Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Partikeln Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Partikeln gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie ein Verfahren zur Detektion von Partikeln gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 12. Bei elektrischen Maschinen, Antrieben, Motoren, Kompressoren und/oder Generatoren können durch, zum Beispiel betriebsbedingte und/oder unerwünschte und/oder unvorhersehbare, Vibra ^¬ tionen elektrisch isolierte Leiter, Stäbe und/oder Teilleiter gegeneinander oder gegen Befestigungsstellen scheuern

und/oder reiben. Dadurch kann wenigstens ein Schaden an der Isolierung entstehen, welcher mit der Freisetzung von Teilen beziehungsweise Partikeln des Isolationsmaterials einhergeht.

Die Partikel der Isolationsmaterialien können aus Glasfasern von zur Armierung genutzten Glasseidenbänder, aus Glimmerpartikeln des Isolationsmaterials, aus Gewebe und Farbartikeln der äußersten lackierten Isolationsschicht und/oder aus weiteren zur Isolation verwendeten Materialien wie beispielsweise Generatorenharz, Bindemittel, Epoxidharz und/oder weiteren Bestandteilen, wie beispielsweise des Befestigungsmaterialien der isolierten Leiter, bestehen.

Um Beschädigungen beziehungsweise weitergehende Beschädigun ^¬ gen an der Isolation zu vermeiden, gibt es verschiedene Ver- fahren zur Erkennung. Beispielsweise zeigt die EP 2 385 357 AI einen faseroptischen Vibrationssensor für Generatoren in Kraftwerken. Dabei werden über Vibrationsmessungen an den elektrischen Leitern eines Wickelkopfs des Generators Schwin ^¬ gungen gemessen, welche als ein Maß für Beschädigungen an der Isolierung herangezogen werden.

Die DE 10 2011 054 047 AI offenbart ein Elektromaschinenkom- ponentenüberwachungssystem, welches eine Lichtquelle enthält die über ein Faseroptikkabel ein optisches Signal ausgibt. Ferner enthält sie eine Sensorkomponente die an einer Elekt- romaschinenkomponente oder in einem Abstandshalterabstand von der Elektromaschinenkomponente angeordnet ist, um ein opti- sches Antwortsignal zu erhalten, dass eine Bedingung der Elektromaschinenkomponente kennzeichnet .

Durch eine Schadensfrüherkennung ist es möglich, Schäden, wie sie beispielsweise durch elektrischen Durchschlag an den schadhaften Isolationsstellen verursacht werden können, zu vermeiden und somit unplanmäßige und teure Maschinenstill ^¬ stände vorzubeugen. Um einen durchgehenden Betrieb einer, insbesondere elektrischen, Maschine sicherzustellen, ist ein rechtzeitiges Erkennen von Schäden der Isolierung wünschens- wert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchen in besonders vorteilhafter Weise etwaige Beschädigungen eines Isolationsmaterials in einer, insbesondere elektrischen, Ma ^¬ schine festgestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merk- malen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal ^¬ tungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Partikeln. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Lichtquelle und wenigstens einen Detektor zum Erfassen von Licht auf.

Um nun besonders vorteilhaft Partikel detektieren zu können, insbesondere Partikel von einer Isolierung einer, insbesonde ^¬ re elektrischen, Maschine, weist die Vorrichtung wenigstens ein von von der Lichtquelle bereitgestelltem Licht

durchleuchtbares Medium auf, welches beispielsweise als Ab- sorptionsfilter, insbesondere als Farbglas, ausgebildet ist oder einen solchen Adsorptionsfilter, insbesondere Farbglas, aufweist, wobei das Medium vorzugsweise einen geeigneten spektralen Reflexions- und Transmissionsverlauf aufweist. Au- ßerdem weist das Medium eine Ablagerungsoberfläche für die Partikel auf. Dabei ist der Detektor dazu ausgebildet, von den auf der Ablagerungsoberfläche abgelagerten Partikeln re ^¬ flektiertes und das Medium durchdringendes Licht zu erfassen.

Mit anderen Worten ist der Detektor dazu ausgebildet, aus ei ^¬ ner durch die auf der Ablagerungsoberfläche abgelagerten Par ^¬ tikel bewirkten Reflexion zumindest eines Teils des von der Lichtquelle bereitgestellten Lichts resultierendes, reflek ^¬ tiertes und das Medium durchdringendes Licht zu erfassen.

Beispielsweise während eines Betriebs der Vorrichtung setzen oder lagern sich Partikel auf der Ablagerungsoberfläche ab. Diese Partikel auf der Ablagerungsoberfläche führen zu einer Streuung beziehungsweise Reflexion des einfallenden Lichtes, welches von der Lichtquelle bereitgestellt wird und das Medi ^¬ um durchdringt. Insbesondere streuen oder reflektieren die auf der Ablagerungsoberfläche abgelagerten Partikel das Licht in verschiedene Raumrichtungen. Durch Streuung an den Partikeln wird zumindest ein Teil des das Medium durchdringenden Lichtes zurück in das Medium gelenkt, was kurz gesagt, einer Reflexion entspricht. Im Folgenden wird daher das durch den Detektor erfassbare Licht als reflektiertes Licht bezeichnet.

Das von den Partikeln reflektierte Licht kann von dem Detek- tor erfasst werden, wodurch Rückschlüsse auf auf der Ablage ^¬ rungsoberfläche abgelagerten Partikel möglich sind. Dabei kann der Detektor beispielsweise eine Photodiode, eine

Avalanche-Photodiode oder einen Photomultiplier zum Erfassen des Streulichts aufweisen. Die Lichtquelle kann beispielswei- se wenigstens eine Laserdiode, LED, SLED, ein durchstimmbarer Laser, das heißt ein Laser, dessen Wellenlänge variiert wer ^¬ den kann, oder eine Glühlampe sein oder umfassen. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, kleinste Partikel, welche sich auf der Ablagerungsoberfläche ablagern, zu detektieren. Dabei streuen beziehungsweise reflektieren die auf der Ablagerungsoberfläche abgelagerten Partikel das durch das Medium transmittierte Licht der Licht ^¬ quelle. Dabei kann die Reflexion beispielsweise je nach

Partikelgröße und/oder Partikelform in unterschiedliche Raum ^¬ richtungen erfolgen, womit beispielsweise mittels einer je ^¬ weiligen Detektorposition unterschiedliche Partikel bezie- hungsweise Partikelarten detektierbar sind.

Die Vorrichtung, insbesondere das Medium, kann beispielsweise in einem Kühlluftstrom einer, insbesondere elektrischen, Maschine eingebracht sein, sodass Partikel aus unterschiedli- chen Bereichen der Maschine auf der Ablagerungsoberfläche ab ^¬ gelagert und dort detektiert werden können. Partikel sind da ^¬ bei beispielsweise in dem einen Gasstrom darstellenden Kühlluftstrom enthalten und werden mittels dieses, insbesondere durch einen Kanal, transportiert. Die Partikel aus dem

Gasstrom können sich an der Ablagerungsoberfläche ablagern.

Durch Detektion der beispielsweise aus Isolationsmaterial ge ^¬ bildeten Partikel auf der Ablagerungsoberfläche ist eine Schadensfrüherkennung möglich, wodurch Schäden, welche durch schadhafte Isolationsstellen verursacht werden können, vermeidbar und somit unplanmäßige und teure Maschinenstillstände vorbeugbar sind.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass das von der Lichtquelle bereitge ^¬ stellte Licht entlang einer Vorzugsrichtung in das Medium eintritt. Mit anderen Worten erfolgt eine Beleuchtung des Me ^¬ diums, insbesondere der Ablagerungsoberfläche, mittels des Lichts der Lichtquelle gerichtet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Licht beim Eintreten beispielsweise nur we ^¬ nig reflektiert wird, und insbesondere beispielsweise Total ^¬ reflexion vermieden wird. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen ersten Lichtleiter auf, mittels welchem das von der Lichtquelle bereitgestellte Licht zum Beleuchten des Mediums in dieses einkoppelbar ist beziehungsweise

eingekoppelt wird. Darüber hinaus weist die Vorrichtung einen zweiten Lichtleiter auf, mittels welchem das reflektierte Licht aus dem Medium zu dem Detektor zu führen ist beziehungsweise geführt wird. Durch den ersten Lichtleiter, wel ^¬ cher das Licht der Lichtquelle zum Medium führt, kann die Lichtquelle flexibel an beziehungsweise in der Vorrichtung positioniert werden. Mit anderen Worten muss die Lichtquelle nicht direkt am Medium angeordnet sein, was eine große Flexi ^¬ bilität bei der Anordnung des Mediums und/oder dessen Größe verschafft. Im Falle des zweiten Lichtleiters ergeben sich die gleichen Vorteile analog zum ersten Lichtleiter, eine flexible Anordnung für den Detektor, das heißt der Detektor kann ebenfalls flexibel und nicht direkt am Medium angeordnet werden . Zusammengefasst bilden zumindest Teile der Lichtleiter zusam ^¬ men mit dem Medium einen Sensorkopf beziehungsweise ein sol ^¬ cher Sensorkopf umfasst das Medium und zumindest Teile der Lichtleiter. Eine Anordnung des Sensorkopfs, insbesondere in oder an der Maschine, ist somit mit einer großen Flexibilität möglich.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bildet der erste Lichtleiter einen ersten Strahlengang und der zweite Lichtleiter einen zweiten Strahlengang aus, welcher den ersten Strahlengang kreuzt. Mit anderen Worten sind die Lichtleiter derart angeordnet, dass aus dem ersten Lichtleiter austretendes Licht einen ersten Strahlengang und in den zweiten Lichtleiter einfallendes Licht einen zweiten Strahlengang aufweist, welcher den ersten Strahlengang kreuzt. Hierdurch ergibt sich beispielsweise der Vorteil, dass Licht nicht di ^¬ rekt aus dem ersten Lichtleiter in den zweiten Lichtleiter eintreten kann, ohne beispielsweise ein Reflexionsereignis durchgeführt zu haben, sodass eine übermäßige Beeinflussung des Detektors, beispielsweise durch Störsignale, vermieden werden kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Lichtleiter wenigstens ein strahlformendes Element auf, über welches das Licht zum durchleuchten des Mediums in das Medium einkoppelbar ist.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite Lichtleiter wenigstens ein strahlformendes Element aufweist, über welches das reflektierte Licht aus dem Medium in den zweiten Lichtleiter einkoppelbar ist.

Das jeweilige strahlformende Element kann beispielsweise eine Linse und/oder ein Prisma und/oder eine Gradient-Index-Linse sein, sodass mittels des strahlformenden Elements beispiels ^¬ weise eine Bündelung von Licht möglich ist. Teile des Licht ^¬ leiters, welche nicht die strahlformenden Elemente sind, kön ^¬ nen als strahlführende Elemente bezeichnet werden. Vorzugs- weise befindet sich das jeweilige strahlformende Element an einem Endbereich des jeweiligen Lichtleiters. Bei dem ersten Lichtleiter ist dieser Endbereich vorteilhafterweise der Teil des Lichtleiters, welcher der Lichtquelle gegenüberliegt. Beim zweiten Lichtleiter ist der Endbereich vorzugweise der Teil der detektorabgewandten Seite.

Das heißt mittels des jeweiligen Lichtleiters, insbesondere mittels dessen strahlformenden Elements, ist das Licht beson ^¬ ders vorteilhaft in das Medium einkoppelbar beziehungsweise aus dem Medium auskoppelbar. Der jeweilige Lichtleiter ist beispielsweise zumindest teilweise als optische Faser und so ^¬ mit zumindest teilweise als strahlführendes Element ausgebil ^¬ det . Durch die Streuung, insbesondere Reflexion, an den Partikeln auf der Ablagerungsoberfläche, wird ein Teil des Lichts zu ^¬ rück in das Medium, insbesondere den Absorptionsfilter gelenkt, und danach beispielsweise von einem der jeweiligen strahlformenden Elemente, insbesondere einer Linse gesammelt, und entweder zurück in die den ersten Lichtleiter, beispielsweise eine optische Faser, und/oder insbesondere in den zwei ^¬ ten Lichtleiter, beispielsweise eine weitere optische Faser, eingekoppelt und zu dem Detektor geleitet.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Medium eine erste Schicht, durch welche die Ablagerungsoberfläche gebildet ist, und wenigstens eine von der ersten Schicht un- terschiedliche, dielektrische zweite Schicht auf. Dabei ist die zweite Schicht entlang einer Richtung, entlang welcher das von der Lichtquelle bereitgestellte Licht das Medium durchdringt, zwischen der ersten Schicht und der Lichtquelle angeordnet. Darunter ist zu verstehen, dass das von der

Lichtquelle bereitgestellte Licht, insbesondere auf seinem

Weg von der Lichtquelle zu der ersten Schicht beziehungsweise der Ablagerungsoberfläche, zunächst die zweite Schicht und dann die erste Schicht durchdringt. Das zur Beleuchtung der auf der Ablagerungsoberfläche abgelagerten Partikel verwende- te und von der Lichtquelle bereitgestellte Licht wird teil ^¬ weise bereits vor dem Eindringen in das Medium von diesem reflektiert. Eine Lichtmenge des bereits dort von dem Medium reflektierten Lichts kann beispielsweise durch eine dielekt ^¬ rische Beschichtung, welche die zweite Schicht ausbildet, ge- ändert werden. An der beziehungsweise durch die zweite

Schicht des Mediums kann somit beispielsweise in geeigneter Weise eine Intensität und/oder ein spektraler Anteil einge ^¬ stellt werden, wobei der an der zweiten Schicht, durch die zweite Schicht einstellbare Anteil an dort reflektierten Licht der Lichtquelle beispielsweise als Referenzsignal ver ^¬ wendet werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht des Mediums eine dritte Schicht als Kernschicht des Mediums angeordnet. Insbesondere sind die Schichten des Mediums transparent, insbesondere für wenigstens eine Wellenlänge des Lichts der Lichtquelle. Die erste Schicht des Mediums, durch welche die Ablagerungsober- fläche gebildet ist, kann beispielsweise von den beiden ande ^¬ ren Schichten abtrennbar ausgeführt sein. So kann diese beispielsweise bei einer starken Verschmutzung, insbesondere durch Ablagerung der Partikel, ausgetauscht werden. Darüber hinaus kann beispielsweise die elektrostatische Charakteris ^¬ tik der Ablagerungsoberfläche beeinflusst werden. Die zu be ^¬ obachtenden Partikel sind beispielsweise elektrostatisch be ^¬ einflussbar, das heißt sie können an der Ablagerungsoberflä ^¬ che mittels einer geeigneten, insbesondere elektrostatischen, Aufladung beispielsweise besser anhaften, wodurch eine höhere Lichtmenge des reflektierten Lichts den Detektor erreicht und somit beispielsweise ein deutliches Signal an dem Detektor bereitstellbar ist. Des Weiteren kann beispielsweise durch die elektrostatische Aufladung, insbesondere wenn sich das Medium beispielsweise in einem Kühlluftstrom der Maschine befindet, einem übermäßigen Abtragen der durch die Partikel auf der Ablagerungsoberfläche gebildeten Partikelschicht entgegengewirkt werden. Ei- ne Möglichkeit die erste Schicht auf der dritten Schicht aus ^¬ zubilden, kann beispielsweise eine durch Aufdampfen gebildete Oberflächenbeschichtung sein. Mittels der gleichen Technik könnte die zweite Schicht an der als Kernschicht fungierenden dritten Schicht angeordnet werden. Kann die elektrostatische Aufladung der ersten Schicht aktiv beeinflusst werden, ist auch eine Reinigung der Ablagerungsoberfläche von den Parti ^¬ keln möglich, beispielsweise durch eine elektrostatische Ab ^¬ stoßung. Dazu kann die erste Schicht beispielsweise aus Indi ^¬ um-Tin-Oxid (ITO) ausgebildet sein.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Strahlenfalle hinter dem Medium und der Ablagerungsoberfläche, in Ausbreitungsrichtung des Lichts der Lichtquelle gesehen, für zumindest einen Teil des durch das Medium trans- mittierten Lichts als Absorber dient. Die Strahlenfalle soll verhindern, dass Licht der Lichtquelle, welches durch das Me ^¬ dium transmittiert ist, hinter dem Medium, insbesondere der Ablagerungsoberfläche, reflektiert wird und in den zweiten Lichtleiter gelangen kann. Dies würde in dem Detektor ein Störsignal verursachen, welches als Fehlinterpretation eines Partikels auftreten könnte. Diese Gefahr kann durch die

Strahlenfalle zumindest deutlich reduziert werden. Unter dem Merkmal, dass die Strahlenfalle hinter dem Medium angeordnet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass die Strahlenfalle entlang der oben genannten Richtung, in die das Licht das Medium durchdringt, auf das Medium folgt, sodass zumindest ein Teil des Lichts nach Durchdringen des Mediums in die Strah- lenfalle einfällt und von dieser beispielsweise absorbiert wird .

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Detektor dazu ausgebildet, wenigstens ein, insbesondere elektrisches, Signal bereitzustellen, welches das erfasste reflektierte Licht charakterisiert, das die auf der Ablage ^¬ rungsoberfläche abgelagerten Partikel, welche das Licht zum Beleuchten des Mediums zurückreflektieren, charakterisiert. Mit anderen Worten ist der Detektor so ausgebildet, dass er reflektiertes Licht, welches in ihn einfällt, nicht nur de- tektieren, sondern auch unterscheiden kann. Dabei bedeutet „unterscheiden" beispielsweise, dass der Detektor je nach Art des einfallenden Lichtes ein jeweiliges charakteristisches elektrisches Signal bereitstellt, welches beispielsweise von einer als Auswerteeinheit ausgebildeten elektronischen Recheneinheit empfangen und weiterverarbeitet werden kann.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Rückschlüsse auf die Art des Partikels möglich sind, wodurch eine Charakterisie ^¬ rung des Partikels erfolgen kann. Dies kann hilfreich bei ei- nem Aufspüren eines möglichen Schadens der Maschine sein. Das Signal wir auch als Detektorsignal bezeichnet, wobei eine elektronische Verstärkerschaltung vorgesehen sein kann, mittels welcher das Signal verstärkt wird. Reicht beispielsweise eine Auflösung des Detektors nicht für eine bestimmte Charak- terisierung aus, beispielsweise aufgrund der Art des verwen ^¬ deten Detektors, kann eine Charakterisierung beispielsweise auch über die Position beziehungsweise die geometrischen Ei- genschaften des zu dem Detektor führenden zweiten Strahlengangs erfolgen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist die Vorrichtung wenigstens einen Polarisator zum Polarisieren des von der

Lichtquelle bereitgestellten Lichts und/oder des reflektierten Lichts auf. Mittels des jeweiligen Polarisators können beispielsweise jeweilige orientierte Polarisationen auf Licht in dem jeweiligen entsprechenden Strahlengang angewandt wer- den, sodass beispielsweise bestimmte polarisationsabhängige

Reflexions- beziehungsweise Streuprozesse erfasst werden kön ^¬ nen. Dabei kann sich der jeweilige Polarisator beispielsweise im Sensorkopfs befinden, und/oder, insbesondere dank des je ^¬ weiligen Lichtleiters, in der Nähe der Lichtquelle und/oder des Detektors.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Partikeln, bei welchem die Partikel mittels wenigstens einer Lichtquelle, und mittels wenigstens eines De- tektors zum Erfassen von Licht detektiert werden. Dazu wird bei dem Verfahren wenigstens ein eine Ablagerungsoberfläche für die Partikel aufweisendes Medium von dem von der Licht ^¬ quelle bereitgestellten Licht durchleuchtet und mittels des Detektors Licht, welches von den auf der Ablagerungsoberflä- che abgelagerten Partikeln reflektiert wird und das Medium durchdringt, erfasst.

Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestal- tungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt .

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigt: FIG 1 einen schematischen Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

FIG 2 ein exemplarisches Messdiagramm von Messungen, welche mittels der Messanordnung der Vorrichtung gemäß FIG 1 durchgeführt wurden; und

FIG 3 ein Diagramm eines Signalverhältnisses eines Detektors der Vorrichtung.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.

FIG 1 zeigt schematisch einen Aufbau eines Ausführungsbei ^¬ spiels einer Vorrichtung 10, wobei die Vorrichtung 10 wenigstens eine Lichtquelle 12 und wenigstens einen Detektor 14 zum Erfassen von Licht aufweist. Die Vorrichtung 10 kann Teil ei ^¬ ner, insbesondere elektrischen, Maschine 11 sein und dient der Detektion von Partikeln. Durch die Detektion der Partikel, welche beispielsweise aus Isolationsmaterial von Isolie ^¬ rungen im Inneren der elektrischen Maschine 11 gebildet sind, kann auf eventuelle Schäden der Maschine 11 geschlossen werden .

Um eine Detektion der Partikel nun besonders vorteilhaft zu gestalten, wird von der Lichtquelle 12 Licht bereitgestellt, mittels welchem ein Medium 16 beleuchtet beziehungsweise durchleuchtet wird. Das Medium 16 weist eine Ablagerungsober ^¬ fläche 18 auf, auf welcher sich wenigstens ein Partikel 20 ablagern kann. Das beziehungsweise die Partikel 20 können das Medium 16 durchdringendes und auf das jeweiligen Partikel 20 treffendes Licht der Lichtquelle 12 reflektieren, was durch einen Pfeil 22, welcher einen Lichtstrahl darstellt, angedeutet ist und durch das Medium 16 schicken, wobei dieses re ^¬ flektierte Licht von dem Detektor 14 erfassbar ist beziehungsweise erfasst wird. Um das Licht der Lichtquelle 12 besonders vorteilhaft, und insbesondere gerichtet, auf beziehungsweise durch das Medium 16 zu leiten, ist an der Lichtquelle 12 ein erster Lichtlei ^¬ ter 24 angeordnet. Der Lichtleiter 24, welcher beispielsweise als eine optische Faser ausgebildet sein kann, weist an einem seiner Endbereiche wenigstens ein strahlformendes Element 26 auf, welches beispielsweise als Linse ausgebildet ist. Durch den ersten Lichterleiter 24, und insbesondere dessen strahlformendes Element 26, ist das von der Lichtquelle 12 bereit- gestellte Licht zum Beleuchten des Mediums 16 in dieses, ins ^¬ besondere gerichtet, einkoppelbar . Durch dieses, insbesondere gerichtete, Einkoppeln ist die Vorrichtung 10 derart ausge ^¬ bildet, dass das von der Lichtquelle 12 bereitgestellte Licht entlang einer Vorzugsrichtung in das Medium eintritt, wie durch einen Öffnungswinkel 28 in FIG 1 dargestellt.

Licht, das durch das Medium 16 transmittiert , ohne an dem Partikel 20 reflektiert zu werden, ist durch einen Pfeil 30 angedeutet. Dieses Licht, welches das Medium 16 und die Abla- gerungsoberflache 18 passiert hat, wird vorzugsweise wie im Ausführungsbeispiel gezeigt zumindest teilweise durch eine Strahlenfalle 32 absorbiert. Durch die Strahlenfalle 32 wird eine Reflexion des Lichts beispielsweise an Komponenten der, insbesondere elektrischen, Maschine 11 vermieden, wodurch Störsignale, welche den Detektor 14 erreichen könnten, vermieden werden.

Man kann sagen, dass das Licht der Lichtquelle 12, welches insbesondere strahlformend durch das strahlformende Element 26 derart geformt wurde, den Lichtleiter 24 mit dem Aus ^¬ trittswinkel 28 verlässt und einen ersten Strahlengang aus ^¬ bildet, welcher durch die gestrichelten Linien 34 dargestellt ist. Genauer gesagt befindet sich ein Bündel aus Strahlengän ^¬ gen zwischen den gestrichelten Linien 34, wobei der Einfach- heit halber das Bündel der Strahlengänge als ein erster

Strahlengang, welcher mittels des ersten Lichtleitereiters 24 ausgebildet ist, bezeichnet wird. Ein zweiter Lichtleiter 36, aufweisend ein strahlformendes Element 38, bildet einen zweiten Strahlengang, welcher durch die gestrichelten Linien 40 dargestellt ist und einen Öff ^¬ nungswinkel 42 beschreibt aus. Mittels des zweiten Strahlen- gangs ist das durch das Partikel 20 reflektierte Licht, bei ^¬ spielsweise durch den Pfeil 22 dargestellten Lichtstrahl, dem Detektor 14 zuzuführen beziehungsweise zuführbar. Um reflektiertes Licht des Partikels 20 besonders vorteilhaft zu de- tektieren kreuzt der erste den zweiten Strahlengang.

Mit anderen Worten umfasst die Vorrichtung 10 eine Lichtquel ^¬ le 12, beispielsweise eine LED, SLED oder Laser, deren Licht über einen Lichtleiter 24, welcher ein strahlformendes Element 26, beispielsweise eine Linse, aufweist und beispiels- weise zumindest teilweise als optisches Kabel ausgebildet ist, durch das Medium 16, geführt wird. Das Medium 16 weist dazu geeignete spektrale Reflexionsverläufe und spektrale Transmissionsverläufe auf und ist beispielsweise als ein Ab ^¬ sorptionsfilter, insbesondere in Form eines Farbglases, aus- gebildet. Mittels einer Transmission durch das Medium 16 trifft das Licht auf die Ablagerungsoberfläche 18, auf der sich die nachzuweisenden Partikel 20 ablagern können. Wird das Licht nicht durch die Partikel 20 gestreut beziehungswei ^¬ se reflektiert, wird es auf eine Strahlenfalle 32 geführt. Allgemein führt das Partikel 20 auf der Ablagerungsoberfläche 18 zu einer Streuung des einfallenden Lichts in verschiedene Raumrichtungen. Durch Streuung an den Partikel 20 wird ein Teil des Lichts zurück in das Medium 16 gelenkt und danach beispielsweise von dem strahlformenden Element 38 gesammelt und durch den Lichtleiter 36 zu dem Detektor 14 geführt.

Das von der Lichtquelle 12 ausgesendet Licht kann teilweise bereits vor dem Eindringen in das Medium 16 von diesem reflektiert werden. Um eine Menge des dort reflektierten

Lichts, das heißt also dessen Intensität und/oder beispiels ^¬ weise dessen spektralen Anteil bestimmen zu können, sodass das dort, insbesondere mittels einer Oberflächenreflexion, reflektierte Licht beispielsweise als Referenzsignal bezie- hungsweise Referenzlicht verwendet werden kann, weist das Me ^¬ dium 16 eine dielektrische Schicht 44 auf. Ein Grad der Ober ^¬ flächenreflexion kann mittels der Art der dielektrischen Schicht 44 beeinflusst werden. Das Medium 16 weist im Ausfüh- rungsbeispiel somit drei Schichten auf: eine erste Schicht 19, welche die Ablagerungsoberfläche 18 bildet, eine zweite Schicht in Form der dielektrischen Schicht 44, und eine zwischen diesen beiden Schichten 19 und 44 als Kernschicht des Mediums 16 ausgebildete oder angeordneten dritte Schicht 45. Vorzugsweise sind die oder alle Schichten 19, 44 und 45 des Mediums 16 so ausgebildet, dass sie zumindest für wenigstens einen Wellenlängenbereich des durch die Lichtquelle 12 ausgesendeten beziehungsweise bereitgestellten Lichts transparent sind. An der Schicht 44 gestreutes, sogenanntes Referenzlicht und am Partikel 20 reflektiertes Licht können beispielsweise in dem Lichtleiter 36 zu dem Detektor 14 geführt werden. Ein dadurch erhaltenes Beispiel eines Messdiagramms zeigt FIG2.

Der Detektor 14 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er we- nigstens ein, insbesondere elektrisches, Signal bereitstellt beziehungsweise bereitstellen kann, welches das erfasste re ^¬ flektierte Licht und somit die auf der Ablagerungsoberfläche 18 abgelagerten Partikel 20, welche das Licht zum beleuchten des Mediums zurückreflektieren, charakterisiert. Dazu kann der Detektor 14 beispielsweise als Spektrometer und/oder durch mehrere diskrete Detektoren mit geeigneten vorgeschal ^¬ teten optischen Filterelementen ausgeführt sein, wobei die Detektoren beispielsweise als Photodioden und/oder PD-Arrays ausgeführt sind. In der Regel wird das Detektorsignal durch eine elektronische Verstärkerschaltung verstärkt und bei ^¬ spielsweise mittels eines AD-Wandlers (Analog-Digital- Wandler) als ein digitales Signal zu Weiterverarbeitung bereit gestellt. Die Lichtquelle 12 und der Detektor 14 sowie der Verstärker beziehungsweise Vorverstärker können von einer geeigneten Kontroller-Einheit, welche nicht in der FIG 1 ge ^¬ zeigt ist, beispielsweise gesteuert und/oder geregelt werden. Die Kontroller-Einheit ist beispielsweise zumindest teilweise als elektrische Recheneinheit und/oder FPGA-Schaltung ausge ^¬ bildet. Ferner kann die Kontroller-Einheit eine geeignete Echtzeit-Signalverarbeitung der Signale durchführen, im eng- lischen mit Real-Time bezeichnet. Darüber hinaus kann das Signal beispielsweise digital gespeichert werden und/oder durch einen DA-Wandler in ein analoges Ausgabesignal gewandelt werden, um beispielsweise einer weiteren Datenerfas- sungs- und/oder Kontroller-Einheit zugesendet werden.

Ein erster Teil des Mediums 16, welcher die Ablagerungsoberfläche 18 aufweist, kann von einem zweiten Teil des Mediums teilbar beziehungsweise reversibel lösbar ausgeführt sein, sodass der erste Teil mit der Ablagerungsoberfläche 18 bei- spielsweise ausgewechselt werden kann. Dadurch kann dieser erste Teil beispielsweise als Schutzschicht verwendet werden und bei einer starken Verschmutzung, beispielsweise durch Partikel 20, ausgetauscht werden. Der zweite Teil umfasst beispielsweise die Schicht 44 und/oder die als Kernschicht ausgebildete dritte Schicht 45. Des Weiteren kann durch eine Änderung der Art der Ablagerungsoberfläche 18 Einfluss auf ein Messspektrum, wie das der FIG 2, genommen werden. Durch Veränderungen der Art der Ablagerungsoberfläche 18, wie bei ^¬ spielsweise ihre elektrostatische Charakteristik, kann bei- spielsweise eine Ablagerungsfähigkeit der Partikel 20 auf der Ablagerungsoberfläche beeinflusst werden. Ist das Signal, insbesondere das Ausgabesignal des Detektors 14, normiert, sollte dies bei einer Änderung beziehungsweise einem Aus ^¬ tausch des ersten Teils des Mediums 16, welches die Ablage- rungsoberfläche 18 aufweist, berücksichtigt werden.

Zusätzlich zu beziehungsweise an Stelle von der Verwendung des an der dielektrischen Schicht 44 reflektierten Lichts als Referenzsignal, kann die Strahlenfalle 32 so modifiziert sein, dass beispielsweise ein geringer Lichtanteil, bei ^¬ spielsweise durch einen weiteren Filter, welcher an der

Strahlenfalle 32 angebracht ist, modifiziert und als weiteres Referenzsignal beziehungsweise Referenzlicht durch den zwei- ten Strahlengang zum Detektor 14 gelenkt wird. Die Lichtmenge, welche über die Strahlenfalle 32 den Detektor 14 er ^¬ reicht, sollte dabei geringer ausfallen, als das durch die Partikel 20 reflektierte Licht. Durch wenigstens eines der Referenzsignale beziehungsweise Referenzlichter kann bei ^¬ spielsweise eine Kontrolle des Detektors 14 erfolgen und so ^¬ mit beispielsweise ein Kabelbruch eines Lichtleiters 24 be ^¬ ziehungsweise 36, falls dieser als optische Faser ausgebildet ist, erkannt werden. Des Weiteren können mittels eines Refe- renzsignals gegebenenfalls Schwankungen der Lichtquelle 12 kompensiert werden.

Die Lichtquelle 12 kann beispielsweise moduliert und/oder ge ^¬ pulste betrieben werden, wodurch ein konstantes oder variables Untergrundsignal, welches beispielsweise durch einen Drift der Verstärkerschaltung des Detektors 14 entsteht, kompensiert werden kann. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, die Lichtquelle 12 thermisch zu stabilisieren, beispielsweise mit einem thermo-elektrischen Kühler beziehungsweise einem Peltier-Element , um eine konstante optische Ausgangsleistung, das heißt eine gleichmäßige Lichtmenge, bei variablen Umge ^¬ bungstemperaturen der Vorrichtung 10 zu gewährleisten. Je nach Anforderung kann es darüber hinaus vorteilhaft sein, den Detektor 14, gegebenenfalls mitsamt seiner ihm zugeordneten Verstärkerschaltung, sowie weitere Bauteile der Vorrichtung 10 thermisch zu stabilisieren beziehungsweise zu kühlen.

Der Detektor 14 kann beispielsweise einen Photomultiplier mit einem vorgeschalteten Störlichtfilter aufweisen. Der Stör- lichtfilter kann so ausgebildet sein, dass er nur Licht der Lichtquelle 12 transmittiert und beispielsweise

Umgebungslicht mit einer zu dem Licht der Lichtquelle 12 un ^¬ terschiedlichen Wellenlänge nicht hindurch lässt. Ferner kann der zumindest teilweise als Photomultiplier ausgebildete De- tektor 14 mittels einer Schutzbeschaltung betrieben werden, welche verhindert, dass der Photomultiplier beispielsweise bei einem Öffnen der Maschine 11 durch intensiven Lichteinfall beeinträchtigt wird. Dies könnte beispielsweise seine Lebensdauer verkürzen und/oder zu einem Ausfall des Photomultipliers führen. Mittels der Kontroller-Einheit könnte beispielsweise ein Ausgangspegel des Photomultipliers über ^¬ wacht werden, sodass der Photomultiplier bei einer länger- fristigen kritischen Übersteuerung abgeschaltet wird. Diese Abschaltung kann beispielsweise durch ein Herabsetzen oder Abschalten einer Dynoden-Spannung des Photomultipliers realisiert werden. Die Kontroller-Einheit kann beispielweise ein Peak-Analyse- Einheit, eine Signalbildungseinheit, eine Skalierungseinheit und eine Signalkodierungseinheit aufweisen, welche jeweils beispielsweise als virtuelles Element auf einer elektroni ^¬ schen Recheneinrichtung simuliert wird.

Mittels der Kontroller-Einheit können Signale, welche durch das Auftreffen von reflektiertem Licht auf den Detektor 14 verursacht und beispielsweise von dem Detektor 14 bereitge ^¬ stellt werden, mit einer hohen Datenrate erfasst und digita- lisiert werden. Dazu stellt der als Photomultiplier ausgebil ^¬ dete Detektor 14 ein Signal bereit, welches von der Verstärkerschaltung empfangen und verstärkt und im Anschluss an die Kontroller-Einheit weitergeleitet wird. Die Kontroller-Einheit ist so ausgebildet, dass sie eine schnelle FPGA-basierte Datenauswertung des verstärkten Sensorsignals ermöglicht. Dabei behält die Kontroller-Einheit 18 gesammelte Informationen über alle schnellen Streuereignisse, das heißt über das erfasste Streulicht. Die Kontroller- Einheit kann ein analoges Ausgangssignal mit einer wesentlich geringeren Datenrate erzeugen, welches beispielsweise an ein Monitoring-System, insbesondere ein Condition-Monitoring- System weitergeleitet beziehungsweise diesem zur Verfügung gestellt werden. Die Kontroller-Einheit ist vorteilhafterwei- se in der Lage, unterschiedliche Phasen einer Signalverarbei ^¬ tung nebeneinander durchzuführen. Dazu werden beispielsweise in einem ersten Schritt, nach dem das Signal von einem AD- Wandler (Analogdigitalwandler) in ein digitales Signal ver- wandelt wurde, EMV-Einflüsse mittels eines EMV-Filters aus dem Signal gefiltert beziehungsweise eliminiert. Das dadurch entstörte Signal wird mittels der Peak-Analyse-Einrichtung analysiert. Die Peak-Analyse-Einrichtung ist dazu ausgebildet einen Peak-Such-Algorithmus auszuführen, wobei das Signal während einer Peak-Suche, beispielsweise mittels geeigneten Filtern, wie beispielsweise einem Tiefpassfilter, bearbeitet wird . Die Signalbildungseinheit ist dazu ausgebildet, aus identifi ^¬ zierten Streulichtsignalanteilen innerhalb eines bestimmten Zeitraums ein Signal, welches für eine Identifikation eines Partikels 20 heranziehbar ist, abzuleiten, was beispielsweise durch eine Integration einer Peakflache realisierbar ist.

In einem weiteren Schritt wird mittels der Skalier-Einheit das Signal skaliert, sodass beispielsweise ein bestimmter Wertebereich nicht über- oder unterschritten wird. Das so aus dem ursprünglichen Detektorsignal verarbeitet Signal kann mit einer geringen Datenrate, von beispielsweise 1 kHz, an einen Analogausgang der Kontroller-Einheit bereitgestellt werden. Das verarbeitet Signal kann beispielsweise als Spannungssig ^¬ nal mit Spannungswerten zwischen 0 V und 10 V zur Verfügung gestellt werden.

Das Spannungssignal kann beispielsweise von weiteren Datener ^¬ fassungsgeräten wie dem Monitoring-System empfangen werden, während in der Kontroller-Einheit gleichzeitig die soeben be ^¬ schriebene Datenverarbeitung für eine kontinuierliche Signal- erfassung von weiteren Signalen des Detektor 14 durchgeführt wird. Für die Signalausgabe beziehungsweise Weiterleitung an beispielsweise ein Monitoring-System ist es vorteilhaft, dass, beispielsweise durch eine Anpassung einer Spannung des verarbeiteten Signals, eine Signalkodierung von der Signalko- dierungseinheit durchgeführt wird.

Ferner kann mittels der Signalkodierungseinheit und der Ska ^¬ lierungseinheit eine geeignete Umwandlung des analogen Aus- gangssignals erfolgen, bei welcher beispielsweise zusätzliche Zustandsinformationen in das analoge Ausgangssignal codiert werden. Beispielsweise kann ein Pegel von 0 V als Zustand „System aus", ein Pegel von +0,2 V als Zustand „Störung 1" usw. codiert werden. Beispielsweise könnte ein Zustand von +1 V bis +9, 9 V als Partikelsignal in Abhängigkeit von der

Partikelanzahl und/oder der Partikeldichte und ein Zustand von +10 V als Zustand „Messbereich überschritten" codiert werden .

Zumindest Teile der Lichtleiter 24 und 36 bilden zusammen mit dem Medium 16 einen Sensorkopf, beziehungsweise umfasst der Sensorkopf das Medium 16 und zumindest Teile der Lichtleiter 24 und 36. Dem Sensorkopf ist wenigstens ein Detektor 14 zu- geordnet, wobei der Sensorkopf und der Detektor 14 zusammen eine sogenannte Sensoreinheit ausbilden. Die Vorrichtung 10 kann beispielsweise mehrere solcher Sensoreinheiten umfassen, wobei die Kontroller-Einheit mehrere Sensoreinheiten steuern kann oder jeweils eine Kontroller-Einheit pro Sensoreinheit vorgesehen sein kann. Die Kontroller-Einheiten können miteinander vernetz werden.

FIG 2 zeigt ein exemplarisches Messdiagramm von Messungen gemäß des Messaufbaus des in der FIG 1 gezeigten Ausführungs- beispiels der Vorrichtung 10. Die horizontal verlaufende Ach ^¬ se in dem Diagramm entspricht einer Wellenlänge des Lichts der Lichtquelle 12, welches, insbesondere von dem Partikel 20, reflektiert wird. Die vertikal verlaufende Achse ent ^¬ spricht der Intensität eines Sensorsignals. Dabei ist die Einheit der Wellenlänge in Nanometer und die des Sensorsig ^¬ nals in beliebigen Einheiten angegeben.

In dem Messdiagramm sind sechs Graphen, welche mit Gl bis G6 bezeichnet sind, gezeigt. Dabei zeigt Gl ein Spektrum, wel- ches aufgenommen wird, falls der, insbesondere als Schutz ^¬ schicht ausgebildete, oben beschriebene erste Teil des Medi ^¬ ums 16, welcher die Ablagerungsoberfläche 18 aufweist und auswechselbar ist, sich nicht auf dem zweiten Teil des Medi- ums 16 befindet und dadurch nicht mit gemessen wird. Das zweite Messsignal G2 entspricht einer Messung bei der kein Partikel 20 auf der Ablagerungsoberfläche 18 abgelagert ist, das heißt die Messung G2 zeigt ein sogenanntes Nullsignal. Bei den Graphen G3 bis G6 wächst mit steigender Nummerierung die Anzahl von auf der Ablagerungsoberfläche 18 abgelagerten Partikeln 20, sodass hieraus erkennbar ist, dass bei wachsen ^¬ der Anzahl Partikel 20 die Menge des reflektierten Lichts, insbesondre in einem für den Partikel 20 charakteristischen Wellenlängenbereich, welche von dem Detektor 14 registriert wird, zunimmt.

Mit größer werdender Anzahl abgelagerter Partikel 20 auf der Ablagerungsoberfläche 18 steigt die Reflexion und damit das Signal des Detektors 14, wodurch sich beispielsweise ein so ^¬ genannter Reflexionspeak bildet. Dieser Reflexionspeak tritt in FIG 2 bei einer Wellenlänge von ca. 695 nm auf und ist bei dem Graphen G6 am größten. Dadurch wird klar, dass sich bei den Graphen G6 am meisten Partikel 20 auf der Ablagerungs- Oberfläche 18 abgelagert haben. Je nach Art des eingesetzten Mediums 16, insbesondere dessen spektraler Charakteristik, kann die Verschmutzung, das heißt die Menge der abgelagerten Partikel 20 mehr oder weniger deutlich in dem gezeigten Messdiagramm hervortreten.

Mittels eines, wie oben beschriebenes, Referenzlicht bezie ^¬ hungsweise Referenzsignal, das nicht an der Partikelstreuung beteiligt ist, und durch den Grafen G2 dargestellt ist, kann sich eine entsprechende spektrale Kodierung ergeben. Das heißt, dass durch G2 repräsentierte Signal entspricht dem so ^¬ genannten Untergrundsignal des Detektors 14. Hierdurch ist eine Normierung des effektiv, durch die Partikel 20 reflektierten Lichts möglich, wobei variable Verluste in den Licht ^¬ leiter 24 beziehungsweise 36 oder Beleuchtungsschwanzschwan- kungen ausgeglichen werden können. Durch die Normierung kann beispielsweise durch eine Quotientenbildung am Reflexionspeak ein von der Partikelanzahl abhängiges Quotientensignal gebil ^¬ det werden, welches FIG 3 zeigt. FIG 3 zeigt ein Diagramm eines Signalverhältnisses des Detek ^¬ tors 14 der Vorrichtung 10. In dem Diagramm entspricht die waagrechte Achse einer Partikelanzahl wobei die Einheit im gezeigten Beispiel direkt einer Anzahl der Partikel 20 ent ^¬ sprechen kann. Die vertikale Achse entspricht einem Signal ^¬ verhältnisses beispielsweise reflektiertes Licht zu Referenz ^¬ signal und ist somit dimensionslos. Der erste durch den Ab ^¬ standspfeil 46 gezeigte Sprung des Signalverhältnisses ist dabei eine Reflexion durch die erste beziehungsweise zweite Schicht des Mediums 16. Durch den Abstandspfeil 48 wird die Partikelreflexion ausgedrückt, wobei das Verhältnis entspre ^¬ chend des beispielsweise in FIG 2 gezeigten Anstiegs bezie ^¬ hungsweise Wachstums des Reflexionspeaks entspricht.

Durch die Vorrichtung 10 können, insbesondere trockene, Par ^¬ tikel 20 beispielsweise in einem Gasstrom der Maschinenkühlung der, insbesondere elektrischen, Maschine 11 durch Anbringen des Mediums 16 in dem Gasstrom detektiert werden. Dadurch kann beispielsweise eine Partikeldetektion während des Betriebs der Maschine 11 und somit eine Schadensfrüherkennung möglich sein, selbst wenn der Detektor 14 nicht direkt an einer Schadensstelle positioniert ist beziehungsweise positio ^¬ niert werden muss. Dies ist beispielsweise aufgrund des Raum ^¬ angebots an den kritischen Stellen der Maschine 11 gar nicht möglich, jedoch bei der vorgestellten Vorrichtung 10 auch gar nicht nötig.