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OLAS - Absorptions- und Dichtemessung
OLAS - Optischer Licht Absorptions Sensor

OLAS - Optischer Licht Absorptions Sensor

Der Optical Light Absorption Sensor (OLAS) ist ein Online-Meßgerät zur Bestimmung der Lichtabsorption eines Mediums, im weiteren Sinne ein Meßgerät zur Bestimmung der Gemischzusammensetzung.

Produktbeschreibung

Der „Optical Light Absorption Sensor“ (OLAS) der Firma Werne &Thiel GbR durchleuchtet das zu untersuchende Material (Medium) mit Licht und kann anhand der dabei auftretenden Lichtabsorption die Zusammensetzung des Mediums bestimmen. Damit läßt sich nicht nur die Gemischzusammensetzung wässeriger Aufschlemmungen, Suspensionen und Gemische aller Art (z.B. Betonrecyclingwasser, Zellstoffaufschlemmung, etc.) bestimmen, sondern auch die Dicke von Folien und Beschichtungen, und vieles andere mehr. Was immer in der Produktion oder Verarbeitung einhergeht mit einer Beeinflussung oder Änderung der Lichtabsorption des Mediums kann mit dem OLAS gemessen, überwacht und gesteuert werden.

Einstellung des Abstands zwischen Sender und Empfänger:

Da die Lichtabsorption von Anwendungsfall zu Anwendungsfall sehr unterschiedlich sein kann, besitzt der OLAS keine starre Meßoptik mit starrem Abstand zwischen Lichtsender und -empfänger, sondern gestattet eine Anpassung des Lichtwegs an das jeweilige Medium: Bei sehr undurchsichtigen Medien muß ein sehr kleiner Abstand eingehalten werden, damit noch genügend Meßlicht den Empfänger erreicht, wogegen bei viel durchsichtigeren Medien der Abstand viel größer gewählt werden muß.

Der OLAS kann eine Lichtintensitätsänderung von 1 zu 10.000.000 verarbeiten, entsprechend einem internen Signal von 0...700. „0“ ergibt sich bei völlig durchsichtigem Medium, also ohne irgendwelche Lichtabsorption. „700“ dagegen ergibt sich bei maximaler Absorption.

Es gilt nun den Abstand zwischen Sender und Empfänger so einzustellen, daß mit dem in Frage kommenden Medium der Meßbereich von 0...700 möglichst vollständig ausgenutzt wird. Hierbei ist es durchaus möglich, daß der gefundene, optimale Abstand bei einem sehr undurchsichtigen Medium nur wenige Millimeter betragen kann, während bei sehr durchsichtigem Medium der Abstand auch einmal einen Meter, oder sogar darüber, betragen kann.

Fremdlichtunterdrückung:

Der OLAS weist eine beachtliche Fremdlichtunterdrückung auf. Es wird nicht nur „Gleichlicht“ (Sonnenlicht, etc.) unterdrückt, sondern auch Wechsellichtkomponenten, beispielsweise von Leuchtstoffröhren.
Wird die Optik beim Meßprozeß in das Medium eingetaucht, spielt Fremdlicht sowieso keine Rolle, da das absorbierende Medium das Fremdlicht erheblich abschwächt. Manchmal kann es aber sein, daß der Abstand zwischen Sender und Empfänger größer gewählt wird als die Dicke des durchleuchteten Mediums, beispielsweise bei der Bestimmung einer Foliendicke oder ähnlichem. In einem solchen Fall kann dann doch Fremdlicht auf den Empfänger gelangen, bei gleichzeitig stark abgeschwächtem Meßlicht. Wenn Sie jetzt nicht gerade den Empfänger mit einer starken Wechsellichtquelle (z.B. Leuchtstoffröhre) blenden, kann der OLAS den Einfluß des Fremdlichts in der Regel immer noch zuverlässig unterdrücken.

Sie können auf einfache Weise feststellen, ob die Fremdlichtunterdrückung in Ihrer Anwendung ausreichend groß ist: Bringen Sie ein sehr undurchsichtiges Medium zwischen Sender und Empfänger und schalten Sie die Mittelungszeit beim Touch Pannel Controller (TPC) auf „Aus“. Im Meßschreibermodus sollte jetzt ein konstanter Meßwert angezeigt werden, dem allenfalls kleinere Rauschspitzen überlagert sein dürfen. Verringern Sie jetzt das Fremdlicht und beobachten Sie, ob sich der angezeigte Meßwert ändert. Wenn ja, sollten Sie den Empfänger in geeigneter Weise abschatten, um den Fremdlichtanteil zu reduzieren. Bedenken Sie aber, daß bei eingeschalteter Mittelwertbildung der Einfluß des Fremdlichts ebenfalls erheblich minimiert wird.

Mittelwertbildung:

Der OLAS geht an die Grenze des heute physikalisch Möglichen. Bei der Entwicklung wurde ein optimaler Kompromiß zwischen möglichst schneller Einschwingzeit und möglichst geringem Eigenrauschen erzielt. Wer eine besonders schnelle Einschwingzeit (ca. 30msec) wünscht, schaltet die Mittelungszeit auf „Aus“. Wer hingegen auch bei sehr undurchsichtigen Medien einen geringen Rauschpegel wünscht, oder wer generell an schnellen Änderungen des Ausgangssignals nicht interessiert ist, sondern eine Mittelung wünscht, stellt eine ihn befriedigende Mittelungszeit ein. Für viele Anwendungsfälle dürfte eine Mittelungszeit von 0,3sec einen vernünftigen Kompromiß darstellen.

Meßbereich:

Der OLAS ist in der Lage den vollständigen dynamischen Bereich von 1:10.000.000 (intern sogar 1:100.000.000) mit nur einem Meßbereich zu erfassen. Es muß also nicht zwischen mehreren Meßbereichen umgeschaltet werden, was unzumutbare Totzeiten, in denen kein gültiges Meßsignal vorliegen würde, zur Folge hätte. Dadurch ist der OLAS außerordentlich schnell und präzise: Bei einem instantanen Signalsprung von 10.000.000:1 ist der OLAS in circa 30msec auf den korrekten Meßwert eingeschwungen.

Eine schnelle Einschwingzeit ist Grundvoraussetzung, wenn die Absorption von schnell veränderlichen Medien gemessen werden soll, etwa wenn ein inhomogenes Medium durch ein Rohr gepumpt wird und sich dort der OLAS befindet.

Verunreinigungen der Optik:

Manch einer, der andere optische Meßverfahren kennt, mag sich fragen, ob Verunreinigungen oder Kratzer (durch ein abrasives Medium) auf der Optik nicht die Meßgenauigkeit des OLAS beeinflussen. In der Tat reagiert der OLAS wesentlich „gutmütiger“ auf solche Verunreinigungen, da das durchleuchtete Medium in der Regel erheblich undurchsichtiger ist als bei anderen optischen Meßverfahren und erheblich mehr Meßlicht absorbiert als die Verunreinigungen oder Kratzer selbst. Das heißt, die Verunreinigungen und Kratzer absorbieren zwar Meßlicht, aber tun dies erheblich schwächer als das Medium selbst. Der Einfluß auf die Meßgenauigkeit ist deshalb in der Regel vernachlässigbar.Um den Einfluß noch weiter zu minimieren, können bei sehr abrasiven Medien auf Wunsch künstlich vorgealterte Optiken verwendet werden.

Offset-Abgleich:

Manchmal passiert es, daß bei einem OLAS-System mit bereits vom Kunden durchgeführter Grundeichung, nachträglich optische Komponenten ausgetauscht oder ersetzt werden müssen. Muß danach der OLAS neu geeicht werden?
Nicht unbedingt: Bleibt der Abstand zwischen Sender und Empfänger (von Fenster zu Fenster) exakt gleich, bietet der OLAS eine einzigartige Offset-Abgleichmethode, bei der lediglich die nachträglich durchgeführte Veränderung kompensiert werden muß, die bereits vom Kunden durchgeführte Eichung jedoch unangetastet weiterhin gültig bleibt! Dazu wird bei der Grundeichung einfach mit einem definierten Medium (z.B. klares Wasser) zusätzlich die sogenannte „Grundabsorption“ bestimmt und abgespeichert. Bei einem nachträglichen Offset-Abgleich (als Konsequenz einer nachträglich durchgeführten Veränderung der Optik) wird die Optik erneut in das definierte Medium gebracht und der Unterschied (Offset!) zur damaligen „Grundabsorption“ bestimmt und abgespeichert. Bei allen folgenden Messungen wird dann der Meßwert um den auf diese Weise bestimmten Offset korrigiert. Die vom Kunden durchgeführte Grundeichung bleibt weiterhin gültig! Dieser Offset-Abgleich kann beliebig oft durchgeführt werden. Natürlich läßt sich der Offset-Abgleich auch verwenden, um den Einfluß von Verunreinigungen oder Kratzer auf der Optik (siehe oben) zu korrigieren.

Beim Offset-Abgleich gilt es lediglich zu bedenken, daß der Abstand zwischen Sender und Empfänger, genauer die durchleuchtete Schichdicke des Mediums, immer exakt gleich bleiben muß! Außerdem darf bei der Durchführung der Grundeichung natürlich nicht die Bestimmung und Abspeicherung der „Grundabsorption“ vergessen werden.

Fehlermeldungen:

Der OLAS verfügt über eine Reihe von Diagnosefunktionen, die fortlaufend bestimmte Betriebszustände erfassen und bei signifikanten Abweichungen Fehlermeldungen ausgeben. Es gibt insgesamt 5 Fehlermeldungen:

OLAS-Netzausfall“
Diese Fehlermeldung erfolgt, wenn über eine längere Dauer der Datenstrom der RS485-Schnittstelle unterbrochen ist.

„OLAS-Datenübertragungsfehler“
Hier werden zwar Daten übertragen, aber die Datenübertragung ist fehlerhaft.

„Gerät übersteuert“
Dieser Fall tritt auf, wenn die Sender- oder Empfängeroptik durch erhebliches Fremdlicht geblendet wird. Oder aber, wenn Teile der Optik in solcher Weise manipuliert werden, daß der Empfänger plötzlich erheblich mehr Meßlicht empfängt und übersteuert wird.

„Gerät untersteuert“
Dieser Fall tritt auf, wenn die Meßlichtquelle ausfällt, was sehr unwahrscheinlich ist, da die Meßlichtquelle für eine Einsatzdauer von mehr als 100.000 Stunden ausgelegt ist.

„Meßwert unzuverlässig“
Hierbei handelt es sich nicht um eine wirkliche Fehlermeldung, sondern lediglich um eine Information für den Bediener, daß sich nämlich das Meßsignal gerade in der Nähe der Nachweisgrenze befindet, also sehr sehr klein ist und die Signalverarbeitung beginnt unlinear zu werden. In der Regel beginnt hierbei gerade das Meßsignal im Rauschen „unterzugehen“.
Diese Fehlermeldung wurde implementiert, da diese Meßsituation bei eingeschalteter Mittelwertbildung unbemerkt bleiben könnte.
Diese Fehlermeldung ist eigentlich nur bei der Durchführung der Grundeichung durch den Kunden relevant: Beim Setzen eines Eichpunkts sollte darauf geachtet werden, daß der Meßwert immer „zuverlässig“ ist, daß also niemals die Fehlermeldung „Meßwert unzuverlässig“ aktiv wird.

Technische Daten

Dynamischer Bereich Anzeige: 140dB (10.000.000 : 1), mit nur einem Messbereich!
Interne Signalverarbeitung: 160dB Hochempfindliches und hochlineares Präzisionsmessverfahren
Geräteeichung Messbereich beliebig einstellbar
TPC - Bedienung Menügesteuerte Bedienung über Touchscreen
Schutzgrad IP68
Einsatz Optimiert für hochabsorbierende Substanzen, wie z.B. Beton-
Recyclingwasser
Wirkprinzip Optisches System basierend auf der Absorption von diffusem Licht
TPC - Display Grosses hintergrundbeleuchtetes LCD Grafik-Display mit einer Auflösung von 240 x 320 Pixel
Signal Rauschabstand 150dB
Kompensation Temperaturkompensiert, Langzeitdrift-Kompensation
Einschwingzeit <30msec für einen Signalsprung auf 1 Millionstel (6 Dekaden)

Technische Dokumentationen

OLAS  Online - Dichtemessung im Betonrestwasser

OLAS Online - Dichtemessung im Betonrestwasser

deutsch

OLAS - Kurze Einführung

OLAS - Kurze Einführung

deutsch

Prospekte

OLAS - Pressebericht

OLAS - Pressebericht

deutsch

Flyer OLAS - Werne & Thiel sensortechnic

Flyer OLAS - Werne & Thiel sensortechnic

deutschenglischrussisch

In der Presse

Dichtemessung im Beton Restwasser

Dichtemessung im Beton Restwasser

deutsch

Pressebericht - OLAS - BFT 04/2009

Pressebericht - OLAS - BFT 04/2009

deutschenglisch


Anwendungsbilder

OLAS integriert in einem VARINLINE®-Gehäuse (GEA/Tuchenhagen)OLAS System AufbauOLAS Messkopf (kompakte Version) für Beton-recycling Wasser (mit Kontrolldüse)OLAS Messkopf - normale Version für Beton-recycling Wasser mit Kontrolldüse (Vorgänger Version)
OLAS TPC - Touch Panel ControllerÜberarbeiteter, angepasster Beton-Restwasser Messkopf (Stand: april 09)Installiertes OLAS System an einem Beton-Restwasser Becken Eintauchen des OLAS Messkopfes in ein Beton-Restwasser Becken
Ermitteln der Dichte von Beton-Restwasser mittels AräometerEichung des OLAS mittels verschiedener Proben im Teach-In Verfahren

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