用于识别家用电器内的流体中的物质群的装置、家用电器以及方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测家用电器内的流体中的物质群的装置。而且，本发明涉及包括这种装置的家用电器和用于识别家用电器内的流体中的物质群的相关方法，以及用于借助这种装置来适配导水家用电器的清洁过程的方法。

背景技术

这种家用电器可以是，例如，冰箱，干衣机，以及诸如洗碗机或洗衣机或类似物之类的导水家用电器。

这些家用电器至少有共同点在于，流体被引导于家用电器内，例如，在各容器设备中，在入口和出口中或在旁路中。洗衣机或洗碗机的容器设备就相当于放置待洗物品的皂液容器。而且，容器设备可以是干衣机的烘干室或冰箱中放置待冷却物品的冷却区。

这种流体是液体或气体形式的。具体地，液体流体的主要成分是水，主要是自来水。气体流体主要是空气。

除了主要成分水或空气之外，流体中可存在其它物质群。这些物质群例如被溶解或混合在流体中，或作为悬浮或乳化的物质颗粒或作为气溶胶颗粒存在于流体中。

希望能检测流体中的不同物质群是有一些原因的。在洗碗机或在洗衣机中确定污垢的类型和程度的话，就能采取一些措施来以尽可能最佳的方式从需要清洁的物品去除污垢。然而，为了确定在清洁过程结束时是否已经从需要清洁的物品去除清洁剂，检测水中的清洁剂也是可取的。

有时冰箱里会有易腐物，特别是水果、蔬菜或动物制品。如果这些产品开始腐败，将释放这些物质到空气中。因此，为了采取适当措施，检测冰箱里空气中的物质类型也是可取的。

对于导水家用电器，已经有检测水中杂质的装置。在大多数情况下，检测到水的浑浊度并没有识别水中存在的物质群。这样，不能很好地调整或采取进一步措施。

发明内容

因此，本发明的目的是提供能够检测家用电器内的流体中的物质群的装置、家用电器以及方法。

该目的由权利要求1和9以及由方法14和16实现。从属权利要求包括优选实施例。

根据本发明，提供了一种用于识别家用电器内的流体中的物质群的装置。装置包括至少一个发射装置、测量设备以及评估设备。

该装置的发射系统提供用于将第一电磁辐射发射到试验体积中，在试验体积中存在其中发现物质群的流体，第一电磁辐射的特征在于发射光谱。根据本发明，发射光谱包括可见光和红外辐射的波长范围。

可见光是人眼可见的电磁辐射。可见光波长范围大约从380nm延展到780nm。

红外辐射在780nm至1mm的波长范围内，并进一步细分为780nm至3μm的近红外范围、3μm至50μm的中红外范围和50μm至1mm的远红外范围。

优选地，发射光谱基本上包括可见光和红外辐射范围内的所有波长，因为该范围特别适于识别物质群。发射光谱优选包括检测物质群所需的主波长或可见和红外范围内的波长范围。更优选地，发射光谱包括从360nm到2500nm的波长范围的波长。替代地，发射光谱包括从360nm到1600nm波长范围的波长。替代地，发射光谱包括从400nm到800nm以及从900nm到2500nm的波长范围的波长。替代地，发射光谱包括从360nm到1050nm波长范围的波长。替代地，发射光谱包括从600nm到1050nm波长范围的波长。优选地，可设想所提及的波长范围的任何组合。

在本发明的含义内，光谱是表示各电磁辐射不同频率的复合并且优选地为每个频率分配光谱参数值的光谱。光谱信息优选地包括作为波长函数的光谱参数值。

提供和设计第一测量设备用以检测从试验体积发射的第二电磁辐射。测量设备优选地能够检测来自可见光和红外辐射的波长范围的几乎所有波长。第一测量设备优选地可检测适于识别物质群的那些波长范围。更优选地，测量设备还能检测紫外范围内的适于识别物质群的波长或波长范围。

第二电磁辐射优选地基本上对应于第一电磁辐射加上和/或减去各波长的至少一部分或波长范围的一部分。第一电磁辐射优选地基本上沿前进方向或沿传播方向发射，其中电磁辐射被视为光束。如果光束的传播方向发生变化，例如由于偏转或反射而发生变化，前进方向也会以同样的方式发生变化。第二电磁辐射优选地在前进方向上检测到。

提供和设计评估设备用以评估第一光谱。评估优选地通过使用人工智能和/或机器学习来进行。评估设备至少通过信号连接到测量设备，从而至少检测到的第一光谱能从测量设备被传输到评估设备。优选地，评估第一光谱的光谱测量值。该原理的本质是流体中需要识别的物质群在第一光谱中产生典型的光谱测量值，即所谓的指纹。第一光谱优选地是存在该物质群的流体的透射光谱。替代地，第一光谱也可为反射光谱。

因此，通过参考光谱能识别各物质群。除了相应的物质群之外，优选地还识别流体中该物质的浓度、密度或量。

优选地，对于每个需要检测的物质群和/或从不同物质群的组合，优选地在流体中物质群的不同温度和/或浓度下，预先生成参考光谱。对于每个物质群和/或对于不同物质群的组合，优选地存在包含物质特定信息的参考光谱，因此可为每个物质群分配典型的参考光谱，反之亦然。物质组特定信息优选地包含第一光谱或参考光谱与发射光谱相比的变化，特别是光谱参数在波长(所谓的峰值波长)处的“峰值”，整个光谱的变化，频带边缘的变化幅度(rises)、峰值波长的比率、峰值波长的偏移、波长的吸收和发射等。基本上包含有关待检测物质群吸收行为的信息的参考光谱，以及基本上包含有关待检测物质群的散射辐射行为信息的参考光谱，都是优选的。这同样适用于发光行为。

借助于参考光谱，第一光谱被评估。优选地，至少在评估的子步骤中，将第一光谱、修正或转换的第一光谱或通过方法修正的第一光谱与参考光谱进行比较，结果，需要识别的物质群优选地通过这种比较被识别。

根据本发明，可见光和红外辐射的发射光谱的波长范围的优点在于，在流体中能识别污垢、清洁剂和生物分解产物的所有主要物质群。因此，能采取物质组特定的措施来改善清洁效果或新鲜度。

识别污垢物质群是有利的，因为能按检测到的物质群进行定制来清洁要清洁的物体，从而进行优化。因此，能显著减少电力、水和清洁剂的消耗，保护环境。

识别清洁剂物质群是有利的，这在于能减少冲洗需要清洁的物体所需的清水量，因为能可靠地确定需要清洁的物体什么时候去除了清洁剂。

识别生物分解产物是有利的，因为即使在食物变质并因此需要处理掉之前，也能检测到随后的生物分解过程。

所有待检测的物质群在可见光和红外辐射的整个波长范围内都具有指纹。因此，当使用比本发明更有限的波长范围时，将无法识别所有要识别的物质群，从而无法以最佳方式节省宝贵资源。

物质群优选地根据它们的化合物分组并且由装置识别。可识别的污垢物质群包括有机分子，如脂肪、蛋白质、碳水化合物及它们的分解产物。诸如无机炭黑、石灰、矿物质和金属化合物之类的化合物，以及例如至少包括阴离子和非阴离子表面活性剂、软水剂、漂白剂、酶、污垢载体、盐、核心皂和硅酮的清洁剂，被认为是是无机污垢。在可见光和红外辐射的发射光谱中发射第一电磁辐射，特别是能测量和评估要识别的物质群的所有组合。

根据优选实施例，发射光谱包括紫外辐射(UV辐射)波长范围。UV辐射在10nm至380nm的波长范围内，其中，对于发射光谱，优选地，大于200nm的波长范围对于识别物质群是必不可少的。因此，发射光谱包括可见光和红外辐射的波长范围，并且优选地包括大于200nm直至380nm的波长范围的波长。替代地，发射光谱优选地还包括从200nm到300nm的波长范围的波长。

因此，发射设备优选地在可见范围内、在IR范围内并且在UV范围内同时发射第一电磁辐射。替代地，发射设备以交错间隔的方式和/或连续地在可见范围内、在IR范围内并且在UV范围内发射第一电磁辐射。

特别优选地，发射设备能选择性地将波长或波长范围添加到发射光谱或将它们切换出来，特别是UV辐射的波长范围。这具有以下优点，例如，可以清楚地确定由添加的UV辐射的荧光产生的第一光谱中的波长，从而改进了物质群的识别。

根据优选实施例，第一光谱和多个参考光谱包含关于物质特定的吸收行为、反射行为、散射辐射行为或发光行为或其任意组合的光谱信息。

流体中的每个物质群由于与第一电磁辐射的相互作用会具有特定行为。作为吸收的一部分，至少一部分颗粒或分子至少部分地吸收一种或多种波长或波长范围，使得这些波长至少部分地从第一电磁辐射过滤掉，并因此在第二电磁辐射中至少会较少出现。类似地，至少一部分颗粒或分子在反射期间至少部分地反射一种或多种波长或波长范围。

在第一电磁辐射散射期间，一种或多种波长或波长范围至少部分地在它们的方向上被至少一部分颗粒偏转。散射辐射行为尤其取决于待识别的物质群相对于相应波长的颗粒尺寸。当颗粒的直径大约对应于波长时，这称为米氏散射。在瑞利散射的情况下，颗粒的直径与波长相比会较小。因此可有利地从检测到的散射行为中至少推断出颗粒的大小，从而推断出物质群。

当使用发光时，至少一部分颗粒或分子至少部分地吸收一种或多种波长或波长范围，并以电磁辐射的形式发射供给的能量，优选地在与发射波长范围不同的波长范围内发射，并且优选地在可见范围内发射。

根据优选实施例，发射设备包括至少一个发射单元。优选地设计和提供一个发射单元用于发射电磁辐射，其中第一光谱包括可见光、红外辐射和优选UV辐射的波长范围。

发射设备优选地包括两个、三个或多于三个发射单元。优选地，这两个、三个或多于三个发射单元各具有优选的或根据本发明的波长范围的部分区域，其中可见光、红外辐射、优选地还有UV辐射的波长范围能通过添加各部分区域来成像。

发射单元优选地是宽带发射器。发射单元优选地是宽带LED。发射单元优选地是在IR范围内和/或在UV范围内具有扩展(expanded)发射的白光LED。发射单元优选地是宽带激光器。发射单元优选地是具有不同带宽的发射器系列(“阵列”)。发射单元优选地是频率梳产生器。发射单元优选地是具有可调波长或可调波长范围的发射器。发射单元优选地是蓝色LED。优选地，可在发射设备中提供能对可见光、红外辐射、优选地还有UV辐射的波长范围进行成像的不同类型发射单元的任意组合。

根据优选实施例，第一电磁辐射能通过第一光导从发射单元引入试验体积中。第二电磁辐射优选地能通过第二光导从试验体积排出，并且被导入第一测量设备中。特别地，这些光导在可见光、红外辐射、优选地还有UV辐射的波长范围内引导电磁辐射，特别是没有任何损失，并且因此对于该波长范围内的波长是透明的。光导可设计为纤维、管或棒或它们的组合。

第一测量设备优选地包括至少一个针孔光阑以聚焦第二电磁辐射。此外，第一测量设备包括色散棱镜，其优选地是可调节的。替代地，第一测量设备优选地包括光栅，其可为平坦的或拱形的或弯曲的。色散棱镜和光栅被设计成根据其波长空间扇出或分离第一光谱。该原理是基于作为波长函数的电磁波长的衍射。

此外，第一测量设备包括至少一个传感器单元或检测器单元。传感器单元优选地是单个传感器。更优选地，传感器单元包括传感器系列(“阵列”)。

根据优选实施例，第一光导和第二光导至少在试验体积中沿纵向以棒状的方式形成，并且彼此平行布置。棒状意味着光导是固定的或刚性的，并且它们在纵向上明显比在横向上长。第一电磁辐射优选地沿纵向在第一光导中传播。

第一电磁辐射优选地在第一光导的第一远端处完全反射到试验体积流体中。通过第一电磁辐射在光密介质的表面从物理相关的临界角到光疏介质被完全反射这一事实，优选地确保了全反射，其中光导包含光密介质，流体包含光疏介质。

由于与流体的相互作用，第一电磁辐射优选地沿着试验体积中的测试路径跃迁到第二电磁辐射。优选地，该相互作用的特征在于第一电磁辐射对流体的吸收、反射、散射和发光。优选地，第一电磁辐射与带有待检测物质群的颗粒或分子发生相互作用。

第二电磁辐射优选地基本上对应于第一电磁辐射，但由于第一电磁辐射与流体中的物质群的颗粒的相互作用而不同。

第二电磁辐射优选地在第二光导的第二远端处在相对于纵向的反向上是全反射的。通过第二光导的光密介质到流体的光疏介质，第二电磁辐射在表面上被完全反射，如此优选地确保了全反射。参照附图将解释细节。替代地，表面可为镜面。

根据优选实施例，该装置包括至少一个第二测量设备，用于检测不同于第一或第二电磁辐射的前进方向的第三电磁辐射的至少一个第二光谱。

上述至少一个第二测量设备优选地包括针孔光阑、光栅或色散棱镜，以及传感器单元。上述至少一个第二测量设备优选地能单独地或彼此组合地配备有在第一测量装置的上下文中已经描述的所有特征。

上述至少一个第二测量设备优选地检测与前进方向成一定角度的第三电磁辐射的至少一部分，该角度例如为15°、30°、45°、60°、90°、120°或大于0°且小于180°的任何角度。

更优选地，存在多于一个第二测量设备，各第二测量设备优选地能检测每种情况下在不同角度的第三电磁辐射的第二光谱。例如，三个第二测量设备可检测30°、90°和120°角度的第三个电磁辐射的第二光谱。通过检测多于一个第二光谱，因此也能有利地得到关于横向散射辐射的几何分布的信息。关于横向散射辐射的几何分布的了解是有利的，因为能从中得出关于物质群的颗粒尺寸的结论，从而有助于识别相应物质群。

第三电磁辐射优选地通过在需要识别的物质群处散射第一电磁辐射来产生。离开前进方向的第三电磁辐射对应于第一电磁辐射由于流体中的物质群的颗粒而散射所产生的横向散射辐射。横向散射辐射取决于各种因素，特别是发射的第一电磁辐射的波长和物质群的颗粒尺寸以及这些在流体中的浓度。

优选地提供和设计评估装置用以评估第一光谱和至少一个第二光谱，这使得能通过使用参考光谱来识别物质群。相应地，存在用于第一光谱的参考光谱，以及在每种情况下，相对于前进方向成相应角度的相应第二光谱的物质群的参考光谱。

有利地，从第一光谱和第二光谱的评估的组合中，能更好地识别物质群。更有利地，通过第一光谱与多于一个第二光谱的评估的组合，能进一步改进物质群的识别，因为由于横向散射辐射的几何分布也能识别物质群。

另外，该装置可包括滤光器、根据波长的光学滤波器、可调谐滤光器和/或偏振器，它们优选地是第一和/或第二测量设备的一部分。

根据优选实施例，第一光谱的评估仅在IR范围内进行。评估由已经从第一和/或至少一个第二测量设备接收到第一光谱的评估设备进行。根据另一优选实施例，评估仅在可见范围内进行，并且根据另一优选实施例仅在UV范围内进行。第一光谱优选地从IR范围、可见范围和UV范围的组合来评估。第一光谱的评估发生在从200nm到10000nm的波长范围内是可取的。

有利的是，例如，在洗衣机或洗碗机的清洁周期的开始，在没有清洁剂的第一次冲洗周期之后，仅在污垢分子(例如碳水化合物、脂肪和蛋白质及其分解产物)以及无机污垢分子能被检测的波长范围内，评估第一光谱。此外，例如，如果在清洁周期结束时，尤其在清洁剂能被检测的波长范围中评估第一光谱，则是有利的。

该目的进一步地通过权利要求9的主题实现。

根据本发明，提供了一种家用电器，包括根据如权利要求1-8中任一项的装置和至少一个控制设备，其中，控制设备信令连接到评估设备，其中，控制设备基于检测到的物质群来控制家用电器的其它设备。

家用电器例如是洗衣机、洗碗机、烘干机、冰箱或其它类似家用电器。

控制设备优选地是家用电器内的单独设备。更优选地，控制装置集成于较高级别的控制装置中。

优选地，控制设备与评估设备之间存在数据连接，评估设备向控制设备传输关于各个检测组和各个检测到的被检测物质的浓度的数据。控制设备要进行的测量优选地为每个检测到的物质群、优选地为检测到的物质群的每个组合预编程。根据本发明，家用电器的其他设备的控制对应于这些测量。

根据优选实施例，评估设备能够从存储单元检索参考光谱。替代地或累加地，服务器能借助无线连接检索参考光谱，该服务器优选地不是家用电器的一部分。相应地，家用电器具有用于与服务器通信的接口。

根据优选实施例，流体的主要成分是空气。这种家用电器优选地是烘干机或冰箱。

根据检测到的物质群，控制设备优选地可为空气过滤装置。例如，在冰箱冷却空间内的空气中，发现在成熟、枯萎或分解过程中出现的生物分解产物。检测到的物质群由评估设备检测并发送给控制设备。接着，控制设备能激活空气过滤装置。这样的好处是，根据检测到的物质群，它们能从空气中被过滤掉，因此不会影响其他易腐烂食物。

替代地和累加地，控制设备能控制空气处理装置。例如，能调节烘干机中的空气。

替代地和累加地，控制设备能够控制能向用户发送信息的通信设备。通信设备例如可为家用电器(例如冰箱)上的显示器，或者甚至是向用户的装置发送消息的单元。例如，如果腐烂的过程正在发生，则能通过通信设备通知用户。

根据替代优选实施例，流体的主要组分是水。这种家用电器优选地是洗衣机或洗碗机。除了主要成分水，流体中特别是存在清洁剂和杂质或污垢。

控制设备优选地能根据检测到的物质群来控制用于清洁剂的计量设备，并且上述计量装置能向水中添加一种清洁剂、一种清洁剂成分和/或一定量的清洁剂。特别地，清洁剂被调整成使得能以尽可能最好的方式消除检测到的杂质。特别地，清洁剂由多种组分组成，其中每个单独的组分能消除特定的物质群，例如脂肪、蛋白质、碳水化合物或无机污染物。例如，如果流体主要含有脂肪，则主要也添加能从待清洁物体中去除脂肪的成分到清洁剂中。

替代地和累加地，控制设备能控制供给设备，该供给设备能在特定时间或在特定时间段期间向清洁过程供应一定量的水。例如，如果评估设备识别到脏污物质群的浓度低，则有利地能节约一定量的水。在清洁或冲洗过程结束时会出现更多节约水的机会。这里的目的是，通过用淡水冲洗物体，从需要清洁的物体上去除清洁剂。在现有技术中，这种淡水量是过量的，因为在不识别清洁剂的情况下，必须确保需要清洁的物体基本上不含清洁剂。因此，该优选实施例的优点在于，只要检测到流体基本上不含清洁剂，就能限制淡水的供应。

替代地和累加地，控制设备能控制调节设备，该调节设备能从多个清洁程序中选择和设定清洁程序。清洁程序优选地因清洁持续时间、清洁温度和清洁周期(例如预洗周期、主洗周期、洗后周期等)而不同。通过基于检测到的物质群选择清洁程序，除了水和清洁剂之外，有利地还能节约宝贵的资源，例如能源和时间。

根据优选实施例，该装置的试验体积位于洗衣机或洗碗机的机箱中。替代地，该试验体积位于流体可分离的旁路中。

该目的通过权利要求14的方法进一步实现。该方法可单独地或彼此组合地配备有在装置和家用电器的上下文中已经描述的所有特征，反之亦然。

根据本发明，提供了一种用于检测家用电器内的流体中的物质群的方法，上述方法包括以下方法步骤：

a.借助发射设备发射以发射光谱为特征的第一电磁辐射到充满流体的试验体积中；

b.借助第一测量设备检测来源于试验体积的第二电磁辐射的第一光谱；

c.借助评估设备评估第一光谱，从而获得吸收光谱，并从而得到散射光谱；

d.借助评估设备，使用多个参考光谱从散射光谱和/或吸收光谱中检测物质群，

其中发射光谱包括可见光波长范围和红外辐射波长范围。

第一光谱优选地显示各波长的光谱参数。光谱参数优选地对应于强度或光束密度，从而，至少指示有多少观察到的波长被检测到或发射出的任何其他光谱参数也是可能的。

第二电磁辐射的第一光谱优选地在第一电磁辐射的前进方向上被检测。因此，第一光谱至少包含关于第一电磁辐射与流体中的物质群相互作用的信息，该相互作用基本上对应于吸收和散射。已经提到的所有相互作用优选地也在评估中被考虑。

根据优选实施例，根据方法步骤c的评估第一光谱包括以下方法步骤：

i.归一化第一光谱以得到物质群的归一化光谱；

ii.从归一化光谱确定组合的吸收和散射光谱；

iii.分离组合的吸收和散射光谱以得到吸收光谱和散射光谱。

第一光谱优选地通过使用参考光谱进行归一化。参考光谱优选地是流体的透射光谱，发射光谱被发射到流体中并且流体基本上不含清洁剂、杂质或污垢。透射光谱优选为纯水或淡水或自来水或新鲜空气的透射光谱。该参考光谱已经存在于方法中，因为它是被预先检测和记录的，例如在实验室中。第一光谱优选地基本上对应于流体的透射光谱，待检测的物质群存在于流体中。替代地，第一光谱和参考光谱可为反射光谱。

第一光谱优选地通过将第一光谱的相应波长的光谱参数除以参考光谱的相同波长的光谱参数来进行归一化。

组合的吸收和散射光谱优选地通过从标准化光谱的相应波长的光谱参数中减去一个来获得。组合的吸收和散射光谱基本上包含关于物质特定的吸收和散射行为的光谱信息，所述信息最初还不能区分。

对于分离，优选将合适的拟合函数在一个波长范围内应用于组合的吸收和散射光谱的光谱线，在该波长范围内，可假设物质群颗粒对电磁辐射的吸收很少甚至不发生。这个波长范围例如对应于从500nm到1000nm的范围。

特别优选的是由以下公式提供合适的拟合函数f：

参数λ对应于波长，波长是函数的运行参数。值λ

拟合函数优选地在吸收和散射光谱的整个波长范围内推算。

拟合函数优选地对应于需要识别的物质群的散射光谱。

吸收光谱优选地通过从组合的吸收和散射光谱的相同波长的光谱参数的值中减去相应波长的拟合函数的值来获得。

物质群优选地根据方法步骤d通过将吸收光谱与多个吸收参考光谱进行比较而被检测。替代地或累加地，物质群通过评估设备将散射光谱与多个散射参考光谱进行比较而被识别。比较的组合是特别有利的。

此外，请求保护根据权利要求16的方法来解决该问题。该方法可单独地或彼此组合地配备有在装置、家用电器和方法的上下文中已经描述的所有特征，反之亦然。

根据本发明，基于家用电器的水中检测到的物质群来调整根据权利要求12或13所述的导水家用电器的清洁过程的方法包括权利要求14或15的方法步骤，以及以下方法步骤中的至少一种：

e.借助控制设备控制清洁剂计量设备，该计量设备能向水中供给一种清洁剂、一种清洁剂成分和/或一定量的清洁剂；

f.通过控制设备控制供给设备，该供给设备能供给一定量的水；

g.通过控制设备控制调节设备，该调节设备能设定从多个清洁程序中选择的清洁程序。

将参考以下对附图的描述来解释本发明的进一步优点、目的和特性。在各种实施例中，类似的部件可具有相同的附图标记。

附图说明

附图中：

图1是根据一实施例的装置的示意图；

图2是根据带有色散棱镜的一优选实施例的装置的示意图解；

图3示出了根据带有光栅的一优选实施例的装置的示意图解；

图4示出了根据带有具有可调波长的发射器的一优选实施例的装置的示意图解；

图5是根据带有组件的一实施例的装置的图解；

图6是根据一实施例的家用电器的图示。

具体实施方式

图1是根据一实施例的装置1的示意图。发射设备2发射第一电磁辐射11沿着前进方向X进入试验体积3，其中第一电磁辐射11的特征在于是发射光谱。试验体积3中存在流体，该流体包含可由装置1识别的物质群。由于第一电磁辐射11与物质群的颗粒相互作用，第一电磁辐射12跃迁到第二电磁辐射12。

沿着前进方向X导向并且导出试验体积3的第二电磁辐射12由第一测量装置4检测，该第二电磁辐射12的特征在于是第一光谱。图1所示装置的基本结构对应于吸收或透射光谱的基本结构。然而，也可设想反射光谱。

除了前进方向X之外，可由至少一个第二发射设备9检测第三电磁辐射13，其中由于第一电磁辐射11的横向散射，第三电磁辐射13出现在带有物质群的颗粒的流体中11。因此，借助第二测量设备9，有利地可检测第三电磁辐射13的第二光谱以及与散射辐射的几何形状有关的信息，这优选地是物质群的颗粒的尺寸特征。

评估设备5(图1中未示出)信令连接到第一测量设备4和至少一个第二测量设备9，其中第一测量设备4和/或第二测量设备9传输检测到的光谱到评估设备5。

图2是根据优选实施例的具有色散棱镜31的装置1的示意图。发射设备2包括至少一个发射单元2a，该发射设备2通过第一光导20将第一电磁辐射11发射到试验体积3中。第二电磁辐射12通过第二光导23导出试验体积3。为了光学聚焦目的，第二电磁辐射12穿过针孔光阑30，随后被色散棱镜31光学扇出。第一测量设备4的传感器单元33检测被光学扇出的第三电磁辐射12的相应波长。

第一光导20和第二光导23至少部分地沿纵向X1以棒状方式形成，并且彼此平行布置。光导20、23各具有远端21、24，其中远端21、24的表面22、25各相对于纵向X1倾斜45度。在第一光导20中沿纵向X1传播的第一电磁辐射11在第一光导20的第一远端21的第一表面22处被全反射所偏转，优选地偏转90度。被偏转的第一电磁辐射11接着垂直通过第一光导20的侧面进入试验体积3中的流体。第一电磁辐射11在试验体积3中沿着测试路径26跃迁到第二电磁辐射12。

第二电磁辐射12垂直通过第二光导23的第二远端24处的侧表面进入，并在第二表面偏转90度沿着相对于纵向X1的反向X2，然后离开试验体积3。

图3是根据优选实施例的装置1的示意图解，带有光栅32来取代如图2所示的色散棱镜31。与光栅32相接触的第二电磁辐射12，基于相应波长以相应角度被反射到传感器单元33。

图4是根据优选实施例的装置1的示意图解，该装置带有具有可调节波长的发射器作为发射单元2a。由于在根据本发明的波长范围内的各个波长相继发射，因此可以省去色散棱镜31或光栅32。

图5是根据一实施例的装置1的图示。组件10包括发射设备2和第一测量设备4，第一测量设备4依次包括针孔光阑30、色散棱镜31或光栅32，以及传感器单元33。此外，该组件可包括第一光导20和第二光导23。另外，该组件10可包括评估设备5。该组件10优选地包括容纳上述组件的外壳。该组件10的优点是其能以简单的方式作为紧凑单元连接到试验体积3。

图6是根据一实施例的家用电器100的视图。所述家用电器100至少包括装置1，装置1依次包括发射设备2、试验体积3、第一测量设备4、以及评估设备5。此外，所述家用电器100包括控制设备6和存储单元7。控制设备6和/或存储单元7也可为装置1的一部分。洗衣机100还包括其它设备8，例如计量设备8a、供给设备8b和调节设备8c。

本申请文件中揭示的所有特征作为本发明必不可少的，前提是这些特征单独地或以组合相对于现有技术是新颖的。

附图标记列表

1 装置

2 发射设备

2a发射单元

3 试验体积

4 第一测量设备

5 评估设备

6 控制设备

7 存储单元

8 其它设备

8a计量设备

8b供给设备

8c调节设备

9 第二测量设备

10组件

11第一电磁辐射

12第二电磁辐射

13第三电磁辐射

20第一光导

21第一远端

22第一表面

23第二光导

24第二远端

25第二表面

26测试路径

30针孔光阑

31色散棱镜

32光栅

33传感器单元

100 家用电器

X 前进方向，传播方向

X1纵向

X2反向。