DE19828343A1

DE19828343A1 - Optical sensor

Info

Publication number: DE19828343A1
Application number: DE19828343A
Authority: DE
Inventors: Roland Mueller-Fiedler; Helmut Sautter; Joachim Schneider; Anton Pfefferseder; Winfried Bernhard; Andre Mueller; Lutz Mueller; Andreas Hensel; Ulrich Oppelt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-03-07
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 1999-09-09

Abstract

The invention relates to an optical sensor for determining a physical and/or chemical parameter of a sample, comprising at least one optical transmitter (12) and at least one optical receiver (14). The inventive optical sensor also has a sensitive element (16, 24), especially a gas-sensitive element, which is located in a beam path between the transmitter and the receiver and which is exposed to the sample. When the sample changes its parameters, the element changes its adsorption and/or refractive index for electromagnetic radiation of a particular wavelength. The sensor optionally also comprises an evaluation unit connected downstream of the receiver. The invention provides that the transmitter (12) and the receiver (14) are coupled with the sensitive element (16, 24) by at least one optical waveguide (26, 28).

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkma len sowie dessen Verwendung.The invention relates to an optical sensor with the Merkma mentioned in the preamble of claim 1 len and its use.

State of the art

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungsgebieten für Sen soren. Zu diesen zählt der Einsatz von Gassensoren zur Brandfrüherkennung. So sind in der älteren deutschen Patentanmeldung 197 41 335.8 optische Gassensoren be schrieben, die auf dem Prinzip einer Wechselwirkung von bestimmten Gasen mit einer lichtteildurchlässigen Schicht beruhen, wobei ein Absorptionsgrad von Licht bestimmter Wellenlänge abhängig ist von der Gaskon zentration. Nachteilig an den bekannten optischen Gassensoren sind die relativ aufwendigen und volumi nösen Meßaufbauten, da neben einem optischen Sender und einem optischen Empfänger eine Anordnung einer gassensitiven Schicht innerhalb eines Strahlenganges zwischen diesen beiden Bauteilen notwendig ist. Ins besondere sind Messungen, bei denen Gaskonzentrationen an von den optischen Bauteilen räumlich entfernten und beispielsweise stark temperaturbelasteten Stellen gemessen werden sollen, nur schwierig möglich. There are a variety of uses for Sen soren. These include the use of gas sensors Early fire detection. So are in the older German Patent application 197 41 335.8 optical gas sensors be wrote on the principle of an interaction of certain gases with a translucent Layer based, with a degree of absorption of light certain wavelength is dependent on the gas centering. A disadvantage of the known optical Gas sensors are the relatively complex and volumi nosen test setups, since in addition to an optical transmitter and an arrangement of an optical receiver gas sensitive layer within an optical path between these two components is necessary. Ins special are measurements in which gas concentrations at distant from the optical components and for example, places subject to high temperatures are difficult to measure.

Advantages of the invention

Der erfindungsgemäße optische Sensor mit den im Pa tentanspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß durch die räumliche Trennbarkeit des wenigstens einen optischen Senders und des wenigstens einen optischen Empfängers sowie einer mit einer Probe, beispielsweise einem Gas oder Gasgemisch, wechselwir kenden, die Transmission für Licht bestimmter Wellen länge verändernden, sensitiven Schicht sehr kompakte und kostengünstige integrierte Bauteile darstellbar sind. Bei einer Koppelung eines vorzugsweise aus op tischem Sender und optischem Empfänger bestehenden integrierten Moduls mit der an beliebigem entfernten Ort einsetzbaren sensitiven Schicht über Lichtwellen leiter ist die völlige räumliche Trennung dieser Bau einheiten voneinander und damit eine Positionierung der gassensitiven Schicht auch an solchen Orten möglich, wo aufgrund der Platzverhältnisse oder der thermischen oder mechanischen Verhältnisse keine empfindlichen optischen und/oder elektronischen Bauteile eingebaut werden können.The optical sensor according to the invention with the Pa Features mentioned claim 1 has the advantage that by the spatial separability of the at least an optical transmitter and the at least one optical receiver and one with a sample, for example a gas or gas mixture kenden, the transmission for light of certain waves length-changing, sensitive layer very compact and inexpensive integrated components can be displayed are. When coupling a preferably from op existing transmitter and optical receiver integrated module with that at any remote Sensitive layer that can be used on site via light waves head is the complete spatial separation of this building units from each other and thus a positioning of the gas-sensitive layer also possible in places where due to space or thermal or mechanical conditions are not sensitive optical and / or electronic components installed can be.

Durch den Einsatz einer für elektromagnetische Strah lung weitgehend durchlässigen und bei Kontakt mit einem Gas oder einem Gasgemisch seine Absorptionseigen schaften und/oder seinen Brechungsindex für elektro magnetische Strahlung verändernden gassensitiven Schicht oder Membran, auch als Optode bezeichnet, als sensitives Element können auf einfache Weise sehr kompakte und miniaturisierbare Gassensoren hergestellt werden. Unter einer Optode werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung insbesondere Po lymerschichten verstanden, die aufgrund in ihr einge lagerter Indikatorsubstanzen eine Abhängigkeit der Lichttransmission von der Konzentration eines be stimmten Gases in der die Optode umgebenden Atmosphäre zeigen. Erfindungsgemäß eingesetzte Optoden reagieren selektiv und reversibel auf die Konzentration eines bestimmten Gases. Durch Messung der Absorptionsei genschaften der dem Gas ausgesetzten und mit diesem wechselwirkenden, in der gassensitiven Schicht oder Membran vorhandenen, Indikatorsubstanz können mit relativ einfachen optischen Vorrichtungen sehr geringe Gaskonzentrationen gemessen und nachgewiesen werden. Vorzugsweise spricht die in der gassensitiven Schicht vorhandene, vorzugsweise in einer Polymermatrix eingelagerte, Indikatorsubstanz nur auf ein bestimmtes Gas an, so daß mit verschiedenen Indikatorsubstanzen jeweils gasspezifisch wirkende Sensoren darstellbar sind.By using one for electromagnetic beam largely permeable and in contact with a Gas or a gas mixture its absorption properties and / or its refractive index for electro magnetic radiation-changing gas sensitive Layer or membrane, also referred to as optode, as sensitive element can be very simple compact and miniaturizable gas sensors become. Under an optode are related to of the present invention, in particular Po lyme layers understood that due to it in stored indicator substances a dependency of Light transmission from the concentration of a be tuned gas in the atmosphere surrounding the optode demonstrate. Optodes used according to the invention react selective and reversible to the concentration of a certain gas. By measuring the absorption egg properties of and exposed to gas interacting, in the gas sensitive layer or Membrane existing, indicator substance can with relatively simple optical devices very low Gas concentrations are measured and detected. Preferably, that speaks in the gas sensitive layer existing, preferably in a polymer matrix stored, indicator substance only to a certain one Gas on, so that with different indicator substances each gas-specific acting sensors can be displayed are.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des optischen Sensors ist wenigstens einer Quelle für elektromagne tische Strahlung, vorzugsweise einem optischen Sender, und wenigstens einem Detektor für elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise einem optischen Empfänger, in deren Strahlengang eine gassensitive Schicht mit aufgebrachter oder integrierter Indikatorsubstanz zwischengeschaltet, die je nach physikalischer und/oder chemischer Wechselwirkung mit einem bestimmten Gas die Transmissions - beziehungsweise Absorptionseigenschaften für die elektromagnetische Strahlung verändert. Die gassensitive Schicht ist über wenigstens einen Lichtwellenleiter mit dem Sender und Empfänger gekoppelt. Die Quelle für elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise eine Leuchtdiode als optischer Sender sein, die Licht mit geeigneter Wellenlänge abstrahlt. Als Detektor kommt dementsprechend eine Photodiode als optischer Empfänger mit einem auf die abgestrahlte Wellenlänge der Leuchtdiode abgestimmten Frequenzbereich in Frage. Ein derartiger Aufbau kann in einfacher Weise mit sehr kostengünstigen Einzelteilen realisiert werden. Die im Strahlengang zwischen opti schem Sender und optischem Empfänger angeordnete gas sensitive Schicht mit der darin enthaltenen oder darauf aufgebrachten Indikatorsubstanz wird vorzugsweise entsprechend ihren Absorptionseigenschaften bei be stimmten Lichtwellenlängen quantitativ kalibriert, so daß verschiedene Lichtwellenlängen mit verschieden reagierenden Indikatorsubstanzen unterschiedliche Gase detektieren können.In an advantageous embodiment of the optical Sensors is at least one source of electromagnetic table radiation, preferably an optical transmitter, and at least one detector for electromagnetic Radiation, preferably an optical receiver, in whose beam path has a gas-sensitive layer applied or integrated indicator substance interposed, depending on the physical and / or chemical interaction with a particular gas Transmission or absorption properties changed for electromagnetic radiation. The gas sensitive layer is over at least one Optical fiber with the transmitter and receiver coupled. The source of electromagnetic radiation can, for example, a light emitting diode as an optical Be a transmitter that emits light with a suitable wavelength emits. Accordingly, one comes as a detector Photodiode as an optical receiver with one on the emitted wavelength of the light emitting diode Frequency range in question. Such a structure can be found in simple way with very inexpensive parts will be realized. The in the beam path between opti arranged transmitter and optical receiver gas sensitive layer with or on it applied indicator substance is preferred according to their absorption properties at be tuned wavelengths quantitatively calibrated, so that different light wavelengths with different reacting indicator substances different gases can detect.

Weiterhin ist es vorteilhaft, mehrere optische Sender mit mehreren gassensitiven Schichten, die jeweils un terschiedliche Gase detektieren können, zu kombinieren, so daß mit einer einzigen Vorrichtung mehrere verschiedene Gase detektiert werden können. Vorteilhaft kann es auch sein, den wenigstens einen optischen Sender und/oder den wenigstens einen optischen Empfänger direkt mit einer gassensitiven Schicht zu versehen beziehungsweise zu beschichten. So können mehrere mit jeweils auf unterschiedliche Gase empfind lichen Schichten versehene optische Empfänger, die auf jeweils unterschiedliche empfangene Wellen längenbereiche empfindlich sind, mit mehreren oder auch nur mit einem optischen Sender, der in diesem Fall den gesamten benötigten Wellenlängenbereich abdeckt, bestrahlt werden.It is also advantageous to have several optical transmitters with several gas sensitive layers, each un can detect different gases, combine them, so that with a single device several different gases can be detected. Advantageous it can also be the at least one optical one Transmitter and / or the at least one optical Receiver directly with a gas sensitive layer provided or to coat. So can several with sensitivity to different gases optical layers provided on layers different received waves Length ranges are sensitive, with several or too only with an optical transmitter, in this case the covers the entire required wavelength range, be irradiated.

Der Strahlengang zwischen optischem Sender und opti schem Empfänger mit dazwischenliegender gassensitiver Schicht kann in vorteilhafter Weise verlängert werden, indem Lichtwellenleiter als optische Koppelelemente verwendet werden. Dadurch können wenigstens zwei an verschiedenen Orten plazierte optische Sender und Empfänger mit einer gassensitiven Schicht optisch gekoppelt werden. Möglich ist auch ein räumlicher Zu sammenbau von optischem Sender und optischem Empfänger am gleichen Ort und eine optische Koppelung über eine sehr große Entfernung mittels zwei parallel geführter Lichtwellenleiter. Die Lichtwellenleiter können an ihrer Koppelstelle mit der gassensitiven Schicht so umgelenkt beziehungsweise gebogen sein, daß ihre Stirnseiten, an denen das Licht senkrecht aus beziehungsweise eintritt, sich parallel gegenüber stehen, wobei die gassensitive Schicht in der optischen Achse dazwischen liegt.The beam path between the optical transmitter and opti schematic receiver with gas sensitive in between Layer can advantageously be extended by using optical fibers as optical coupling elements be used. This allows at least two to optical transmitters and Optical receiver with a gas sensitive layer be coupled. A spatial access is also possible assembly of optical transmitter and optical receiver in the same place and an optical coupling via a very large distance using two parallel ones Optical fiber. The optical fibers can their coupling point with the gas sensitive layer like this to be deflected or bent so that their End faces on which the light comes out vertically or occurs, parallel to each other stand, the gas sensitive layer in the optical Axis lies between them.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die mit der gassensitiven Schicht optisch zu koppelnden Enden der Lichtwellenleiter an ihren der gassensitiven Schicht abgewandten Seiten derart angeschrägt, daß der in den Lichtwellenleitern geführte Lichtstrahl an diesen Grenzflächen zur Luft reflektiert wird. Bei einer An schrägung der Enden der Lichtwellenleiter um 45° wird das Licht entsprechend um 90° reflektiert und verläßt den jeweiligen Lichtwellenleiter senkrecht zu dessen Längsrichtung. Bei einer Beschichtung eines der Enden eines Lichtwellenleiters oder auch beider Enden mit einer gassensitiven Schicht, so daß sich diese im Strahlengang eines zwischen den Lichtwellenleitern im zu untersuchenden Medium verlaufenden Lichtstrahles befindet, kann eine äußerst kompakte und einfach auf gebaute optische Detektiermöglichkeit für Gase an be liebigem Einbauort realisiert werden. In an advantageous embodiment, those with ends of the gas-sensitive layer to be optically coupled Optical fibers on their gas sensitive layer opposite sides so beveled that the in the Optical fiber guided light beam at this Interfaces with air is reflected. With an arrival beveling the ends of the optical fibers by 45 ° the light reflects and leaves accordingly by 90 ° the respective optical fiber perpendicular to it Longitudinal direction. If one of the ends is coated an optical fiber or both ends with a gas sensitive layer, so that this in Beam path of one between the optical fibers in the light beam to be examined medium located, can be extremely compact and easy on built optical detection possibility for gases on be any installation location can be realized.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Einsatz nur eines Lichtwellenleiters vorgesehen, der durch seine besondere Gestaltung mit einer kegeligen Spitze und darauf aufgebracht er gassensitiver Schicht eine effektive Detektion von Gasen auch an Orten er laubt, die von optischem Sender und Empfänger sehr weit entfernt sein können. Hierbei sind an einem Ende des Lichtwellenleiters die nebeneinander stehenden optischen Sender und Empfänger derart angeordnet, daß der vom optischen Sender ausgehende Lichtstrahl par allel zu dem auf den optischen Empfänger geleiteten Lichtstrahl innerhalb des Lichtwellenleiters verläuft. Der hierbei verwendete Lichtwellenleiter weist somit zweckmäßigerweise einen Durchmesser auf, der es erlaubt, optische Sender und Empfänger, die stark mi niaturisiert sein können, nebeneinander anzuordnen. An dem anderen Ende weist der Lichtwellenleiter zweckmäßigerweise eine kegelige Spitze auf, die teil weise oder vollständig mit einer gassensitiven Schicht bedeckt ist. Der Kegelwinkel sollte hierbei annähernd 90° betragen, um eine gewünschte zweimalige Umlenkung des Lichts um 90°, das heißt insgesamt um 180°, zu erreichen. Da das Licht aufgrund annähernd gleicher Brechungsindizes des Lichtwellenleiters und der Beschichtung die Grenzfläche zwischen diesen fast ungehindert, das heißt ohne Reflexion, durchdringen kann, an der Grenzfläche der Beschichtung zum umge benden Medium, beispielsweise Luft, aufgrund der deutlich unterschiedlichen Brechungsindizes jedoch reflektiert wird, findet eine zweimalige Reflexion um 90° statt. Der Lichtstrahl verläßt die Meßanordnung nicht, sondern verläuft im Lichtwellenleiter zurück zum optischen Empfänger. Bei einer solchen Anordnung wird somit die gassensitive Schicht jeweils auf vier Strecken von einem Lichtstrahl durchquert, wodurch sich Änderungen der Absorptionseigenschaften aufgrund eines detektierten Gases stärker auf das vom optischen Empfänger registrierte Signal auswirken als bei einer nur ein- oder zweimaligen Durchdringung einer gassensitiven Schicht. Neben einer konstruktiven Ver einfachung aufgrund nur eines Lichtwellenleiters lassen sich derartige Anordnungen besonders gut miniatu risieren.In a further advantageous embodiment, the Use of only one optical fiber provided due to its special design with a conical Tip and on it he applied gas sensitive layer effective detection of gases even at locations leaves that of optical transmitter and receiver very far can be removed. Here are at one end of the Optical fiber the side by side optical transmitter and receiver arranged such that the light beam from the optical transmitter par allel to that directed to the optical receiver Light beam runs within the optical fiber. The optical fiber used here thus has expediently a diameter of it allowed optical transmitters and receivers that are strongly mi can be niaturized, arranged side by side. On the optical fiber has the other end expediently a conical tip that part wisely or completely with a gas sensitive layer is covered. The cone angle should be approximate 90 ° to a desired two-fold deflection of light by 90 °, that is to say a total of 180 ° to reach. Because the light due to approximately the same Refractive index of the optical fiber and the Coating the interface between these almost penetrate unhindered, i.e. without reflection can, at the interface of the coating to the reverse medium, for example air, due to the significantly different refractive indices, however is reflected, there is a double reflection 90 ° instead. The light beam leaves the measuring arrangement not, but runs in the optical fiber back to optical receiver. With such an arrangement thus the gas-sensitive layer to four Stretch crossed by a beam of light, causing Changes in absorption properties due to a detected gas more strongly on that of the optical Receiver registered signal impact as with a only penetrating one or two times gas sensitive layer. In addition to a constructive ver leave simplification due to only one optical fiber such arrangements are particularly good miniatu rize.

In einer bevorzugten Anwendung können derartige opti sche Sensoren zur Untersuchung und/oder Überwachung von Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, eingesetzt werden. So können die aus dem optischen Sensor und einer nachgeschalteten Auswerteeinheit erhaltenen Meßwerte zur Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet werden, beispielsweise zur Einhaltung genauer Abgaswerte und/oder zur Überwachung und Steuerung einer kataly tischen Nachverbrennung in einem Katalysator im Ab gastrakt der Brennkraftmaschine. Auch ist eine genaue Bestimmung des stöchiometrischen Luftverhältnisses, des sogenannten Lambdawertes, in Abgasen von Brenn kraftmaschinen, durch eine Bestimmung der Anteile von O₂, CO, CO₂, HC und NO_x möglich. Durch den Einsatz mehrerer solcher Sensoren kann auch ein sogenanntes abgasoptimiertes Motormanagement sowie eine permanente Überwachung der Verbrennungsabläufe durchgeführt werden, womit sowohl der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine als auch deren Abgasverhalten sowie ihr Verschleißverhalten optimiert werden kann. In a preferred application, such optical sensors can be used for examining and / or monitoring exhaust gases from internal combustion engines, in particular from automotive internal combustion engines. Thus, the measured values obtained from the optical sensor and a downstream evaluation unit can be used to control the internal combustion engine, for example to maintain precise exhaust gas values and / or to monitor and control a catalytic afterburning in a catalytic converter in the gas tract of the internal combustion engine. An exact determination of the stoichiometric air ratio, the so-called lambda value, in exhaust gases from internal combustion engines is possible by determining the proportions of O ₂ , CO, CO ₂ , HC and NO _x . By using several such sensors, so-called exhaust-gas-optimized engine management and permanent monitoring of the combustion processes can also be carried out, with which both the fuel consumption of the internal combustion engine and its exhaust gas behavior and its wear behavior can be optimized.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin zur Überwachung einer Luftgüte, beispielsweise zur Steue rung von Lüftungsklappen in Klimaanlagen, vorteilhaft eingesetzt werden. Ebenso können erfindungsgemäße Vor richtungen zur Lüftungs- und Klimaregelung in In nenräumen eingesetzt werden. Weiterhin können erfin dungsgemäße optische Sensoren zur Überwachung und/oder Regelung von mit Kohlenwasserstoffen betriebenen Verbrennungs-, Feuerungs- oder Kraftwerksanlagen eingesetzt werden. Eine weitere Einsatzmöglichkeit ist beispielsweise die Messung von NH₃-Konzentrationen in Kühlhäusern oder Kühlanlagen mit Ammoniak als Kühlmittel. Selbstverständlich eignen sich derartige optische Sensoren auch für Rauch- und/oder Brandmelder, wobei durch eine Bestimmung von Brandleitgasen durch einzelne optische Sensoren oder eine Kombination mehrerer Sensoren die Detektions- und Meldezeit gegenüber bekannten Vorrichtungen stark reduziert sowie die Falschalarmsicherheit signifikant erhöht werden kann.The device according to the invention can furthermore advantageously be used for monitoring an air quality, for example for controlling ventilation flaps in air conditioning systems. Likewise, devices according to the invention for ventilation and climate control can be used in indoor spaces. Furthermore, optical sensors according to the invention can be used for monitoring and / or regulating combustion, combustion or power plant systems operated with hydrocarbons. Another possible application is the measurement of NH ₃ concentrations in cold stores or cooling systems with ammonia as a coolant. Of course, such optical sensors are also suitable for smoke and / or fire detectors, whereby the detection and reporting time can be greatly reduced and the false alarm security can be significantly increased by determining fire control gases by means of individual optical sensors or a combination of several sensors.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten, Merkmalen.Further advantageous embodiments of the invention result from the rest, in the subclaims mentioned features.

drawings

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbei spiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er läutert. Es zeigen:The invention is illustrated below in one embodiment game with the help of the accompanying drawings purifies. Show it:

Fig. 1 ein Absorptionsspektrum einer auf NO_x sensitiven Schicht; FIG. 1 shows an absorption spectrum of NO _x on the sensitive layer;

Fig. 2 eine Meßanordnung mit einer gassensitiven Schicht zwischen einem optischen Sender und einem optischen Empfänger; Figure 2 shows a measuring arrangement with a gas-sensitive layer between an optical transmitter and an optical receiver.

Fig. 3 eine Meßanordnung mit gassensitiver Schicht auf einem optischen Empfänger;3 shows a measuring arrangement with a gas-sensitive layer to an optical receiver.

Fig. 4 eine Meßanordnung mit Lichtwellenleitern zwischen optischem Sender und Empfänger; Figure 4 is a measuring device with optical waveguides between the optical transmitter and receiver.

Fig. 5 eine Meßanordnung mit nur einem Lichtwellen leiter zur optischen Koppelung; Figure 5 shows a measuring arrangement with only one optical fiber for optical coupling.

Fig. 6 eine alternative Meßanordnung mit nur einem Lichtwellenleiter; Fig. 6 shows an alternative measuring arrangement with only one optical waveguide;

Fig. 7 eine Aufsicht auf Fig. 6; Fig. 7 is a plan view of Fig. 6;

Fig. 8 eine weitergebildete Meßanordnung mit zwei Lichtwellenleitern und zwei optischen Sendern, aber nur einem optischen Empfänger; Fig. 8 is a further measuring arrangement formed with two light waveguides and two optical transmitters, but only one optical receiver;

Fig. 9 eine mögliche Aufsicht auf Fig. 8; FIG. 9 shows a possible top view of FIG. 8;

Fig. 10 eine andere mögliche Aufsicht auf Fig. 8; FIG. 10 shows another possible top view of FIG. 8;

Fig. 11 eine Alternative zu Fig. 8; FIG. 11 is an alternative to FIG. 8;

Fig. 12 Alternativanordnungen zu den Fig. 7, 9, 10; FIG. 12 is an alternative arrangement to the Fig 7, 9, 10; Fig.

Fig. 13 eine andere mögliche Aufsicht auf Fig. 6. Fig. 13 is a plan view of another possible Fig. 6.

Description of the embodiments

Fig. 1 zeigt in einem Diagramm beispielhaft einen qualitativen Zusammenhang zwischen der Wellenlänge und dem Absorptionsgrad von elektromagnetischer Strahlung einer gassensitiven Schicht bei verschiedenen Konzentrationen eines mit der gassensitiven Schicht in Berührung kommenden Gasgemisches. Auf der horizontalen Achse 6 des Diagramms ist die Wellenlänge λ der elektromagnetischen Strahlung in Nanometern (nm) aufgetragen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der elektromagnetischen Strahlung vorzugsweise um Licht in einem für das menschliche Auge sichtbaren Bereich. Auf der vertikalen Achse 4 ist ein relativer Absorptionswert aufgetragen, der bei voll ständiger Absorption einen Wert von 1,0 annehmen würde. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der gassensitiven Schicht um eine für NO und/oder NO_x sensitive, das heißt mit diesem Gas physikalisch und/oder chemisch wechselwirkende, Schicht. Es ist eine Kurvenschar 1 für verschiedene Konzentrationen von NO aufgetragen. Erkennbar ist, daß innerhalb eines bestimmten Lichtwellenlängenbereiches, im gezeigten Beispiel um ca. 670 nm, die Absorption von Licht bei Vorliegen einer bestimmten NO-Konzentration ein deutliches Maximum aufweist. Die Kurvenschar 1 enthält mehrere Kurven, deren jeweiliges lokales Maximum bei gleicher Wellenlänge und steigender NO-Konzentration größer wird. Bei stärkerer NO-Konzentration des mit der gassensitiven Schicht wechselwirkenden Gasgemisches wird transmittierendes Licht stärker absorbiert. Diese Zunahme ist durch einen senkrecht nach oben gerichteten Pfeil 2 angedeutet. Ein Sensoreffekt, das heißt die Absorptions- beziehungsweise die Transmissionsänderungen, kann bei den verwendeten gassensitiven Schichten in der Regel in relativ engen Wellenlängenbereichen nachgewiesen werden. Als in der gassensitiven Schicht verwendete Träger eignen sich vorzugsweise bestimmte Polymere, die chemisch weitge hend inert sind, so daß sichergestellt ist, daß nur eine darauf aufgebrachte oder darin eingelagerte Indikatorsubstanz mit dem fraglichen Gas und/oder Gasgemisch wechselwirken kann. Die gassensitive Schicht kann beispielsweise auf ein Trägerplättchen aufgebracht sein. Weiterhin ist mit dieser Meßmethode möglich, mehrere optische Empfänger mit jeweils unter schiedlichen gassensitiven Schichten zu versehen und auf diese Weise kombinierte optische Sensoren darzu stellen, die auf eine Vielzahl von verschiedenen Gasen ansprechen. Für die bekannten Indikatorsubstanzen liegen die kleinsten bisher nachweisbaren Gaskon zentrationen für NO_x im Bereich von wenigen ppb. Fig. 1 is a diagram showing an example of a qualitative relationship between the wavelength and the degree of absorption of electromagnetic radiation of a gas-sensitive layer at different concentrations of a coming with the gas-sensitive layer in contact with the gas mixture. The wavelength λ of the electromagnetic radiation in nanometers (nm) is plotted on the horizontal axis 6 of the diagram. In the exemplary embodiment shown, the electromagnetic radiation is preferably light in a region visible to the human eye. A relative absorption value is plotted on the vertical axis 4 , which would assume a value of 1.0 if absorption was complete. In the exemplary embodiment, the gas-sensitive layer is a layer sensitive to NO and / or NO _x , that is to say physically and / or chemically interacting with this gas. A family of curves 1 is plotted for different concentrations of NO. It can be seen that within a certain light wavelength range, in the example shown around 670 nm, the absorption of light has a clear maximum when a certain NO concentration is present. The family of curves 1 contains several curves, the respective local maximum of which increases with the same wavelength and increasing NO concentration. With a stronger NO concentration of the gas mixture interacting with the gas-sensitive layer, transmitting light is more strongly absorbed. This increase is indicated by an arrow 2 pointing vertically upwards. A sensor effect, that is to say the changes in absorption or transmission, can generally be detected in the gas-sensitive layers used in relatively narrow wavelength ranges. As the carrier used in the gas-sensitive layer, certain polymers which are chemically largely inert are preferably suitable, so that it is ensured that only an indicator substance applied or embedded therein can interact with the gas and / or gas mixture in question. The gas-sensitive layer can, for example, be applied to a carrier plate. Furthermore, this measuring method makes it possible to provide several optical receivers each with different gas-sensitive layers and in this way to present combined optical sensors which respond to a large number of different gases. For the known indicator substances, the smallest gas concentrations for NO _x so far detectable are in the range of a few ppb.

Fig. 2 zeigt eine grundsätzliche Meßanordnung für einen optischen Sensor, bestehend aus einer Quelle für elektromagnetische Strahlung als optischem Sender 12, hier einer Leuchtdiode, und einem Detektor für elektromagnetische Strahlung als optischem Empfänger 14, beispielsweise einer Photodiode. Mit solchen Bau teilen sind kleine kompakte und kostengünstige optische Sensoren darstellbar, die zudem mit sehr wenig Energie auskommen. Es können optische Sender 12 und Empfänger 14 verwendet werden, die mit infrarotem oder ultraviolettem Licht oder die mit Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich arbeiten. Entscheidend für die Funktion der Meßanordnung ist die Abstimmung zwischen der Wellenlänge des vom optischen Sender 12 ausgesandten Lichts und der absorbierten Wellenlänge einer im folgenden beschriebenen gassensitiven Schicht 16. Fig. 2 shows a basic measuring arrangement for an optical sensor, consisting of a source of electromagnetic radiation as the optical transmitter 12, here a light emitting diode, and a detector for electromagnetic radiation as an optical receiver 14 such as a photodiode. With such construction parts, small, compact and inexpensive optical sensors can be produced, which also use very little energy. Optical transmitters 12 and receivers 14 can be used which work with infrared or ultraviolet light or which work with light in the visible wavelength range. Crucial for the function of the measuring arrangement is the coordination between the wavelength of the light emitted by the optical transmitter 12 and the absorbed wavelength of a gas-sensitive layer 16 described below.

Zwischen optischem Sender 12 und in dessen direktem Strahlengang 18 in gewissem Abstand angebrachtem opti schem Empfänger 14 befindet sich eine für die Strahlung des optischen Senders 12 durchlässige gassensitive Schicht 16, beispielsweise bestehend aus einem Träger aus Polymermaterial, das mit einer bestimmten Indikatorsubstanz versehen ist. Die gassensitive Schicht 16 ist auf ein Trägerplättchen aufgebracht. Diese für das vom optischen Sender 12 abgestrahlte Licht durchlässige gassensitive Schicht 16 kann sich genau in der Mitte zwischen dem optischen Sender 12 und dem optischen Empfänger 14 befinden, es ist jedoch ebenso möglich, sie an jeder Position zwischen dem optischen Sender 12 und dem optischen Empfänger 14 anzuordnen, sofern sie sich im Strahlengang 18 befindet. Die gassensitive Schicht 16 kann ein von dem optischen Sender 12 ausgesandtes Licht bestimmter Wel lenlänge bei Wechselwirkung mit bestimmten Gasen teil weise absorbieren.Between the optical transmitter 12 and in its direct beam path 18 at a certain distance attached optical receiver 14 there is a gas-sensitive layer 16 that is transparent to the radiation of the optical transmitter 12 , for example consisting of a carrier made of polymer material, which is provided with a certain indicator substance. The gas-sensitive layer 16 is applied to a carrier plate. This gas-sensitive layer 16 , which is transparent to the light emitted by the optical transmitter 12, can be located exactly in the middle between the optical transmitter 12 and the optical receiver 14 , but it is also possible to place it at any position between the optical transmitter 12 and the optical receiver Arrange 14 if it is located in the beam path 18 . The gas-sensitive layer 16 can partially absorb a light emitted by the optical transmitter 12 of a certain wavelength when interacting with certain gases.

Die gassensitive Schicht 16 enthält eine für ein be stimmtes Gas sensitive Indikatorsubstanz und wird vor dem Einbau mittels vorheriger Eichmessungen kalibriert. Sobald das zu detektierende Gas in den Bereich zwischen optischem Sender 12 und optischem Empfänger 14 eintritt, ändert die in der gassensitiven Schicht 16 enthaltene Indikatorsubstanz ihre Absorption für be stimmte Wellenlängenbereiche der auf sie auftreffenden und hindurchtretenden elektromagnetischen Strahlung. Da diese Wellenlänge einem lokalen Absorptionsmaximum der Indikatorsubstanz entspricht, registriert der im Strahlengang 18 nach der Schicht 16 angeordnete optische Empfänger 14 eine veränderte Transmission. Die Höhe des Absorptionsmaximums ist proportional zur Konzentration des Gases. Diese kann mittels einer hier nicht dargestellten Auswerteeinheit erfaßt und beispielsweise mit einem Signalgeber verbunden sein.The gas-sensitive layer 16 contains an indicator substance that is sensitive to a certain gas and is calibrated before installation by means of previous calibration measurements. As soon as the gas to be detected enters the area between the optical transmitter 12 and the optical receiver 14 , the indicator substance contained in the gas-sensitive layer 16 changes its absorption for certain wavelength ranges of the electromagnetic radiation impinging on and passing through it. Since this wavelength corresponds to a local absorption maximum of the indicator substance, the optical receiver 14 arranged in the beam path 18 after the layer 16 registers a changed transmission. The level of the absorption maximum is proportional to the concentration of the gas. This can be detected by means of an evaluation unit, not shown here, and can be connected, for example, to a signal transmitter.

Fig. 3 zeigt eine alternative Meßanordnung, bei der eine gassensitive Schicht 20 direkt auf den optischen Empfänger 14, im gezeigten Ausführungsbeispiel eine lichtempfindliche Photodiode, aufgebracht ist. Gleiche Teile wie in der Fig. 2 sind mit gleichen Bezugszei chen versehen und nicht nochmals erläutert. Eine solche Meßanordnung weist den Vorteil auf, daß damit sehr kompakte Rauch- beziehungsweise Verbrennungsgasmelder darstellbar sind. Fig. 3 shows an alternative measuring arrangement, in which a gas-sensitive layer 20 is applied directly to the optical receiver 14 in the illustrated embodiment, a light-sensitive photodiode. The same parts as in FIG. 2 are provided with the same reference characters and are not explained again. Such a measuring arrangement has the advantage that very compact smoke or combustion gas detectors can be represented.

Zur Detektion verschiedener gasförmiger Verbrennungs produkte können mehrere optische Empfänger 14 jeweils auf unterschiedliche Gase sensitive Schichten 20 auf weisen. Diese können alle im Strahlengang 18 des op tischen Senders 12 in einem bestimmten Abstand von diesem angeordnet sein und sind dadurch in der Lage verschiedene charakteristische Absorptionssignale für verschiedene Verbrennungsgase an eine hier nicht darge stellte Auswerteeinheit zu liefern. Ebenso möglich ist es jedoch, eine gassensitive Schicht auf den optischen Sender 12 aufzubringen.For the detection of various gaseous combustion products, several optical receivers 14 can each have layers 20 sensitive to different gases. These can all be arranged in the beam path 18 of the optical transmitter 12 at a certain distance therefrom and are thereby able to deliver different characteristic absorption signals for different combustion gases to an evaluation unit not shown here. However, it is also possible to apply a gas-sensitive layer to the optical transmitter 12 .

Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Aufbau mit Lichtwellenleitern, die im Strahlengang zwischen op tischem Sender 12 und optischem Empfänger 14 angeordnet sind. Gleiche Teile wie in den vorherigen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert. Bei manchen Anwendungen ist es wünschenswert, die gassensitive Schicht räumlich von den optischen Sendern und Empfängern zu trennen, so beispielsweise bei Brandmeldern oder bei Sensoren, die mit sehr heißen Gasen wechselwirken sollen. Die beiden Halbleiterbauteile können als SMD-Bauteile auf einer Platine in einem hier nicht dargestellten Gehäuse angebracht sein, wogegen die gassensitive Schicht an einer für das zu detektierende Gas leichter zugänglichen Stelle, das heißt außerhalb des Gehäuses, angebracht sein kann. Zur optischen Koppelung der gassensitiven Schicht mit dem optischen Sender und Empfänger wird erfindungsgemäß der Einsatz von Lichtwellenleitern bereitgestellt. Das vom optischen Sender 12 abgestrahlte Licht wird dabei senkrecht an einer geraden Stirnseite 30 in einen Lichtwellenleiter 26 eingekoppelt, der an seinem anderen Ende eine abge schrägte Stirnseite 34 aufweist. Dadurch wird das eingekoppelte Licht an dieser Stirnfläche 34 reflek tiert und, bei einem Winkel der Stirnseite 34 von 45° zur Längsrichtung des Lichtwellenleiters 26, senkrecht zu seiner Längsrichtung abgestrahlt. Der aus dem Lichtwellenleiter 26 ausgetretene Lichtstrahl 38 kann durch einen ebenso gestalteten weiteren Licht wellenleiter 28 auf einen optischen Empfänger 14 ge lenkt werden. Auch dieser Lichtwellenleiter weist eine dem optischen Empfänger 14 zugewandte Stirnseite 32 auf, die senkrecht zur Längsrichtung des Lichtwel lenleiters 28 angeordnet ist. Die gegenüberliegende Stirnseite 36 weist wiederum vorzugsweise eine 45°- Schräge zur Längsrichtung des Lichtwellenleiters auf, wodurch der auf den Lichtwellenleiter 28 auftreffende Lichtstrahl 38 zum optischen Empfänger geleitet wird. Eine gassensitive Membran 24 kann im Strahlengang 38 auf jedem der beiden Lichtwellenleiter 26, 28 ange bracht sein oder auch zwischen diesen. Auf diese Weise ist eine räumliche Trennung von Elektronik und gassensitiver Schicht möglich. Fig. 4 shows a structure according to the invention with optical fibers, which are arranged in the beam path between optical transmitter 12 and optical receiver 14 . The same parts as in the previous figures are provided with the same reference numerals and are not explained again. In some applications, it is desirable to spatially separate the gas-sensitive layer from the optical transmitters and receivers, for example in the case of fire detectors or sensors which are intended to interact with very hot gases. The two semiconductor components can be attached as SMD components on a circuit board in a housing (not shown here), whereas the gas-sensitive layer can be attached at a location that is more easily accessible for the gas to be detected, that is, outside the housing. According to the invention, the use of optical fibers is provided for optically coupling the gas-sensitive layer to the optical transmitter and receiver. The light emitted by the optical transmitter 12 is coupled vertically on a straight end face 30 into an optical waveguide 26 which has a beveled end face 34 at its other end. As a result, the injected light is reflected on this end face 34 and, at an angle of the end face 34 of 45 ° to the longitudinal direction of the optical waveguide 26 , is emitted perpendicular to its longitudinal direction. The emergent from the optical fiber 26 light beam 38 can be deflected by an equally designed further light waveguide 28 to an optical receiver 14 ge. This optical waveguide also has an end face 32 facing the optical receiver 14 , which is arranged perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide 28 . The opposite end face 36 in turn preferably has a 45 ° slope to the longitudinal direction of the optical waveguide, as a result of which the light beam 38 impinging on the optical waveguide 28 is directed to the optical receiver. A gas-sensitive membrane 24 can be placed in the beam path 38 on each of the two optical fibers 26 , 28 or between them. In this way, a spatial separation of electronics and gas-sensitive layer is possible.

Fig. 5 zeigt schließlich einen modifizierten Meßaufbau mit einer Verwendung nur eines Lichtwellenleiters. Gleiche Teile wie in den vorherigen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert. Bei diesem Meßaufbau wird das vom optischen Sender 12 in eine zur Längsrichtung des Lichtwellenleiters 40 senkrechte Stirnseite 44 einge koppelte Licht zu einer gassensitiven Schicht 42 ge leitet, die auf der kegelförmigen Spitze 46 des Lichtwellenleiters 40 aufgebracht ist. Die Grenzflächen zwischen Lichtwellenleiter 40 und gassensitiver Schicht 42 werden vom Licht nahezu ungehindert passiert, da beide einen fast gleichen Brechungsindex aufweisen. An der Grenzschicht zwischen gassensitiver Schicht 42 und der Umgebungsluft wird das Licht jedoch aufgrund des unterschiedlichen Brechungsindex reflektiert. Der entsprechende Strahlengang 48 für einen Winkel der kegelförmigen Spitze 46 des Lichtwellenleiters 40 von 90° ist in der Fig. 5 beispielhaft eingezeichnet. Der Strahlengang 48 erfährt eine zweimalige Umlenkung um 90°, jeweils an den Grenzschichten zwischen Luft und gassensitiver Schicht 42, bevor er schließlich um 180° umgelenkt wieder zurück zur Stirnseite 44 und zum optischen Empfänger 14 läuft. Optischer Empfänger 14 und optischer Sender 12 sind hierbei unmittelbar nebeneinander parallel zueinander angeordnet. Durch die viermalige Durchquerung der gassensitiven Schicht 42 vom Licht wirken sich Absorptionsänderungen der gassensitiven Schicht stärker auf das vom optischen Empfänger detektierte Signal aus als bei Anordnungen nach den Fig. 2 oder 3. Fig. 5 shows, finally, a modified test setup with use of only one optical waveguide. The same parts as in the previous figures are provided with the same reference numerals and are not explained again. In this measurement setup, the light emitted by the optical transmitter 12 into a face 44 perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide 40 leads to a gas-sensitive layer 42 which is applied to the conical tip 46 of the optical waveguide 40 . The interfaces between the optical waveguide 40 and the gas-sensitive layer 42 are passed by the light almost unhindered, since both have an almost identical refractive index. However, due to the different refractive index, the light is reflected at the boundary layer between gas-sensitive layer 42 and the ambient air. The corresponding beam path 48 for an angle of the conical tip 46 of the optical waveguide 40 of 90 ° is shown as an example in FIG. 5. The beam path 48 undergoes a double deflection by 90 °, in each case at the boundary layers between air and gas-sensitive layer 42 , before it is finally deflected by 180 ° and then runs back to the end face 44 and to the optical receiver 14 . Optical receiver 14 and optical transmitter 12 are in this case arranged directly next to one another in parallel to one another. By traversing the gas-sensitive layer 42 four times by the light, changes in absorption of the gas-sensitive layer have a greater effect on the signal detected by the optical receiver than in the case of arrangements according to FIGS. 2 or 3.

Der Lichtwellenleiter 40 nach Fig. 6 weist an dem Ende, an dem sich der optische Sender 12 (beispiels weise eine Licht emittierende Diode LED) und der optische Empfänger 14 (beispielsweise eine Photodiode PD) befinden, einen Schlitz 49 auf zur Vermeidung des direkten Lichtübertrittes vom Sender 12 zum Empfänger 14. Der Lichtwellenleiter 40 kann zusammen mit dem Empfänger 14 und dem Sender 12 auf einer Leiterplatte angebracht sein, und das Ende mit der Schicht 42 kann aus einem Gehäuse ragen.The optical waveguide 40 according to FIG. 6 has a slot 49 at the end at which the optical transmitter 12 (for example a light-emitting diode LED) and the optical receiver 14 (for example a photodiode PD) are located in order to avoid direct light transfer from transmitter 12 to receiver 14 . The optical fiber 40 can be mounted on a circuit board together with the receiver 14 and the transmitter 12 , and the end with the layer 42 can protrude from a housing.

Fig. 7 zeigt einen möglichen Querschnitt des Licht wellenleiters 40. Der Querschnitt kann aber auch recht eckig nach Fig. 13 sein; dann bedeckt die Schicht 42 einen keilförmigen Oberflächenanteil des Lichtwellen leiters 40. Andere Querschnittsgeometrien sind auch möglich. Fig. 7 shows a possible cross section of the light waveguide 40th The cross section can also be quite angular according to FIG. 13; then the layer 42 covers a wedge-shaped surface portion of the optical waveguide 40 . Other cross-sectional geometries are also possible.

Es können auch mehrere Lichtwellenleiter 40, 40a miteinander kombiniert sein, wobei entweder nach Fig. 8 der optische Empfänger 14 oder nach Fig. 11 der optische Sender 12 zentral für mehrere oder alle Lichtwellenleiter 40, 40a verwendet ist. In dieser Anordnung können mehrere Gase überwacht werden oder ein Lichtwellenleiter kann unbeschichtet als Referenz dienen.A plurality of optical fibers 40 , 40 a can also be combined with one another, with either the optical receiver 14 according to FIG. 8 or the optical transmitter 12 according to FIG. 11 being used centrally for several or all optical fibers 40 , 40 a. In this arrangement, several gases can be monitored or an optical fiber can serve as a reference uncoated.

Die Fig. 9 und 10 zeigen zwei mögliche Querschnitte der Fig. 8, während Fig. 12 einen Querschnitt einer Anordnung mit drei Lichtwellenleitern 40, 40a, 40b zeigt, für die keine Ansicht wiedergegeben ist. Zwischen einem Einsatz 50 in Fig. 8 und den Licht wellenleitern 40 beziehungsweise 40a befindet sich jeweils wieder ein Schlitz ähnlich dem Schlitz in Fig. 6. FIGS. 9 and 10 show two possible cross sections of FIG. 8, while FIG. 12 shows a cross section of an arrangement with three optical fibers 40 , 40 a, 40 b, for which no view is shown. Between each insert 50 in FIG. 8 and the light waveguides 40 and 40 a there is again a slot similar to the slot in FIG. 6.

Claims

1. Optical sensor for determining a physical and / or chemical parameter of a sample, with at least one optical transmitter and at least one optical receiver and one which is arranged in a beam path between the transmitter and the receiver and which can be exposed to the sample, and its absorption when the parameter changes / or its refractive index for electromagnetic radiation of a certain wavelength-changing, sensitive element, in particular gas-sensitive element, and optionally with an evaluation unit connected downstream of the receiver, characterized in that the transmitter ( 12 ) and the receiver ( 14 ) have at least one optical waveguide ( 26 , 28 , 40 ) are coupled to the sensitive element.

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the sensitive element is a largely permeable to electromagnetic radiation, gas-sensitive layer ( 24 , 42 ) which ver upon contact with a gas or a gas mixture their absorption properties and / or their refractive index for electromagnetic radiation changes.

3. Sensor according to claim 2, characterized in that the gas-sensitive layer ( 24 , 42 ) has an indicator substance which with at least indi direct contact with at least one specific gas and / or specific gas mixture chemically or physically reversible change with the gas or gas mixture works.

4. Sensor according to claim 3, characterized in that the interaction to an occurrence of at least one local absorption maximums for electromagnetic Radiation leads.

5. Sensor according to claim 4, characterized in that the location of the absorption maximum for each gas different wavelength values of the electro magnetic radiation.

6. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the indicator substance preferably with gaseous combustion products interacts.

7. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of Ab sorption maximum with the concentration of the change acting gas is correlated.

8. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitter ( 12 ) and the receiver ( 14 ) are spatially separated from the gas-sensitive layer ( 24 , 42 ).

9. Sensor according to claim 8, characterized in that the transmitter ( 12 ) and the receiver ( 14 ) are spatially and / or structurally combined.

10. Sensor according to claim 9, characterized in that the transmitter ( 12 ) and the receiver ( 14 ) are integrated on a common component.

11. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the optical transmitter ( 12 ) is a source of electromagnetic radiation, in particular a light emitting diode (LED), of a suitable wavelength.

12. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the optical receiver ( 14 ) is a photodiode or a phototransistor.

13. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the optical waveguide ( 26 , 28 ) at its end coupled to the gas-sensitive layer on its side of the gas-sensitive layer ( 24 ) facing away ( 34 , 36 ) is chamfered by 45 °.

14. Sensor according to claim 13, characterized in that two optical waveguides ( 26 , 28 ) are each chamfered by 45 ° at their ends coupled to the gas-sensitive layer on their sides ( 34 , 36 ) facing away from the gas-sensitive layer ( 24 ).

15. Sensor according to claim 14, characterized in that the beam path ( 38 ) from the optical waveguide ( 26 ) connected to the transmitter ( 12 ) is deflected by 90 ° into the gas-sensitive layer ( 24 ) and from the optical waveguide connected to the receiver ( 14 ) ( 28 ) is again deflected by 90 °.

16. Sensor according to one of claims 1 to 12, characterized in that the transmitter ( 12 ) and the receiver ( 14 ) via a common optical fiber ( 40 ) are coupled to a gas-sensitive layer ( 42 ).

17. Sensor according to claim 16, characterized in that the optical waveguide ( 40 ) is chamfered at its end facing away from the transmitter ( 12 ) and the receiver ( 14 ) ( 46 ) and is provided with a gas-sensitive layer ( 42 ).

18. Sensor according to claim 17, characterized in that the optical waveguide ( 40 ) at its end ( 46 ) has a tip with a tip angle of 90 °.

19. Sensor according to claim 18, characterized in that the tip is conical.

20. Sensor according to claim 18, characterized in that the tip is wedge-shaped.

21. Sensor according to one of claims 18 to 20, characterized in that the tip is completely enclosed by the gas-sensitive layer ( 42 ).

22. Sensor according to claim 19, characterized in that the optical waveguide ( 40 ) at its end facing the transmitter ( 12 ) and the receiver ( 14 ) has a planar surface ( 44 ) which is arranged perpendicular to the longitudinal direction of the optical waveguide ( 40 ) .

23. Sensor according to claim 19, characterized in that the optical waveguide ( 40 ) on its transmitter ( 12 ) and the receiver ( 14 ) facing lens-shaped, and the transmitter ( 12 ) and the receiver ( 14 ) in the focal point of the lens are arranged.

24. Sensor according to one of claims 16 to 23, characterized in that the optical waveguide ( 40 ) between the transmitter ( 12 ) and receiver ( 14 ) has a longitudinal slot ( 49 ) for optical isolation.

25. Sensor according to any one of claims 16 to 24, characterized in that it has at least two optical fibers ( 40 , 40 a) with as many transmitters ( 12 , 12 a) and only one common receiver ( 14 ).

26. Sensor according to one of claims 16 to 24, characterized in that it has at least two optical fibers ( 40 , 40 a) with as many receivers ( 14 , 14 a) and only one common transmitter ( 12 ).

27. Sensor according to claim 25 or 26, characterized characterized in that an optical fiber is uncoated and is provided as a reference.

28. Use of a sensor according to one of claims 1 to 27 for the investigation of exhaust gases from Internal combustion engines, in particular internal combustion engines machines of motor vehicles.

29. Use according to claim 28, characterized net that with those obtained from the evaluation unit Measured values influencing the control of the Internal combustion engine takes place.

30. Use of a sensor according to one of claims 1 to 27 for monitoring indoor air quality.

31. Use according to claim 30, characterized net that devices with the measured values obtained Ventilation and climate control regulated in the interior become.

32. Use of a sensor according to one of claims 1 to 27 for monitoring and regulating with Hydrocarbon powered combustion and Combustion plants.

33. Use of a sensor according to one of claims 1 to 27 in smoke detectors.