DE4329098A1

DE4329098A1 - Sensor for measuring the density variation of gases

Info

Publication number: DE4329098A1
Application number: DE19934329098
Authority: DE
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1993-08-30
Filing date: 1993-08-30
Publication date: 1995-03-02

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Bestimmung der Dichteänderung von Gasen mit optischen Mitteln nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a sensor for determining the change in density of gases with optical means according to the preamble of claim 1.

Bekannt ist, daß man die Dichte von Stoffen unter Nutzung des Zusammengangs zwischen Berechnungsindex und Dichte (Lorentz-Lorenz- Beziehung) mit optischen Mitteln durch die Messung des Brechungsindex bestimmen kann. Den Berechnungsindex mißt man mit Refraktometern, wobei man vom Wirkprinzip her zwischen Refraktometern unterscheidet, die die Lichtbrechung, die Reflexion oder die Interferenz verwenden (Kohlrausch, Praktische Physik, Bd. 1). Bisher sind Refraktometeranordnungen daraufhin ausgelegt, den Brechungsindex eines Stoffes möglichst genau zu messen. Das gelingt besonders gut mit Differentialrefraktometern, d. h. durch Messung der Brechungsindexdifferenz im Vergleich zu einer Referenzsubstanz, für die der Brechungsindex genau bekannt ist. Derartige Verfahren sind für die Messung von Dichteänderungen nicht geeignet, weil der Meßbereich durch die Dichte der Referenzsubstanz zu stark eingeschränkt ist.It is known that the density of substances using the Relationship between calculation index and density (Lorentz-Lorenz- Relationship) with optical means by measuring the refractive index can determine. The calculation index is measured with refractometers, a distinction is made between refractometers based on the operating principle use refraction, reflection, or interference (Kohlrausch, Practical Physics, Vol. 1). So far Refractometer arrangements designed to determine the refractive index of a To measure the substance as accurately as possible. This works particularly well with Differential refractometers, d. H. by measuring the Refractive index difference compared to a reference substance for which the refractive index is known exactly. Such procedures are for the Measurement of density changes not suitable because of the measuring range the density of the reference substance is too limited.

Nach Kohlrausch mißt man den Brechungsindex von Gasen mit Hohlprismen, die mit dem zu untersuchenden Gas gefüllt werden. Man nutzt dazu die Lichtbrechung aus. Gemessen wird die Winkeländerung der Lichtablenkung relativ zu einer Referenzsubstanz (Luft). Dafür werden spezielle Fernrohranordnungen eingesetzt. Derartige Hohlprismen sind für einen rein optischen Dichtesensor nicht geeignet, da die Meßgröße eine Winkeländerung ist. According to Kohlrausch, one measures the refractive index of gases with hollow prisms, which are filled with the gas to be examined. You use the Refraction of light. The change in angle of the light deflection is measured relative to a reference substance (air). For that be special Telescope arrangements used. Such hollow prisms are pure for you Optical density sensor is not suitable because the measured variable is a Angle change is.

Legt man das Hohlprisma so aus, daß die Änderung des Lichtablenkwinkels eine schwache Funktion der Dichteänderung ist, wird der Sensorkopf sehr groß. Ist das Hohlprisma jedoch so konstruiert, daß sich der Lichtablenkwinkel stark mit der Dichte ändert, dann ist dieser Zusammenhang stark nichtlinear, so daß sich die Meßgröße mit rein optischen Mitteln nicht erfassen bzw. übertragen läßt.If you lay out the hollow prism so that the change in the light deflection angle is a weak function of density change, the sensor head becomes very big. However, the hollow prism is constructed so that the Light deflection angle changes greatly with density, then this is Relationship strongly non-linear, so that the measured variable is pure optical means cannot be recorded or transmitted.

Bekannt sind auf der Reflexion basierende Refraktometer, die im Bereich des Grenzwinkels der Totalreflexion arbeiten. Ebenfalls bekannt sind auf der Reflexion basierende Refraktometer, bei denen das Licht senkrecht oder nahezu senkrecht auf eine optische Grenzfläche trifft. In der DE 28 05 398 B1 ist ein Refraktometer beschrieben, das im Bereich des Grenzwinkels der Totalreflexion arbeitet. Ein optisch dichtes Medium mit bekanntem Brechungsindex wird mit einer optisch dünneren zu messenden Substanz so kontaktiert, daß eine optische Grenzfläche entsteht. Mit geeigneten optischen Mitteln wird nun ein Lichtstrahl aus dem optisch dichteren Medium unter einem Winkel im Bereich des Grenzwinkels der Totalreflexion auf diese Grenzfläche gerichtet. Gemessen wird die Leistung des reflektierten Strahls, die eine Funktion des Brechungsindex der zu diagnostizierenden Substanz ist.Refractometers based on the reflection are known, which are in the range of the critical angle of total reflection. Are also known on the reflection based refractometer where the light is perpendicular or meets an optical interface almost perpendicularly. In the DE 28 05 398 B1 describes a refractometer which is in the range of Limit angle of total reflection works. An optically dense medium with known refractive index is measured with an optically thinner one Contacted substance so that an optical interface is created. With suitable optical means is now a light beam from the optical denser medium at an angle in the range of the critical angle of the Total reflection directed at this interface. The performance is measured of the reflected beam, which is a function of the refractive index of the diagnostic substance.

In diese Kategorie von Refraktometern fällt auch das in der DE 35 43 684 A1 beschriebene rein faseroptische Refraktometer. Hier wird der Kern der Lichtleitfaser teilweise freigelegt und dieser Bereich mit der zu untersuchenden Substanz in Berührung gebracht. In Abhängigkeit vom Brechungsindex der Substanz ändern sich für diesen Bereich die Bedingungen der Lichtleitung und damit die am Faserende austretende Lichtleistung.DE 35 43 684 also falls into this category of refractometers A1 described purely fiber optic refractometers. Here is the core of the Optical fiber partially exposed and this area with that too investigating substance brought into contact. Depending on The refractive index of the substance changes for this area Conditions of light conduction and thus the one emerging at the fiber end Light output.

In der DE 41 25 036 C1 ist ein faseroptischer Sensor zur Messung des Brechungsindex von Flüssigkeiten und Gasen beschrieben, der auf der Reflexion des Lichtes am freien Ende einer Lichtleitfaser basiert und als Differentialrefraktometer ausgebildet ist. Die Anordnung als Differen tialrefraktometer schränkt den Meßbereich des Brechungsindexes sehr stark ein und ist deshalb für einen Dichtesensor nicht geeignet. Die Reflexion am freien Ende der Lichtleitfaser, das mit der zu diagnostizierenden Substanz in Berührung gebracht wird, beinhaltet, daß ein großer Teil des Lichtes senkrecht auf die Grenzfläche trifft. DE 41 25 036 C1 describes a fiber optic sensor for measuring the Refractive index of liquids and gases described on the Reflection of light based on the free end of an optical fiber and as Differential refractometer is formed. The arrangement as a difference tial refractometer limits the measuring range of the refractive index very strongly on and is therefore not suitable for a density sensor. The reflection on free end of the optical fiber that contains the substance to be diagnosed being touched involves a lot of the light perpendicular to the interface.

Die Abhängigkeit des Reflexionskoeffizienten des Lichtes vom Brechungsindex der zu untersuchenden Substanz ist bei senkrechtem Einfall zu gering. Darüber hinaus haben alle auf der Reflexion basierende Refraktometer den Nachteil, daß die Abhängigkeit der Meßgröße vom Brechungsindex zu gering ist, um in einem rein optischen Dichtesensor für Gase mit Vorteil verwendet werden zu können.The dependence of the reflection coefficient of light on Refractive index of the substance to be examined is with vertical incidence too low. In addition, all are based on reflection Refractometer the disadvantage that the dependence of the measured variable on Refractive index is too low to be in a purely optical density sensor Gases can be used with advantage.

Die Interferenz und hier wiederum die Vielstrahl-Interferometrie (z. B. Fabry-Perot Interferometer) ist die empfindlichste Methode für die Messung des Brechungsindexes einer Substanz. Alle Interferometer haben jedoch den Nachteil, daß sie nur Relativmessungen, also Brechungsindexänderungen, ermöglichen und deshalb für einen rein optischen Dichtesensor nicht geeignet sind. Bekannte Interferometer beheben diesen Nachteil mit optischen Mitteln im allgemeinen nur, indem sie als Differentialrefraktometer ausgelegt sind. Interferometer, die den Nachteil der Relativmessung nicht mittels eines Differentialrefraktometers beheben, benötigen gewöhnlich zusätzliche nichtoptische Mittel. In der DE 32 44 783 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Brechzahl von Flüssigkeiten und Gasen beschrieben, das auf einem Fabry-Perot Interferometer basiert. Für das beschriebene Meßverfahren ist es notwendig, daß der Abstand zwischen den beiden reflektierenden Flächen des Interferometers mit elektrischen Mitteln (Piezo-Keramik) moduliert wird. Will man z. B. mit einem Fabry-Perot Interferometer mit festem Abstand der reflektierenden Flächen mit rein optischen Mitteln Absolutmessungen durchführen, benötigt man neben der Meßlichtquelle eine oder mehrere schmalbandige und daher voluminöse und kostenaufwendige Referenzlichtquellen, die auf unterschiedlichen Wellenlängen strahlen. Will man jedoch für diese Referenzlichtquellen z. B. kompakte, relativ kostengünstige aber breitbandige Halbleiterlaser einsetzen, muß der Abstand zwischen den reflektierenden Flächen des Fabry-Perot Interferometers so klein sein, daß in einem Gasdichtesensor ein Dichtegradient entsteht, so daß diese Anordnung ungeeignet ist.The interference and here again the multi-beam interferometry (e.g. Fabry-Perot Interferometer) is the most sensitive method for measurement the refractive index of a substance. However, all interferometers have that Disadvantage that they only measure relative measurements, i.e. changes in the refractive index, enable and therefore not for a purely optical density sensor are suitable. Known interferometers overcome this disadvantage optical means in general only by acting as Differential refractometers are designed. Interferometer which has the disadvantage do not correct the relative measurement using a differential refractometer, usually require additional non-optical means. In DE 32 44 783 A1 is a method and an apparatus for measuring the refractive index of Liquids and gases described on a Fabry-Perot Interferometer based. It is for the measuring method described necessary that the distance between the two reflective surfaces of the interferometer modulated with electrical means (piezo-ceramic) becomes. Do you want z. B. with a Fabry-Perot interferometer with fixed Distance of the reflecting surfaces with purely optical means To carry out absolute measurements, one is required in addition to the measuring light source or several narrow-band and therefore voluminous and expensive Reference light sources that radiate at different wavelengths. Want however, for these reference light sources z. B. compact, relative Use inexpensive but broadband semiconductor lasers, the distance must between the reflecting surfaces of the Fabry-Perot interferometer be small that a density gradient occurs in a gas density sensor, so that this arrangement is unsuitable.

Analog gelten diese Aussagen für alle Interferometertypen. Darüber hinaus haben die Interferometer den gemeinsamen Nachteil, daß sie stark temperaturempfindlich sind und deshalb einen zusätzlichen Temperatursensor und eine entsprechende Auswertetechnik benötigen. These statements apply analogously to all types of interferometers. Furthermore the interferometers have the common disadvantage that they are strong are temperature sensitive and therefore an additional Temperature sensor and a corresponding evaluation technology need.

Auch bei Meßkammern ist eine Erhöhung der Genauigkeit nicht leicht zu erreichen. Die Vergrößerung des Einfallswinkels des Meßlichtstrahls auf die optischen Fenster der Meßkammer bis in die Nähe des streifenden Einfalls bzw. des Grenzwinkels der Totalreflexion ist mit erheblichen Verlusten durch Fresnel-Reflexion verbunden, d. h. das Meßlicht wird beim Durchgang durch die Meßkammer stark gedämpft, was die Meßgenauigkeit für die Strahlungsleistung pro Einzelfaser im Auswerte- und Steuergerät beeinträchtigt.Even with measuring chambers, increasing the accuracy is not easy to reach. The enlargement of the angle of incidence of the measuring light beam on the optical window of the measuring chamber close to the grazing incidence or the critical angle of total reflection is with considerable losses connected by Fresnel reflection, d. H. the measuring light is on the passage strongly damped by the measuring chamber, which is the measuring accuracy for the Radiation power per single fiber in the evaluation and control unit impaired.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßkammer für den Meßkopf eines rein optischen Gasdichtesensors zu schaffen, die eine hohe Dichtemeßgenauigkeit pro Lichtweg in der Meßkammer gestattet und das Licht beim Durchgang durch die Meßkammer möglichst wenig dämpft.The object of the invention is to provide a measuring chamber for the measuring head optical gas density sensor to create a high Density measurement accuracy allowed per light path in the measuring chamber and that Dampens light as little as possible when passing through the measuring chamber.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Meßkammer mindestens zwei optische Fenster hat, die aus Prismen bestehen, dem Eintrittsprisma und dem Austrittsprisma, wobei beide Prismen aus dem gleichen optischen Material gefertigt sind, gleiche brechende Winkel haben und in der Meßkammer so zueinander angeordnet sind, daß die brechenden Kanten der beiden Prismen zueinander parallel sind. Darüber hinaus sind jeweils die in das Innere der Meßkammer gewandten brechenden Flächen der beiden Prismen und die nach außen gewandten brechenden Flächen der beiden Prismen zueinander parallel und die Meßkammersicht im Meßkopf so angeordnet, daß der Meßstrahl beim Eintritt in die Meßkammer senkrecht auf die nach außen gewandte brechende Fläche des Eintrittsprismas trifft.This object is achieved by the in the characteristic of Features listed claim 1 solved. The essence of the invention consists in that the measuring chamber has at least two optical windows, consisting of prisms, the entrance prism and the exit prism, both prisms are made of the same optical material, have the same refractive angle and so in the measuring chamber to each other are arranged so that the breaking edges of the two prisms to each other are parallel. In addition, the inside of the measuring chamber facing refractive surfaces of the two prisms and the outside facing refractive surfaces of the two prisms parallel to each other and the measuring chamber view arranged in the measuring head so that the measuring beam at Entry into the measuring chamber perpendicular to the outside refractive surface of the entrance prism.

Die Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßkammer im Meßkopf eines rein optischen Dichtesensors.The invention is illustrated by the figure. The figure shows a Embodiment of the measuring chamber according to the invention in a measuring head purely optical density sensor.

In der Figur sind (1) der optische Sender, (2) der Meßlichtstrahl, (3) die Meßkammer, (4) das Eintrittsprisma, (5) das Austrittsprisma und (6) die Signalerfassungseinheit. (7) sind die jeweiligen Lichtleitfaserenden. Die brechenden Kanten K der beiden Prismen sind senkrecht zur Figurebene. In the figure are ( 1 ) the optical transmitter, ( 2 ) the measuring light beam, ( 3 ) the measuring chamber, ( 4 ) the entrance prism, ( 5 ) the exit prism and ( 6 ) the signal detection unit. ( 7 ) are the respective optical fiber ends. The breaking edges K of the two prisms are perpendicular to the plane of the figure.

In dieser Darstellung ist vorausgesetzt, daß beide Prismen aus dem gleichen optischen Material (gleicher Brechungsindex) gefertigt und die jeweiligen brechenden Winkel α₄ und α₅ gleich sind. Außerdem sind die in das innere der Meßkammer gewandten brechenden Flächen der beiden Prismen parallel zueinander, was bedeutet, daß β₄ = β₅ gilt. Infolgedessen sind auch die nach außen gewandten brechenden Flächen der beiden Prismen zueinander parallel. Fällt nun der Meßlichtstrahl senkrecht auf die nach außen gewandte brechende Fläche des Eintrittsprismas, dann tritt der Meßlichtstrahl auch senkrecht zur nach außen gewandten brechenden Fläche des Austrittsprismas aus, und zwar unabhängig von der Dichtevariation in der Meßkammer. D. h., daß mit zunehmender Gasdichte in der Meßkammer der Meßlichtstrahl nach der Meßkammer parallel zur ursprünglichen Strahlrichtung in der X-Richtung versetzt wird. Die Versatzrichtung liegt in der Figurebene.In this illustration it is assumed that both prisms are from the same optical material (same refractive index) and the respective refractive angles α₄ and α₅ are the same. Besides, they are inside refractive surfaces of the two prisms facing the measuring chamber in parallel to each other, which means that β₄ = β₅. As a result, too refractive surfaces of the two prisms facing each other parallel. If the measuring light beam falls vertically on the outside facing refractive surface of the entrance prism, then the Measuring light beam also perpendicular to the refractive surface facing outwards Area of the exit prism, regardless of the Density variation in the measuring chamber. That is, with increasing gas density in the measuring chamber the measuring light beam after the measuring chamber parallel to original beam direction is offset in the X direction. The The direction of offset lies in the plane of the figure.

Vergleicht man die in der Figur dargestellte Anordnung mit einer Meßkammer, deren optische Fenster aus planparallelen Platten bestehen, die parallel zueinander angeordnet und gegenüber dem Meßlichtstrahl um den Winkel β₄ geneigt sind, so stellt man fest, daß man in der Anordnung der Figur nur zwei (statt vier) gegen die Meßlichtstrahlrichtung geneigte Flächen hat, was insbesondere für große β_u zu deutlich geringeren Verlusten durch Fresnel-Reflexion führt.If one compares the arrangement shown in the figure with a measuring chamber, the optical windows of which consist of plane-parallel plates which are arranged parallel to one another and inclined by the angle β₄ with respect to the measuring light beam, it can be seen that only two ( instead of four) has inclined surfaces against the measuring light beam direction, which leads to significantly lower losses due to Fresnel reflection, especially for large β _u .

Man kann zeigen, daß für die Anordnung der Figur der Strahlversatz pro Dichteänderung und pro Lichtweglänge in der Meßkammer immer deutlich größer als für eine vergleichbare Meßkammer mit optischen Fenstern aus planparallelen Platten ist (bis zu 5 mal größer und mehr), d. h. es wird eine höhere Dichtemeßgenauigkeit pro Lichtweg in der Meßkammer ermöglicht.It can be shown that for the arrangement of the figure the beam offset per Change in density and per light path length in the measuring chamber always clear larger than for a comparable measuring chamber with optical windows plane-parallel plates is (up to 5 times larger and more), d. H. it will a higher density measurement accuracy per light path in the measuring chamber enables.

Die beiden in der Figur gezeigten, zum Meßlichtstrahl geneigten Flächen bewirken eine Veränderung des Meßlichtstrahldurchmessern. Beim Eintritt in die Meßkammer wird der Strahldurchmesser verringert und beim Austritt vergrößert. Für die Anordnung der Figur und einem parallelen Meßlichtstrahlbündel wird die Verringerung des Strahldurchmessers beim Eintritt durch dessen Vergrößerung beim Austritt genau kompensiert. The two surfaces shown in the figure, inclined to the measuring light beam cause a change in the diameter of the measuring light beam. When entering the beam diameter is reduced in the measuring chamber and at the outlet enlarged. For the arrangement of the figure and a parallel Measuring light beam will reduce the beam diameter at Entry is exactly compensated for by its enlargement on exit.

Hat der Meßlichtstrahl jedoch eine Divergenz, so kommt es durch die Vergrößerung der Strahldivergenz beim Eintritt in die Meßkammer zu einer Deformation des Meßlichtstrahlprofils in der Versatzrichtung. Diese Deformation ist dadurch kompensierbar, daß man die Anordnung so auslegt, daß β₅ kleiner als β₄ ist, d. h. daß die nach Innen gewandte brechende Fläche des Austrittsprismas gegenüber der nach Innen gewandten brechenden Fläche des Eintrittsprismas geneigt ist.However, if the measuring light beam has a divergence, it comes through the The beam divergence increases when entering the measuring chamber Deformation of the measuring light beam profile in the offset direction. These Deformation can be compensated for by designing the arrangement that β₅ is less than β₄, d. H. that the inward-facing refractive Surface of the exit prism opposite that facing inwards refractive surface of the entrance prism is inclined.

Legt man die Anordnung der beiden Prismen so aus, daß sich β₅ von β₄ unterscheidet, dann hat man bei einer Dichteänderung in der Meßkammer keinen parallelen Strahlversatz mehr. Mit der Dichteänderung erfolgt der Strahlversatz weiterhin in der Figurebene, zusätzlich wird jedoch die Strahlrichtung gegenüber der ursprünglichen Strahlrichtung geneigt. Infolgedessen entsteht am Austritt des Meßlichtstrahls ein zusätzlicher Strahlversatz.If one arranges the arrangement of the two prisms so that β₅ differs from β₄ differs, then there is a change in density in the measuring chamber no more parallel beam offset. With the change in density Beam offset continues in the plane of the figure, but in addition the Beam direction inclined to the original beam direction. As a result, an additional one arises at the exit of the measuring light beam Beam offset.

Man kann zeigen, daß dieser zusätzliche Strahlversatz stets vernachlässigbar klein gehalten werden kann. Es ist daher auch möglich, eine Anordnung zu wählen, für die β₅ größer als β₄ ist. Man erhält dadurch zwar eine zusätzliche Deformation des Meßlichtstrahlprofils in Versatzrichtung, gleichzeitig jedoch eine Vergrößerung des Strahlversatzes pro Dichteänderung und pro Lichtweg in der Meßkammer.It can be shown that this additional beam offset is always can be kept negligibly small. It is therefore also possible choose an arrangement for which β₅ is greater than β₄. You get thereby an additional deformation of the measuring light beam profile in Direction of offset, but at the same time an increase in the beam offset per change in density and per light path in the measuring chamber.

Arbeitet man mit einer Anordnung, für die β₅ von β₄ verschieden ist, ist es zweckmäßig, ausgehend vom Brechungsindex des optischen Materials den brechenden Winkel des Austrittsprismas α₅ so zu wählen, daß für eine Dichte aus dem zu diagnostizierenden Dichtemeßbereich der Meßlichtstrahl senkrecht auf die nach außen gewandte brechende Fläche des Austrittsprismas trifft.Working with an arrangement for which β₅ is different from β₄ is it expedient, starting from the refractive index of the optical material to choose the refractive angle of the exit prism α₅ so that for a Density from the density measurement range to be diagnosed perpendicular to the refracting surface of the Exit prism hits.

In einer einfachen Variante der erfindungsgemäßen Meßkammer kann das Austrittsprisma auch durch eine planparallele Platte aus optisch transparentem Material ersetzt werden.In a simple variant of the measuring chamber according to the invention, this can Exit prism also through a plane-parallel plate made of optical transparent material can be replaced.

Claims

1.Gas density sensor head, consisting of an optical transmitter, a measuring chamber and a signal detection unit, the optical transmitter emitting a sufficiently weakly divergent measuring light beam which penetrates the measuring chamber and hits the signal detection unit there as a function of the gas density compared to the original beam direction, characterized in that the measuring chamber of the gas density sensor measuring head has at least two optical windows which consist of prisms, the entrance prism and the exit prism, both prisms being made of the same optical material, having the same refractive angle and being arranged in the measuring chamber in relation to one another, that the refractive edges of the two prisms are parallel to one another, moreover the refractive surfaces of the two prisms facing the interior of the measuring chamber and the refractive surfaces of the two prisms facing outward are so parallel to one another d the measuring chamber is arranged in the measuring head in such a way that the measuring light beam hits the outwardly facing refractive surface of the entry prism perpendicularly when entering the measuring chamber.

2. Gas-tight sensor measuring head according to claim 1, characterized, that the signal detection unit in the form of an optical fiber cell is designed so that the measuring light beam strikes each individual fiber perpendicularly and that in an optoelectronic converter an electrical signal arises, which is intended for electronic signal processing.

3. Gas-tight sensor measuring head according to claim 1 or 2, characterized, that the evaluation device contains a measuring light source, the light of which an optical fiber over a long distance to the optical transmitter of the Measuring head is fed.

4. Gas-tight sensor measuring head according to one of claims 1 to 3, characterized, that the refracting surface facing the inside of the measuring chamber Exit prism opposite to the inside of the measuring chamber facing refractive surface of the entrance prism is inclined, wherein the breaking edges of the two prisms are parallel to each other.

5. Gas-tight sensor measuring head according to one of claims 1 to 4, characterized, that the refractive angle of the exit prism is chosen so that the measuring light beam for a gas density from the one to be diagnosed Gas density measuring area perpendicular to the surface facing outwards of the exit prism.

6. Gas-tight sensor measuring head according to one of claims 1 to 5, characterized, that the optical material of the exit prism differs from the optical Material of the entrance prism differs.

7. Gas-tight sensor measuring head according to one of claims 1 to 3, characterized, that the exit prism optically through a plane-parallel plate transparent material is replaced, the plane of incidence for the Measuring light beam onto the plate with the exit plane of the measuring light beam coincides from the entrance prism.