes per group can be the same and the light-emitting diodes of all Groups over a starting from the sample considered the largest possible solid angle evenly distributed, be compact and arranged in a matrix.
  • a multiplicity of individual LEDs with respect to the wavelength are optimally mixed in an extremely dense package in an advantageous manner.
  • the LEDs can be distributed over the largest possible solid angle from the perspective of the material to be examined, so that the reflected-back intensity is decoupled from the reflection eigen-shafts.
  • Matrix-shaped here means an arrangement in a tabular form.
  • the light-emitting diodes can be arranged in repeating patterns of basic units in which a light-emitting diode can be arranged adjacent to one another for each group.
  • the light-emitting diodes regardless of the type of light-emitting diodes, can be arranged symmetrically with respect to an axis running through the spatial measuring range along a plate in the direction of the spatial measuring range.
  • the focusing device can in each case form a focusing optics for each light-emitting diode between the latter and the spatial measuring region
  • the receiver device can be embodied as an optical waveguide oriented along the symmetry axis extending through the spatial measuring range by means of detector optics in the direction of the spatial measuring region be.
  • the distance of the detector optics to the spatial measuring range can be smaller than the respective distance between the focusing optics and the spatial measuring range.
  • Focusing optics and detector optics may be, for example, optical lenses.
  • the optical waveguide of the receiver device along the axis of symmetry from the plate to the detector optics have a Ummante- ment.
  • the focusing optics may be offset in relation to the LEDs with increasing distance to them in the direction towards the axis of symmetry. As the distance from the probe axis increases, the lenses are more displaced relative to the direction of emission of the light-emitting diodes in order to generate maximum illumination intensity along the probe axis or symmetry axis and to achieve an optimum signal-to-noise ratio. In this case, the principle of the facet eye is inverted: the eye becomes the light source and all emitted rays illuminate a point in the measuring volume of the probe. Focusing optics are preferably optical lenses. According to a further advantageous embodiment, the basic units may be pairs, triangles, diamonds, trapezoids, hexagons or stretches.
  • the fixed measurement spectrum can correspond to the spectrum of white light and can be at least broadband.
  • the mixing components of the wavelength bands can be adjusted by means of respective electrical light-emitting diode currents.
  • the nominal wavelengths can be generated in the range from 250 nm to 360 nm in 5 nm increments and at selected wavelengths from 365 nm to 637 nm.
  • the mixing proportions of the light wavelengths can be adjusted by the respective LED currents.
  • the lifetime of LEDs is significantly higher than that of conventional conventional halogen lamps.
  • the lifetime of LEDs can be higher by a factor of 10 to 20.
  • the measuring sample may be a particle flow flowing through a line as a spatial measuring range, wherein the line in the beam path of the light from the light emitting diodes in the spatial measuring range and from there into the receiver device may have a protective glass to which the detector optics adjoin. Zend is positioned.
  • the detector optics advantageously has optical lenses.
  • the test sample may be a coal dust stream which is guided through the spatial measuring region through a pipeline, wherein the pipeline in the beam path has a protective glass consisting of sapphire or diamond.
  • a protective glass consisting of sapphire or diamond.
  • an evaluation device can be designed to determine at least one status value of the measurement sample by means of the light received by the receiver device.
  • Such an evaluation device may be a spectrometer to which the device or the probe provides access to a difficult to access and rough spatial measuring range by means of the light guide.
  • the LEDs can be controlled by means of Peltier elements in terms of temperature. Since LEDs are "cold" emitters, which generate the heat loss at relatively low temperatures in the area, the temperature can be controlled by means of simple Peltier elements.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device according to the invention
  • Figure 2 is a representation of the principle of segregation by the obj ect;
  • Figure 3 shows a second embodiment of a device according to the invention;
  • Figure 4 shows a third embodiment of a device according to the invention.
  • Figure 5 shows a fourth embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an LED arrangement
  • Figure 7 is a schematic representation of an LED arrangement according to the invention.
  • FIG. 8 shows further schematic representations of LED arrangements according to the invention.
  • FIG. 9a shows a further embodiment of an LED arrangement
  • FIG. 9b shows an exemplary embodiment of a lens arrangement
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention.
  • Figure 1 shows an ideal arrangement of LEDs LEDs, here 2 different wavelength bands are used.
  • FIG. 1 shows an entire Direction for spectroscopy of a sample to be analyzed.
  • FIG. 1 shows two groups, wherein a wavelength band extending over a nominal wavelength is assigned to each group.
  • Each light-emitting diode LED emits light in the direction of a measuring region having the measuring sample 5, in which the light is focused by means of a focusing device 7.
  • a receiver device 9 positioned at the spatial measuring region 5 receives the light scattered by the measuring sample.
  • the light received by the receiving device 9 is supplied to an evaluation device 11.
  • This evaluation device 11 is preferably a spectrometer which determines at least one state value of the measurement sample by means of the light received by the receiver device 9.
  • the scope of protection already includes a spectrometer probe according to the invention, all of which are shown in FIG.
  • Reference numeral 17 is a plate, for example, a flex circuit board which positions and fixes them as a holder for the LEDs.
  • FIG. 1 shows how the light of two LED groups is focused by focusing lenses 7 a onto a defined measuring range, which is the spatial measuring range 5.
  • the light-emitting diodes LED 1 and LED 2, which emit different wavelengths are arranged alternately oriented along a plate 17 that is concavely curved toward the spatial measuring range in the direction of the spatial measuring range 5.
  • Reference numeral 15 shows an axis of symmetry extending through the spatial measuring region 5, to which the spectral probe is designed to be axially symmetrical. According to FIG. 1, the emission of the light in the measuring region 5 already takes place in such a way from a multiplicity of directions that measurement errors caused by direction-dependent scattering properties of the test sample are effectively reduced.
  • FIG. 2 shows a representation with regard to the principle of demixing by the measurement sample 4.
  • FIG. 2 shows that the light emitted from the LED 2 is detected by the receiver device 9 due to the direction-dependent scattering property of the measurement sample 4 shown there and is transmitted to the light guide 19. is passed.
  • the light emitted by the light-emitting diode LED 1 does not enter the receiver device 9 due to the direction-dependent scattering property of the test sample 4 and is therefore not forwarded in the light guide 19.
  • FIG. 2 shows a demixing by the object or the measuring sample 4 which, as the anisotropically scattering object, preferably backscatters a wavelength band and in this way generates measuring errors.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 3 shows a spectrometer probe according to the invention which supplies the spectrometer 11 with the light to be evaluated.
  • the arrangement according to FIG. 3 shows an advantageous embodiment of an arrangement of LEDs when using a plate 17, which is designed here as a planar printed circuit board.
  • Reference numeral 15 denotes an axis of symmetry to which the arrangement is axisymmetric.
  • FIG. 3 shows a corresponding section.
  • 3 groups with respective wavelength bands of light-emitting diodes LED 1, LED 2 and LED 3 are used.
  • a spectrometer probe for the measurement of a spectrum on the basis of LED light sources is proposed.
  • the device was designed in such a way that an optimum mixture of the light wavelengths takes place from a multiplicity of individual light sources, which here can be, for example, 3 wavelength bands with 8 light sources each, through a densely packed matrix-shaped spatial arrangement.
  • a multiplicity of individual light sources which here can be, for example, 3 wavelength bands with 8 light sources each
  • FIG. 3 shows the light-emitting diodes oriented along a flat plate in the direction of the spatial measuring range.
  • FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of an arrangement according to the invention.
  • the scope of protection of the present application also includes all spectrometer probes which have all device features according to the invention, except for the evaluation device 11.
  • the distance of the detector optics 9a is selected to be smaller than the respective distance of a focusing optics 7a to the spatial measuring region 5.
  • the detector optics 9a is no longer in the plane of the focusing optics 7a.
  • Reference symbol 21 denotes an LED luminous area of an LED 3.
  • the receiver device 9 is preferred to avoid interference signals when using a protective glass 27 relative to the luminous plane 21. By this preference, reflections between LED luminous surfaces 21 and the protective glass 27 are directly suppressed.
  • Reference numeral 23 denotes a carbon dust flow which flows through a pipeline 27 and the spatial measuring region 5 defined there.
  • the protective glass 27 makes it possible to introduce the spatial measuring area 5 into the interior of the pipeline 25.
  • the selected spatial arrangement of the receiver device 9 relative to the illumination device LED 1... LED 3 avoids reflections which can occur on the protective glass 27 , directly into the receiver device 9 and thus falsify the spectrum to be analyzed.
  • FIG. 4 also shows a cross section of the LED arrangement.
  • FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of an arrangement according to the invention.
  • an optical waveguide 19 which receives light to be analyzed by the detector optics 9 a has an additional cladding 29.
  • This jacket 29 causes a suppression of direct reflections as a result of the arrangement of the detector unit 9 between LED lighting surfaces and protective glass 27 and additionally acts as a mounting tube for easy guidance of light guides 19 and focusing optics 9a.
  • Such a sheath 29 acts as a holder and as protection against unwanted scattered light.
  • the arrangement according to FIG. 5 is similar to the arrangement according to FIG. 4. According to FIG. 5 suppression of direct reflexes takes place.
  • the positioning of the detection optics relative to the surface on which the illumination light is emitted causes this. The closer the detection optics are spatially positioned in front of the illumination plane, the more direct light reflexes on a protective glass are avoided and at the same time The number of LEDs can be increased while maintaining the same light cone.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a densely packed LED matrix using 7 wavelength bands.
  • Light-emitting diodes LED numbered here, according to their group membership, are arranged in repeating patterns of basic units in which one LED is arranged adjacent to each other for each group. According to FIG. 6, the light-emitting diodes of a basic unit are arranged along a path.
  • FIG. 6 shows a plan view of the side views shown in FIGS.
  • Figures 7 and 8 show embodiments of repetitive patterns M of basic units in which the light-emitting diodes are arranged.
  • a basic unit comprises one LED for each group.
  • Figure 7 shows stretched, triangular, diamond-shaped, trapezoidal and hexagonal compact arrangements.
  • Figures 7 and 8 show LED arrays for different numbers of wavelength bands. It is intended to effect a densest packing of light-emitting diodes in the plane.
  • FIG. 9a shows an exemplary embodiment of an LED matrix according to the invention.
  • FIG. 9b shows an associated lens matrix.
  • FIG. 10 shows an exemplary embodiment of a method for which a device according to the invention is used.
  • Light emitting diodes in the direction of a measuring sample having spatial measuring range in which the light is focused by means of a focusing.
  • a second step S2 by means of a receiver device positioned at the spatial measuring range, a reception of signals in the measuring sample takes place. scattered light.
  • an evaluation device is used to determine at least one state value of the test sample by means of the light received by the receiver device.
  • the number of groups, the nominal wavelength and the shape of the wavelength band per group and the spatial arrangement of the LEDs to each other selected such that caused by directional scattering properties of the measurement sample measurement errors are effectively reduced.
  • the invention relates to a device, in particular a probe, and their use for spectroscopy in which erroneous spectra due to non-ideal isotropically absorbing and scattering measuring samples are avoided or effectively reduced.
  • An emission of light into a measuring range takes place in such a way from a multiplicity of directions that measuring errors caused by direction-dependent scattering properties of the test sample are effectively reduced.
  • the invention is particularly suitable for detecting the properties of a coal particle flow.

Abstract

The invention relates to a device, in particular a probe, and to the use thereof for spectroscopy, wherein defective spectra due to specimens for measurement which do not absorb ideally isotropically and cause scattering are avoided or effectively reduced. An emission of light in a measurement range takes place from several directions in such a way that measurement errors caused by direction-dependent scattering properties of the specimen for measurement are effectively reduced. The invention is suitable in particular for recording properties of a carbon particle stream.

Description

Beschreibung description
LED-basierte Spektrometersonde Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und eine entsprechende Verwendung gemäß dem Nebenanspruch. LED-based spectrometer probe The present invention relates to a device according to the preamble of the main claim and a corresponding use according to the independent claim.
Energieeffiziente Verbrennung von fossilen Brennstoffen in Kraftwerken oder Schmelzöfen setzt voraus, dass die Aufbereitung der Brennstoffe effektiv vollzogen und überwacht wird. Dies betrifft unter anderem auch die Verbrennung von Kohle. Kohle weist in der Regel zahlreiche Verunreinigungen auf und besitzt je nach Vorbehandlung auch einen gewissen Grad an Wasser, das den Wirkungsgrad bei der Verbrennung negativ be- einflusst. Üblicherweise wird die Kohle vor der Verbrennung getrocknet und zerkleinert und danach dem eigentlichen Ort der Verbrennung über Staubleitungen unter hohem Druck und mit hoher Geschwindigkeit zugeführt. Energy-efficient combustion of fossil fuels in power plants or smelting furnaces presupposes that the treatment of the fuels is effectively carried out and monitored. This also affects, among other things, the burning of coal. Coal usually has many pollutants and, depending on the pre-treatment, also has a certain degree of water, which adversely affects the combustion efficiency. Usually, the coal is dried and comminuted prior to incineration and then fed to the actual site of combustion via dust lines under high pressure and at high speed.
Mittels spektroskopischer Methoden ist es möglich, chemische Verunreinigungen und den Feuchtegehalt der Kohlen zu bestimmen. Indem vor dem Brennraum der durch die Rohre beförderte Kohlestaub spektroskopisch untersucht wird, kann prinzipiell der Verbrennungswirkungsgrad bestimmt und gegebenenfalls über einen Regelkreis zur Trocknungsanlage optimiert werden. By means of spectroscopic methods it is possible to determine chemical impurities and the moisture content of the coals. By examining the coal dust transported through the tubes in front of the combustion chamber spectroscopically, in principle the combustion efficiency can be determined and optionally optimized via a control loop to the drying plant.
Für die spektroskopische Untersuchung ist es erforderlich, dass der durch das Rohr mit hoher Geschwindigkeit transpor- tierte Kohlestaub in das optische Messfeld einer Spektrometersonde gebracht wird. Für die optische Messung muss die Kohle mit einer breitbandigen Lichtquelle beleuchtet werden, damit spezifische Molekülschwingungen des Wassers oder chemische Verunreinigungen angeregt werden. Das in Kohlestaub ge- streute Licht muss anschließend detektiert werden und mittels eines Spektrometers auf seine spektrale Zusammensetzung hin untersucht werden. In Kraftwerken bestehen in der Regel raue Umgebungsbedingungen. Deshalb ist das empfindliche Spektrometer, das ebenso als eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung mindestens eines Zustandswertes einer Messprobe mittels des von einer Empfän- gereinrichtung empfangenen Lichts bezeichnet werden kann, räumlich getrennt untergebracht, beispielsweise in einem klimatisierten Nebenraum. Die Zuführung des in der Sonde detek- tierten Streulichts zum Spektrometer erfolgt herkömmlicherweise faseroptisch. For the spectroscopic investigation it is necessary that the carbon dust transported through the tube at high speed is brought into the optical measuring field of a spectrometer probe. For optical measurement, the coal must be illuminated with a broadband light source to stimulate specific molecular vibrations of the water or chemical contaminants. The light scattered in carbon dust must then be detected and examined for its spectral composition by means of a spectrometer. Power plants usually have harsh environmental conditions. Therefore, the sensitive spectrometer, which can also be designated as an evaluation device for determining at least one state value of a test sample by means of the light received by a receiver device, is accommodated in a spatially separated manner, for example in an air-conditioned adjoining room. The feeding of the scattered light detected in the probe to the spectrometer is conventionally effected by fiber optics.
Herkömmliche Sonden, die auf Basis einer Halogenlampenbeleuchtung funktionieren, sind nicht für den Einsatz unter extremen Umweltbedingungen ausgelegt. Es wird erwartet, dass sich zwischen der Sonde und dem Messobjekt ein freier Raum, insbesondere ein Luftraum, befindet, welcher die Sonde vomConventional probes that operate on the basis of halogen lamp lighting are not designed for use in extreme environmental conditions. It is expected that a free space, in particular an air space, is located between the probe and the object to be measured, which is the probe of the
Objekt mechanisch und thermisch entkoppelt. Mechanische Entkopplung ist erforderlich, da der beschleunigte Kohlenstaub abrasiv auf die optischen Flächen wirkt. Thermische Entkopplung ist erforderlich, da sich die Temperatur einer Halogen- lampe nur sehr schwer regeln lässt und deren Lebensdauer vergleichsweise gering ist. Object mechanically and thermally decoupled. Mechanical decoupling is required because the accelerated carbon dust is abrasive on the optical surfaces. Thermal decoupling is necessary because the temperature of a halogen lamp is very difficult to control and its life is relatively low.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung, insbesondere eine Spektrometersonde , und deren Verwendung zur Spektrosko- pie bereit zu stellen, bei denen fehlerhafte Spektren infolge nicht ideal isotrop absorbierender und streuender Messproben vermieden oder wirksam reduziert werden. Fehler infolge richtungsabhängig verstärkter Streuungen von Wellenlängenbändern in der Messprobe in Richtung zu der Empfängereinrichtung sol- len kompensiert werden. It is the object of the invention to provide a device, in particular a spectrometer probe, and its use for spectroscopy, in which erroneous spectra due to non-ideal isotropically absorbing and scattering measuring samples are avoided or effectively reduced. Errors due to directionally enhanced scattering of wavelength bands in the test sample in the direction of the receiver device should be compensated.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch und eine Verwendung gemäß dem Nebenanspruch gelöst. Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Spektroskopie einer zu analysierenden Messprobe beansprucht, die eine Mehrzahl von Gruppen mit je Gruppe in einem sich über einen Nennwellenlänge erstreckenden Wellenlängenband emittie- renden Leuchtdioden zur Emission von Licht in Richtung zu einem die Messprobe aufweisenden räumlichen Messbereich, in den das Licht mittels einer Fokussiereinrichtung fokussiert wird; eine am räumlichen Messbereich positionierte Empfängerein- richtung zum Empfangen von in der Messprobe gestreutem Licht aufweist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Gruppen, die Nennwellenlänge und die Form des Wellenlängenbandes je Gruppe und die räumliche Anordnung der Leuchtdioden zueinander derart gewählt werden, dass die Wel- lenlängenbänder sich im räumlichen Messbereich zu einem festgelegten Messspektrum mischen und die Emission das Licht in den Messbereich derart aus einer Vielzahl von Richtungen erfolgt, dass durch Richtungsabhängige Streueigenschaften der Messprobe bewirkte Messfehler wirksam reduziert sind. The object is achieved by a device according to the main claim and a use according to the independent claim. According to a first aspect, an apparatus is claimed for the spectroscopy of a measurement sample to be analyzed which emits a plurality of groups each having a group in a wavelength band extending over a nominal wavelength. light emitting diodes for emitting light in the direction of a measuring sample having spatial measuring range, in which the light is focused by means of a focusing device; has a receiver device positioned at the spatial measuring range for receiving light scattered in the test sample. The device is characterized in that the number of groups, the nominal wavelength and the shape of the wavelength band per group and the spatial arrangement of the LEDs are selected such that the wavelength bands mix in the spatial measurement range to a fixed measurement spectrum and the emission Light in the measuring range in such a way from a plurality of directions that caused by directional scattering properties of the measurement sample measurement errors are effectively reduced.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird einer Verwendung einer Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt zur Spektroskopie einer zu analysierenden Messprobe, mit den folgenden Schritten beansprucht. Emission von Licht mittels einer Mehrzahl von Grup- pen mit je Gruppe in einem sich über einen Nennwellenlänge erstreckenden Wellenlängenband emittierenden Leuchtdioden in Richtung zu einem die Messprobe aufweisenden räumlichen Messbereich, in den das Licht mittels einer Fokussiereinrichtung fokussiert wird; mittels einer am räumlichen Messbereich po- sitionierten Empfängereinrichtung ausgeführtes Empfangen von in der Messprobe gestreutem Licht. Die Verwendung zeichnet sich dadurch aus, dass mittels der Anzahl der Gruppen, der Nennwellenlänge und der Form des Wellenlängenbandes je Gruppe der räumlichen Anordnung der Leuchtdioden zueinander, die Wellenlängenbänder im räumlichen Messbereich zu einem festgelegten Messspektrum gemischt werden, wobei die Emission des Lichts in den Messbereich derart aus einer Vielzahl von Richtungen erfolgt, dass durch richtungsabhängige Streueigenschaften der Messprobe bewirkte Messfehler wirksam reduziert werden. According to a second aspect, a use of a device according to the first aspect for spectroscopy of a measurement sample to be analyzed, is claimed with the following steps. Emitting light by means of a plurality of groups of each group in a light emitting diode emitting wavelength band extending over a nominal wavelength toward a spatial measurement area having the measurement sample into which the light is focused by means of a focusing device; by means of a receiver device positioned at the spatial measuring range receiving light scattered in the test sample. The use is characterized in that by means of the number of groups, the nominal wavelength and the shape of the wavelength band per group of the spatial arrangement of the LEDs to each other, the wavelength bands are mixed in the spatial measurement range to a fixed measurement spectrum, the emission of light in the measuring range in such a way from a multiplicity of directions that measurement errors caused by direction-dependent scattering properties of the test sample are effectively reduced.
Zur Lösung der Aufgabe kommt ein LED-basierter Ansatz zum tragen, welcher die verwendeten schmalbandig erzeugten Licht- weilenlängen von verschiedenen LEDs in idealer Weise mischt. Vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Spektrometersonden alleine umfasst, die keine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung mindestens eines Zustandswertes der Messprobe mittels des von der Empfängereinrichtung empfangenen Lichts aufweisen und derartigen Auswerteeinrichtungen beziehungsweise Spektrometern lediglich das zu analysierende Licht zuführen. Die Mischung der Lichtwellenanteile erfolgt derart, dass das Licht nicht durch die Streueigenschaften eines Objektes beziehungsweise einer Messprobe wieder entmischt wird und dadurch Wellenlängenspezifische Streuanteile bevorzugt auf den Detektor treffen und somit das wahre Spektrum verfälschen. Da LEDs (Leuchtdioden) mit unterschiedlichen Wellenlängen, beispielsweise sieben Wellenlängenbänder, räumlich getrennt sind, wird deren Licht gewöhnlich zur optimalen Mischung am Ort des Objektes überlagert. Nach Durchlaufen eines Fokusbereichs beziehungsweise Überlappungsbereichs werden die Strah- lenbündel mit unterschiedlichen Lichtwellenlängen sich wieder entmischen. Ist ein Objekt beziehungsweise eine Messprobe ideal isotrop für die spektralspezifische Absorption empfänglich und streut das Licht immer isotrop in den Raum, wird ein Detektor mit nachgeschaltetem Spektrometer ein unverfälschtes Spektrogramm wiedergeben. Das Streu- und Absorptionsvermögen von realen Objekten, wie beispielsweise Kohle, hängt jedoch von der Homogenität der Partikelgrößen in einer Staubwolke oder den Oberflächeneigenschaften, wie es beispielsweise die Reinheit ist, einer festen Oberfläche ab. Hierdurch kann es gehäuft zu anisotrop gestärkter Streuung, das heißt Reflekti- on, von einzelnen Wellenlängenbändern in Richtung der Detektoroptik kommen, wodurch fehlerhafte Spektren erzeugt werden. To solve the problem, an LED-based approach is used which reduces the narrow-band light generated. because of the different lengths of different LEDs in an ideal way. Specifically, the scope of the present invention includes spectrometer probes alone which have no evaluation device for determining at least one state value of the measurement sample by means of the light received by the receiver device and only supply the analysis light to such evaluation devices or spectrometers. The mixing of the light wave components takes place in such a way that the light is not segregated again by the scattering properties of an object or a measuring sample and thereby preferably impinges wavelength-specific scattering components on the detector and thus falsifies the true spectrum. Since LEDs (light-emitting diodes) with different wavelengths, for example seven wavelength bands, are spatially separated, their light is usually superimposed for optimal mixing at the location of the object. After passing through a focus area or overlapping area, the beam bundles with different wavelengths of light will separate again. If an object or a sample is ideally isotropic for the spectral-specific absorption, and the light always scatters isotropically into the space, then a detector with a downstream spectrometer will reproduce an unadulterated spectrogram. However, the scattering and absorbing capacity of real objects, such as coal, depends on the homogeneity of the particle sizes in a cloud of dust or the surface properties, such as purity, of a solid surface. As a result, anisotropically enhanced scattering, that is to say reflection, of individual wavelength bands can occur in the direction of the detector optics, as a result of which erroneous spectra are generated.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht. Further advantageous embodiments are claimed in conjunction with the subclaims.
Gemäß einer Vorteilhaften Ausgestaltung kann die Anzahl der Leuchtdioden je Gruppe gleich sein und die Leuchtdioden aller Gruppen über einen ausgehend von der Messprobe betrachtet möglichst großen Raumwinkel gleichmäßig verteilt, kompakt und matrixförmig angeordnet sein. Um fehlerhafte Spektren zu vermeiden werden in einer vorteilhaften Weise eine Vielzahl von einzelnen LEDs hinsichtlich der Wellenlänge optimal durchmischt in einer möglichst dichten Packung angeordnet. Zusätzlich können die LEDs aus Sicht des zu untersuchenden Materials über einen möglichst großen Raumwinkel verteilt sein, sodass die rückgestrahlte Intensität von den Reflexionseigen- Schäften entkoppelt wird. Matrixförmig bedeutet hier eine Anordnung in einer Tabellenform. According to an advantageous embodiment, the number of light-emitting diodes per group can be the same and the light-emitting diodes of all Groups over a starting from the sample considered the largest possible solid angle evenly distributed, be compact and arranged in a matrix. In order to avoid erroneous spectra, a multiplicity of individual LEDs with respect to the wavelength are optimally mixed in an extremely dense package in an advantageous manner. In addition, the LEDs can be distributed over the largest possible solid angle from the perspective of the material to be examined, so that the reflected-back intensity is decoupled from the reflection eigen-shafts. Matrix-shaped here means an arrangement in a tabular form.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Leuchtdioden in sich wiederholenden Mustern von Grundeinhei- ten angeordnet sein, in denen für jede Gruppe jeweils eine Leuchtdiode zueinander benachbart angeordnet sein kann. According to a further advantageous embodiment, the light-emitting diodes can be arranged in repeating patterns of basic units in which a light-emitting diode can be arranged adjacent to one another for each group.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Leuchtdioden unabhängig von der Art der Leuchtdioden achsen- symmetrisch zu einer durch den räumlichen Messbereich verlaufenden Achse, entlang einer Platte in Richtung zum räumlichen Messbereich hin orientiert angeordnet sein. According to a further advantageous embodiment, the light-emitting diodes, regardless of the type of light-emitting diodes, can be arranged symmetrically with respect to an axis running through the spatial measuring range along a plate in the direction of the spatial measuring range.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Fo- kussiereinrichtung für jede Leuchtdiode zwischen diesen und dem räumlichen Messbereich jeweils eine Fokussieroptik ausbilden und kann die Empfängereinrichtung als entlang der durch den räumlichen Messbereich verlaufenden Symmetrieachse mittels einer Detektoroptik in Richtung zum räumlichen Mess- bereich hin orientierter Lichtleiter ausgebildet sein. According to a further advantageous refinement, the focusing device can in each case form a focusing optics for each light-emitting diode between the latter and the spatial measuring region, and the receiver device can be embodied as an optical waveguide oriented along the symmetry axis extending through the spatial measuring range by means of detector optics in the direction of the spatial measuring region be.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Abstand der Detektoroptik zum räumlichen Messbereich kleiner sein als der jeweilige Abstand der Fokussieroptiken zum räum- liehen Messbereich. Fokussieroptik und Detektoroptik können beispielsweise optische Linsen sein. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Lichtleiter der Empfängereinrichtung entlang der Symmetrieachse von der Platte bis zu der Detektoroptik eine Ummante- lung aufweisen. According to a further advantageous embodiment, the distance of the detector optics to the spatial measuring range can be smaller than the respective distance between the focusing optics and the spatial measuring range. Focusing optics and detector optics may be, for example, optical lenses. According to a further advantageous embodiment, the optical waveguide of the receiver device along the axis of symmetry from the plate to the detector optics have a Ummante- ment.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Fokussieroptiken in Relation zu den Leuchtdioden mit zunehmendem Abstand zu diesen in Richtung zu der Symmetrieachse hin versetzt sein. Mit zunehmendem Abstand von der Sondenach- se werden die Linsen relativ zur Abstrahlrichtung der Leuchtdioden hierbei stärker versetzt, um entlang der Sondenachse beziehungsweise Symmetrieachse maximale Beleuchtungsintensität zu erzeugen und entsprechend einen optimalen Signal - Rauschabstand zu erzielen. Es wird hierbei das Prinzip des Facettenauges invertiert: Das Auge wird zur Lichtquelle und alle emittierten Strahlen beleuchten einen Punkt im Messvolumen der Sonde. Fokussieroptiken sind bevorzugt optische Linsen . Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Grundeinheiten Paare, Dreiecke, Rauten, Trapeze, Sechsecke oder Strecken sein. According to a further advantageous embodiment, the focusing optics may be offset in relation to the LEDs with increasing distance to them in the direction towards the axis of symmetry. As the distance from the probe axis increases, the lenses are more displaced relative to the direction of emission of the light-emitting diodes in order to generate maximum illumination intensity along the probe axis or symmetry axis and to achieve an optimum signal-to-noise ratio. In this case, the principle of the facet eye is inverted: the eye becomes the light source and all emitted rays illuminate a point in the measuring volume of the probe. Focusing optics are preferably optical lenses. According to a further advantageous embodiment, the basic units may be pairs, triangles, diamonds, trapezoids, hexagons or stretches.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das festgelegte Messspektrum dem Spektrum weißen Lichts entsprechen und kann zumindest breitbandig sein. According to a further advantageous embodiment, the fixed measurement spectrum can correspond to the spectrum of white light and can be at least broadband.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Mischanteile der Wellenlängenbänder mittels jeweiliger elekt- rischer Leuchtdiodenströme eingestellt werden. According to a further advantageous embodiment, the mixing components of the wavelength bands can be adjusted by means of respective electrical light-emitting diode currents.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Nennwellenlängen im Bereich von 250 nm bis 360 nm in 5 nm- Schritten und zu ausgewählten Wellenlängen von 365 nm bis 637 nm erzeugt sein. Die Mischungsanteile der Lichtwellenlängen können durch die jeweiligen LED-Ströme eingestellt werden. Die Lebensdauer von LEDs ist deutlich höher als die von her- kömmlichen Halogenlampen. Die Lebensdauer von LEDs kann um den Faktor von 10 bis 20 höher sein. According to a further advantageous embodiment, the nominal wavelengths can be generated in the range from 250 nm to 360 nm in 5 nm increments and at selected wavelengths from 365 nm to 637 nm. The mixing proportions of the light wavelengths can be adjusted by the respective LED currents. The lifetime of LEDs is significantly higher than that of conventional conventional halogen lamps. The lifetime of LEDs can be higher by a factor of 10 to 20.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Messprobe ein durch eine Leitung als räumlicher Messbereich durchfließender Teilchenstrom sein, wobei die Leitung im Strahlengang des Lichts von den Leuchtdioden in den räumlichen Messbereich und von dort in die Empfängereinrichtung ein Schutzglas aufweisen kann, an das die Detektoroptik angren- zend positioniert ist. Die Detektoroptik weist vorteilhaft optische Linsen auf. According to a further advantageous embodiment, the measuring sample may be a particle flow flowing through a line as a spatial measuring range, wherein the line in the beam path of the light from the light emitting diodes in the spatial measuring range and from there into the receiver device may have a protective glass to which the detector optics adjoin. Zend is positioned. The detector optics advantageously has optical lenses.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Messprobe ein Kohlestaubstrom sein, der durch eine Rohrlei - tung durch den räumlichen Messbereich geführt wird, wobei die Rohrleitung im Strahlengang ein aus Saphir oder Diamant bestehendes Schutzglas aufweist. Damit werden die optischen Eigenschaften eines abrasionsresistenten Schutzfensters beispielsweise aus Diamant oder Saphir, bei den Lichtwegen be- rücksichtigt. In accordance with a further advantageous embodiment, the test sample may be a coal dust stream which is guided through the spatial measuring region through a pipeline, wherein the pipeline in the beam path has a protective glass consisting of sapphire or diamond. Thus, the optical properties of an abrasion-resistant protective window, for example made of diamond or sapphire, in the light paths are taken into account.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung mindestens eines Zustands - wertes der Messprobe mittels des von der Empfängereinrichtung empfangenen Lichts ausgebildet sein. Eine derartige Auswerteeinrichtung kann ein Spektrometer sein, dem die Vorrichtung beziehungsweise die Sonde mittels des Lichtleiters einen Zugriff auf einen schwer zugänglichen und rauen räumlichen Messbereich bereitstellt. In accordance with a further advantageous refinement, an evaluation device can be designed to determine at least one status value of the measurement sample by means of the light received by the receiver device. Such an evaluation device may be a spectrometer to which the device or the probe provides access to a difficult to access and rough spatial measuring range by means of the light guide.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Leuchtdioden mittels Peltierelemente hinsichtlich der Temperatur geregelt werden. Da LEDs "kalte" Strahler sind, die die Verlustwärme bei relativ geringen Temperaturen in der Fläche erzeugen, lässt sich damit die Temperatur mittels einfacher Peltierelemente regeln. Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen: According to a further advantageous embodiment, the LEDs can be controlled by means of Peltier elements in terms of temperature. Since LEDs are "cold" emitters, which generate the heat loss at relatively low temperatures in the area, the temperature can be controlled by means of simple Peltier elements. The invention will be described in more detail by means of exemplary embodiments in conjunction with the figures. Show it:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge- mäßen Vorrichtung; 1 shows a first embodiment of a device according to the invention;
Figur 2 eine Darstellung zum Prinzip der Entmischung durch das Obj ekt ; Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figure 2 is a representation of the principle of segregation by the obj ect; Figure 3 shows a second embodiment of a device according to the invention;
Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figure 4 shows a third embodiment of a device according to the invention;
Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figure 5 shows a fourth embodiment of a device according to the invention;
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel einer LED-Anordnung; FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an LED arrangement;
Figur 7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen LED-Anordnung ; Figure 7 is a schematic representation of an LED arrangement according to the invention;
Figur 8 weitere schematische Darstellungen erfindungsgemä- ßer LED-Anordnungen; FIG. 8 shows further schematic representations of LED arrangements according to the invention;
Figur 9a ein weiteres Ausführungsbeispiel einer LED- Anordnung ; Figur 9b ein Ausführungsbeispiel einer Linsenanordnung; FIG. 9a shows a further embodiment of an LED arrangement; FIG. 9b shows an exemplary embodiment of a lens arrangement;
Figur 10 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen 10 shows an embodiment of an inventive
Verwendung . Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Figur 1 zeigt eine ideale Anordnung von Leuchtdioden LEDs, wobei hier 2 verschiedene Wellenlängenbänder verwendet werden. Figur 1 zeigt eine gesamte Vor- richtung zur Spektroskopie einer zu analysierenden Messprobe. Figur 1 zeigt 2 Gruppen, wobei zu jeder Gruppe ein sich über eine Nennwellenlänge erstreckendes Wellenlängenband zugeordnet ist. Jede Leuchtdiode LED emittiert Licht in Richtung zu einem die Messprobe aufweisenden räumlichen Messbereich 5, in den das Licht mittels einer Fokussiereinrichtung 7 fokussiert wird. Eine am räumlichen Messbereich 5 positionierte Empfängereinrichtung 9 empfängt das von der Messprobe gestreute Licht. Mittels eines Lichtleiters 19 wird das von der Empfän- gereinrichtung 9 empfangene Licht einer Auswerteeinrichtung 11 zugeführt. Diese Auswerteeinrichtung 11 ist bevorzugt ein Spektrometer, das mindestens einen Zustandswert der Messprobe mittels des von der Empfängereinrichtung 9 empfangenen Lichts ermittelt. Grundsätzlich ist vom Schutzumfang bereits eine erfindungsgemäße Spektrometersonde umfasst, die alle in FigurUse . FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention. Figure 1 shows an ideal arrangement of LEDs LEDs, here 2 different wavelength bands are used. FIG. 1 shows an entire Direction for spectroscopy of a sample to be analyzed. FIG. 1 shows two groups, wherein a wavelength band extending over a nominal wavelength is assigned to each group. Each light-emitting diode LED emits light in the direction of a measuring region having the measuring sample 5, in which the light is focused by means of a focusing device 7. A receiver device 9 positioned at the spatial measuring region 5 receives the light scattered by the measuring sample. By means of a light guide 19, the light received by the receiving device 9 is supplied to an evaluation device 11. This evaluation device 11 is preferably a spectrometer which determines at least one state value of the measurement sample by means of the light received by the receiver device 9. Basically, the scope of protection already includes a spectrometer probe according to the invention, all of which are shown in FIG
I dargestellten Bestandteile bis auf die AuswerteeinrichtungI components except for the evaluation
II aufweist. Bezugszeichen 17 ist eine Platte, beispielsweise eine Flexleiterplatte die als Halterung für die Leuchtdioden diese positioniert und fixiert. Figur 1 zeigt wie das Licht zweier LED-Gruppen durch Fokussierlinsen 7a auf einen definierten Messbereich, der der räumliche Messbereich 5 ist, fokussiert. Gemäß Figur 1 sind die Leuchtdioden LED 1 und LED 2, die unterschiedliche Wellenlängen emittieren abwechselnd entlang einer zum räumlichen Messbereich hin konkav gekrümm- ten Platte 17 in Richtung zum räumlichen Messbereich 5 hin orientiert angeordnet. Bezugszeichen 15 zeigt eine durch den räumlichen Messbereich 5 verlaufende Symmetrieachse, zu der die Spektralsonde achsensymmetrisch ausgebildet ist. Gemäß Figur 1 erfolgt die Emission des Lichts in dem Messbereich 5 bereits derart aus einer Vielzahl von Richtungen, dass durch Richtungsabhängige Streueigenschaften der Messprobe bewirkte Messfehler wirksam reduziert werden. II. Reference numeral 17 is a plate, for example, a flex circuit board which positions and fixes them as a holder for the LEDs. FIG. 1 shows how the light of two LED groups is focused by focusing lenses 7 a onto a defined measuring range, which is the spatial measuring range 5. According to FIG. 1, the light-emitting diodes LED 1 and LED 2, which emit different wavelengths, are arranged alternately oriented along a plate 17 that is concavely curved toward the spatial measuring range in the direction of the spatial measuring range 5. Reference numeral 15 shows an axis of symmetry extending through the spatial measuring region 5, to which the spectral probe is designed to be axially symmetrical. According to FIG. 1, the emission of the light in the measuring region 5 already takes place in such a way from a multiplicity of directions that measurement errors caused by direction-dependent scattering properties of the test sample are effectively reduced.
Figur 2 zeigt eine Darstellung hinsichtlich des Prinzips der Entmischung durch die Messprobe 4. Figur 2 zeigt das durch die Richtungsabhängige Streueigenschaft der dort dargestellten Messprobe 4 das aus der LED 2 emittierte Licht von der Empfängereinrichtung 9 erfasst und an den Lichtleiter 19 wei- tergeleitet wird. Das von der Leuchtdiode LED 1 emittierte Licht gelangt durch die richtungsabhängige Streueigenschaft der Messprobe 4 im Unterschied dazu nicht in die Empfängereinrichtung 9 und wird deshalb nicht in dem Lichtleiter 19 weitergeleitet. Figur 2 zeigt eine Entmischung durch das Objekt beziehungsweise die Messprobe 4, die als anisotrop streuendes Objekt ein Wellenlängenband bevorzugt rückstreut und auf diese Weise Messfehler erzeugt. Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Spektrometersonde, die einem Spektrometer 11 das auszuwertende Licht zuführt. Die Anordnung gemäß Figur 3 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Anordnung von LEDs bei Verwen- dung einer Platte 17, die hier als ebene Leiterplatte ausgebildet ist. Bezugszeichen 15 kennzeichnet eine Symmetrieachse zu der die Anordnung achsensymmetrisch ist. Figur 3 zeigt einen entsprechenden Schnitt . Gemäß Figur 3 werden 3 Gruppen mit jeweiligen Wellenlängenbändern von Leuchtdioden LED 1, LED 2 und LED 3 verwendet. Erfindungsgemäß wird eine Spektrometersonde für die Messung eines Spektrums auf der Basis von LED-Lichtquellen vorgeschlagen. Hierbei wurde die Vorrichtung so ausgelegt, dass eine optimale Mischung der Lichtwellenlängen eine Vielzahl von einzelnen Lichtquellen, die hier bei- spielsweise 3 Wellenlängenbänder mit je 8 Lichtquellen sein können, durch eine dicht gepackt Matrixförmige räumliche Anordnung stattfindet. Durch eine derartige Anordnung wird verhindert, dass das Licht durch ein strukturiertes, raues Objekt wieder entmischt werden kann und das Spektrum gegebenen- falls verfälscht wird. Fig. 3 zeigt die Leuchtdioden entlang einer ebenen Platte in Richtung zum räumlichen Messbereich hin orientiert angeordnet. FIG. 2 shows a representation with regard to the principle of demixing by the measurement sample 4. FIG. 2 shows that the light emitted from the LED 2 is detected by the receiver device 9 due to the direction-dependent scattering property of the measurement sample 4 shown there and is transmitted to the light guide 19. is passed. By contrast, the light emitted by the light-emitting diode LED 1 does not enter the receiver device 9 due to the direction-dependent scattering property of the test sample 4 and is therefore not forwarded in the light guide 19. FIG. 2 shows a demixing by the object or the measuring sample 4 which, as the anisotropically scattering object, preferably backscatters a wavelength band and in this way generates measuring errors. FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a device according to the invention. FIG. 3 shows a spectrometer probe according to the invention which supplies the spectrometer 11 with the light to be evaluated. The arrangement according to FIG. 3 shows an advantageous embodiment of an arrangement of LEDs when using a plate 17, which is designed here as a planar printed circuit board. Reference numeral 15 denotes an axis of symmetry to which the arrangement is axisymmetric. FIG. 3 shows a corresponding section. According to FIG. 3, 3 groups with respective wavelength bands of light-emitting diodes LED 1, LED 2 and LED 3 are used. According to the invention, a spectrometer probe for the measurement of a spectrum on the basis of LED light sources is proposed. In this case, the device was designed in such a way that an optimum mixture of the light wavelengths takes place from a multiplicity of individual light sources, which here can be, for example, 3 wavelength bands with 8 light sources each, through a densely packed matrix-shaped spatial arrangement. Such an arrangement prevents the light from being able to be demixed again by means of a structured, rough object and, if appropriate, the spectrum being falsified. FIG. 3 shows the light-emitting diodes oriented along a flat plate in the direction of the spatial measuring range.
Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Anordnung. Vom Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung umfasst sind hier ebenso alle Spektrometersonden, die alle erfindungsgemäßen Vorrichtungsmerkmale aufweist, bis auf die Auswerteeinrichtung 11. Im Unterschied zur Vorrichtung gemäß Figur 3 ist der Abstand der Detektoroptik 9a kleiner als der jeweilige Abstand einer Fokussieroptik 7a zum räumlichen Messbereich 5 ausgewählt. Damit liegt die Detektoroptik 9a nicht mehr in der Ebene der Fokussieroptiken 7a. Bezugs - zeichen 21 kennzeichnet eine LED Leuchtfläche einer LED 3. Die Empfängereinrichtung 9 ist zur Vermeidung von Störsignalen bei Verwendung eines Schutzglases 27 relativ zur Leuchtebene 21 vorgezogen. Durch dieses Vorziehen werden direkt Reflexe zwischen LED-Leuchtflächen 21 und dem Schutzglas 27 un- terdrückt . Bezugszeichen 23 kennzeichnet einen Kohlestaubstrom der eine Rohrleitung 27 und den dort festgelegten räumlichen Messbereich 5 durchströmt. Das Schutzglas 27 ermöglicht das Einbringen des räumlichen Messbereichs 5 in das innere der Rohrleitung 25. Durch die gewählte räumliche Anord- nung der Empfängereinrichtung 9 relativ zur Beleuchtungseinrichtung LED 1... LED 3 wird vermieden, dass Reflexe, die an dem Schutzglas 27 auftreten können, direkt in die Empfängereinrichtung 9 treffen und auf diese Weise das zu analysierende Spektrum verfälschen. Figur 4 zeigt ebenso einen Quer- schnitt der LED-Anordnung . FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of an arrangement according to the invention. The scope of protection of the present application also includes all spectrometer probes which have all device features according to the invention, except for the evaluation device 11. In contrast to the device According to FIG. 3, the distance of the detector optics 9a is selected to be smaller than the respective distance of a focusing optics 7a to the spatial measuring region 5. Thus, the detector optics 9a is no longer in the plane of the focusing optics 7a. Reference symbol 21 denotes an LED luminous area of an LED 3. The receiver device 9 is preferred to avoid interference signals when using a protective glass 27 relative to the luminous plane 21. By this preference, reflections between LED luminous surfaces 21 and the protective glass 27 are directly suppressed. Reference numeral 23 denotes a carbon dust flow which flows through a pipeline 27 and the spatial measuring region 5 defined there. The protective glass 27 makes it possible to introduce the spatial measuring area 5 into the interior of the pipeline 25. The selected spatial arrangement of the receiver device 9 relative to the illumination device LED 1... LED 3 avoids reflections which can occur on the protective glass 27 , directly into the receiver device 9 and thus falsify the spectrum to be analyzed. FIG. 4 also shows a cross section of the LED arrangement.
Figur 5 zeigt ein 4. Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung. Im Unterschied zu Figur 4 weist ein Lichtleiter 19, der von der Detektoroptik 9a zu analysierendes Licht erhält, eine zusätzliche Ummantelung 29 auf. Diese Um- mantelung 29 bewirkt ein Unterdrücken von Direktreflexen in Folge der Anordnung der Detektoreinheit 9 zwischen LED- Leuchtflächen und Schutzglas 27 und wirkt zusätzlich als Montagerohr zur einfachen Führung von Lichtleitern 19 und Fokus - sieroptik 9a. Eine derartige Ummantelung 29 wirkt als Halterung und als Schutz vor unerwünschtem Streulicht. Des Weiteren gleicht die Anordnung gemäß Figur 5 der Anordnung gemäß Figur 4. Gemäß Figur 5 erfolgt eine Unterdrückung von Direkt - reflexen. Die Positionierung der Detektionsoptik relativ zur Fläche auf der das Beleuchtungslicht abgestrahlt wird bewirkt dies. Je näher die Detektionsoptik räumlich vor der Beleuchtungsebene positioniert wird, desto mehr werden direkte Lichtreflexe an einem Schutzglas vermieden und gleichzeitig kann die Zahl der Leuchtdioden bei gleich bleibendem Lichtkegel erhöht werden. FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of an arrangement according to the invention. In contrast to FIG. 4, an optical waveguide 19 which receives light to be analyzed by the detector optics 9 a has an additional cladding 29. This jacket 29 causes a suppression of direct reflections as a result of the arrangement of the detector unit 9 between LED lighting surfaces and protective glass 27 and additionally acts as a mounting tube for easy guidance of light guides 19 and focusing optics 9a. Such a sheath 29 acts as a holder and as protection against unwanted scattered light. Furthermore, the arrangement according to FIG. 5 is similar to the arrangement according to FIG. 4. According to FIG. 5 suppression of direct reflexes takes place. The positioning of the detection optics relative to the surface on which the illumination light is emitted causes this. The closer the detection optics are spatially positioned in front of the illumination plane, the more direct light reflexes on a protective glass are avoided and at the same time The number of LEDs can be increased while maintaining the same light cone.
Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer dicht gepackten LED-Matrix bei Verwendung von 7 Wellenlängenbändern. DieFIG. 6 shows an exemplary embodiment of a densely packed LED matrix using 7 wavelength bands. The
Leuchtdioden LED die hier nummeriert sind, und zwar entsprechend ihrer Gruppenzugehörigkeit, sind in sich wiederholenden Mustern von Grundeinheiten angeordnet, in denen für jede Gruppe jeweils eine Leuchtdiode zueinander benachbart ange- ordnet sind. Gemäß Figur 6 sind die Leuchtdioden einer Grundeinheit entlang einer Strecke angeordnet. Figur 6 zeigt eine Draufsicht der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Seitenansichten . Figuren 7 und 8 zeigen Ausführungsbeispiele von sich wiederholenden Mustern M von Grundeinheiten, in denen die Leuchtdioden angeordnet sind. Eine Grundeinheit umfasst jeweils eine Leuchtdiode für jede Gruppe. Figur 7 zeigt streckenförmige , dreieckige, rautenförmige, trapezförmige und sechseckförmige kompakte Anordnungen. Figuren 7 und 8 zeigen LED-Anordnungen für verschiedene Anzahlen von Wellenlängenbändern. Dabei soll eine dichteste Packung von Leuchtdioden in der Ebene bewirkt werden . Figur 9a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen LED-Matrix. Figur 9b zeigt eine dazugehörige Linsenmatrix . Light-emitting diodes LED numbered here, according to their group membership, are arranged in repeating patterns of basic units in which one LED is arranged adjacent to each other for each group. According to FIG. 6, the light-emitting diodes of a basic unit are arranged along a path. FIG. 6 shows a plan view of the side views shown in FIGS. Figures 7 and 8 show embodiments of repetitive patterns M of basic units in which the light-emitting diodes are arranged. A basic unit comprises one LED for each group. Figure 7 shows stretched, triangular, diamond-shaped, trapezoidal and hexagonal compact arrangements. Figures 7 and 8 show LED arrays for different numbers of wavelength bands. It is intended to effect a densest packing of light-emitting diodes in the plane. FIG. 9a shows an exemplary embodiment of an LED matrix according to the invention. FIG. 9b shows an associated lens matrix.
Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren für das eine erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird. Mit einem Schritt Sl erfolgt die Emission von Licht mittels einer Mehrzahl von Gruppen mit je Gruppe in einem sich über eine Nennwellenlänge erstreckenden Wellenband emittierenden FIG. 10 shows an exemplary embodiment of a method for which a device according to the invention is used. With a step Sl, the emission of light by means of a plurality of groups with each group takes place in a wave band extending over a nominal wavelength
Leuchtdioden in Richtung zu einer die Messprobe aufweisenden räumlichen Messbereich, in dem das Licht mittels einer Fokus- siereinrichtung fokussiert wird. Mit einem 2. Schritt S2 erfolgt mittels einer am räumlichen Messbereich positionierten Empfängereinrichtung ein Empfangen von in der Messprobe ge- streutem Licht. Mit einem weiteren Schritt S3 erfolgt mittels einer Auswerteeinrichtung ein ermitteln mindestens eines Zu- standswertes der Messprobe mittels des von der Empfängereinrichtung empfangenen Lichts. Abschließend wird in einem Schritt S4 die Anzahl der Gruppen die Nennwellenlänge und die Form des Wellenlängenbandes je Gruppe und die räumliche Anordnung der Leuchtdioden zueinander derart ausgewählt, dass durch richtungsabhängige Streueigenschaften der Messprobe bewirkte Messfehler wirksam reduziert werden. Light emitting diodes in the direction of a measuring sample having spatial measuring range in which the light is focused by means of a focusing. With a second step S2, by means of a receiver device positioned at the spatial measuring range, a reception of signals in the measuring sample takes place. scattered light. With a further step S3, an evaluation device is used to determine at least one state value of the test sample by means of the light received by the receiver device. Finally, in a step S4, the number of groups, the nominal wavelength and the shape of the wavelength band per group and the spatial arrangement of the LEDs to each other selected such that caused by directional scattering properties of the measurement sample measurement errors are effectively reduced.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine Sonde, und deren Verwendung zur Spektroskopie, bei denen fehlerhafte Spektren infolge nicht ideal isotrop absorbierender und streuender Messproben vermieden oder wirksam reduziert werden. Eine Emission von Licht in einen Messbereich erfolgt derart aus einer Vielzahl von Richtungen, dass durch richtungsabhängige Streueigenschaften der Messprobe bewirkte Messfehler wirksam reduziert werden. Die Erfindung eignet sich besonders zur Erfassung Eigenschaften eines Kohleparti- kelstroms . The invention relates to a device, in particular a probe, and their use for spectroscopy in which erroneous spectra due to non-ideal isotropically absorbing and scattering measuring samples are avoided or effectively reduced. An emission of light into a measuring range takes place in such a way from a multiplicity of directions that measuring errors caused by direction-dependent scattering properties of the test sample are effectively reduced. The invention is particularly suitable for detecting the properties of a coal particle flow.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Spektroskopie einer zu analysierenden Messprobe (4) , aufweisend 1. Apparatus for spectroscopy of a sample to be analyzed (4), comprising
- eine Mehrzahl von Gruppen mit je Gruppe in einem sich über eine Nennwellenlänge erstreckenden Wellenlängenband emittierenden Leuchtdioden (LED1, LED2) zur Emission von Licht in Richtung zu einem die Messprobe aufweisenden räumlichen Messbereich (5) , in den das Licht mittels einer Fokus- siereinrichtung (7) fokussiert wird; a plurality of groups each having a group in a light emitting diode (LED1, LED2) emitting a wavelength band extending over a nominal wavelength for emitting light in the direction of a spatial measuring range (5) having the test sample into which the light is directed by means of a focusing device ( 7) is focused;
eine am räumlichen Messbereich positionierte Empfängereinrichtung (9) zum Empfangen von in der Messprobe gestreutem Licht ;  a receiver device (9) positioned at the spatial measuring range for receiving light scattered in the test sample;
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Gruppen, die Nennwellenlänge und die Form des Wellenlängenbandes je Gruppe und die räumliche Anordnung der Leuchtdioden zueinander derart gewählt werden, dass die Wellenlängenbänder sich im räumlichen Messbereich zu einem festgelegten Messspektrum mischen, und die Emission des Lichts in den Messbereich derart aus einer Vielzahl von Richtungen erfolgt, dass durch richtungsabhängige Streueigenschaften der Messprobe bewirkte Messfehler wirksam reduziert sind. characterized in that the number of groups, the nominal wavelength and the shape of the wavelength band per group and the spatial arrangement of the LEDs are selected such that the wavelength bands mix in the spatial measurement range to a fixed measurement spectrum, and the emission of the light in the measuring range in such a way from a multiplicity of directions that measuring errors caused by direction-dependent scattering properties of the test sample are effectively reduced.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Leuchtdioden je Gruppe gleich ist und die2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the number of light-emitting diodes per group is the same and the
Leuchtdioden aller Gruppen über einen ausgehend von der Messprobe betrachtet möglichst großen Raumwinkel gleichmäßig verteilt, kompakt und matrixförmig angeordnet sind. Light emitting diodes of all groups over a starting from the sample considered the largest possible solid angle evenly distributed, compact and arranged in matrix form.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden in sich wiederholenden Mustern (M) von Grundeinheiten angeordnet sind, in denen für jede Gruppe jeweils eine Leuchtdiode zueinander benachbart angeordnet sind . 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the light-emitting diodes are arranged in repeating patterns (M) of basic units, in each of which a light-emitting diode are arranged adjacent to each other for each group.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis4. Device according to one of the preceding claims 1 to
3. dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden unabhängig von der Art der Leuchtdioden achsensymmetrisch zu einer durch den räumlichen Messbereich verlaufenden Achse (15), entlang einer Platte (17) in Richtung zum räumlichen Messbereich hin orientiert angeordnet sind. 3. characterized in that the light emitting diodes, regardless of the type of light emitting diodes axially symmetrical to a the spatial measuring range extending axis (15), along a plate (17) oriented in the direction of the spatial measuring range are arranged.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussiereinrichtung (7) für jede Leuchtdiode zwischen diesen und dem räumlichen Messbereich jeweils eine Fokussieroptik (7a) ausbildet und die Empfängereinrichtung (9) als entlang der durch den räumlichen Messbereich verlau- fenden Symmetrieachse mittels einer Detektoroptik (9a) in5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the focusing device (7) forms a focusing optics (7a) for each light-emitting diode between these and the spatial measuring range and the receiver device (9) than along the through the spatial measuring range fau- fenden Symmetry axis by means of a detector optics (9a) in
Richtung zum räumlichen Messbereich hin orientierter Lichtleiter (19) ausgebildet ist. Direction to the spatial measurement range oriented toward light guide (19) is formed.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Detektoroptik (9a) zum räumlichen Messbereich6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the distance of the detector optics (9a) to the spatial measuring range
(5) kleiner ist als der jeweilige Abstand der Fokussieropti- ken (7a) zum räumlichen Messbereich. (5) is smaller than the respective distance of the focusing optics (7a) to the spatial measuring range.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich- net, dass der Lichtleiter der Empfängereinrichtung entlang der Symmetrieachse von der Platte bis zu der Detektoroptik eine Ummantelung (29) aufweist. 7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized marked, that the optical fiber of the receiver device along the axis of symmetry from the plate to the detector optics has a sheath (29).
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussieroptiken in Relation zu den Leuchtdioden mit zunehmendem Abstand zu diesen in Richtung zu der Symmetrieachse hin versetzt sind. 8. The device according to claim 5, characterized in that the focusing optics are offset in relation to the LEDs with increasing distance to them in the direction towards the axis of symmetry.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundeinheiten Paare, Dreiecke, Rauten, Trapeze, Sechsecke oder Strecken sind. 9. The device according to claim 3, characterized in that the basic units are pairs, triangles, diamonds, trapezoids, hexagons or stretches.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis10. Device according to one of the preceding claims 1 to
9, dadurch gekennzeichnet, dass das festgelegte Messspektrum dem Spektrum weißen Lichts entspricht. 9, characterized in that the fixed measurement spectrum corresponds to the spectrum of white light.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis11. Device according to one of the preceding claims 1 to
10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungsanteile der Wellenlängenbänder mittels jeweiliger elektrischer Leuchtdiodenströme eingestellt werden. 10, characterized in that the mixing proportions of Wavelength bands are adjusted by means of respective electrical light-emitting diode currents.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nennwellenlängen im Bereich von 250nm bis 360nm in 5nm-Schritten und zu ausgewählten Wellenlängen von 365nm bis 637nm erzeugt sind. 12. Device according to one of the preceding claims 1 to 11, characterized in that the nominal wavelengths are generated in the range of 250nm to 360nm in 5nm increments and at selected wavelengths from 365nm to 637nm.
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messprobe ein durch eine13. Device according to one of the preceding claims 5 to 7, characterized in that the measurement sample by a
Leitung als räumlicher Messbereich durchfließender Teilchenstrom ist, wobei die Leitung im Strahlengang des Lichts von den Leuchtdioden in den räumlichen Messbereich und von dort in die Empfängereinrichtung ein Schutzglas aufweist, an das die Detektoroptik angrenzend positioniert ist. Line is as a spatial measuring range flowing through particle flow, wherein the line in the beam path of the light from the light emitting diodes in the spatial measuring range and from there into the receiver device has a protective glass, to which the detector optics is positioned adjacent.
14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messprobe ein Kohlestaubstrom (23) ist, der durch eine Rohrleitung (25) durch den räumlichen Messbereich (5) geführt wird, wobei die Rohrleitung im Strahlengang ein aus Saphir oder Diamant bestehendes Schutzglas (27) aufweist. 14. Device according to one of the preceding claims 1 to 13, characterized in that the measuring sample is a coal dust stream (23) which is passed through a pipe (25) through the spatial measuring range (5), wherein the pipeline in the beam path of a sapphire or diamond existing protective glass (27).
15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden mittels15. Device according to one of the preceding claims 1 to 14, characterized in that the light-emitting diodes means
Peltierelemente hinsichtlich der Temperatur geregelt werden. Peltier elements are regulated in terms of temperature.
16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinrichtung (11) zur Ermittlung mindestens eines Zustandswerts der Messprobe mittels des von der Empfängereinrichtung empfangenen Lichts; 16. Device according to one of the preceding claims 1 to 15, characterized by an evaluation device (11) for determining at least one state value of the measurement sample by means of the received light from the receiver device;
17. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Spektroskopie einer zu analysierenden Messpro- be, mit den Schritten 17. Use of a device according to one of the preceding claims for the spectroscopy of a sample to be analyzed, with the steps
Emission von Licht mittels einer Mehrzahl von Gruppen mit je Gruppe in einem sich über eine Nennwellenlänge erstreckenden Wellenlängenband emittierenden Leuchtdioden in Rieh- tung zu einem die Messprobe aufweisenden räumlichen Messbereich, in den das Licht mittels einer Fokussiereinrichtung fokussiert wird; Emission of light by means of a plurality of groups of each group in a light emitting diode emitting in a wavelength band extending over a nominal wavelength. tion to a measuring sample having spatial measuring range, in which the light is focused by means of a focusing device;
mittels einer am räumlichen Messbereich positionierten Empfängereinrichtung ausgeführtes Empfangen von in der Messprobe gestreutem Licht;  receiving light scattered in the test sample by means of a receiver device positioned at the spatial measuring range;
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
mittels der Anzahl der Gruppen, der Nennwellenlänge und der Form des Wellenlängenbandes je Gruppe und der räumlichen An- Ordnung der Leuchtdioden zueinander, die Wellenlängenbänder im räumlichen Messbereich zu einem festgelegten Messspektrum gemischt werden, wobei die Emission des Lichts in den Messbereich derart aus einer Vielzahl von Richtungen erfolgt, dass durch richtungsabhängige Streueigenschaften der Messprobe be- wirkte Messfehler wirksam reduziert werden. by means of the number of groups, the nominal wavelength and the shape of the wavelength band per group and the spatial arrangement of the LEDs to each other, the wavelength bands are mixed in the spatial measurement range to a fixed measurement spectrum, wherein the emission of the light in the measuring range such from a variety of In the directions that occur, directional scattering properties of the test sample effectively reduce measurement errors.
18. Verwendung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch mittels einer Auswerteeinrichtung ausgeführtes Ermitteln mindestens eines Zustandswerts der Messprobe mittels des von der Empfän- gereinrichtung empfangenen Lichts. 18. The use as claimed in claim 17, characterized by determining by means of an evaluation device at least one state value of the test sample by means of the light received by the receiver device.
19. Verwendung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischanteile der Wellenlängenbänder mittels jeweiliger elektrischer Leuchtdiodenströme eingestellt werden. 19. Use according to claim 17 or 18, characterized in that the mixing components of the wavelength bands are adjusted by means of respective electrical light-emitting diode currents.
20. Vorrichtung nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden mittels Peltierelemente hinsichtlich der Temperatur geregelt werden. 20. The apparatus of claim 17, 18 or 19, characterized in that the LEDs are controlled by means of Peltier elements in terms of temperature.
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