DD219585A1

DD219585A1 - Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator

Info

Publication number: DD219585A1
Application number: DD25670183A
Authority: DD
Inventors: Heinz Gatzmanga; Norbert Gaertner
Original assignee: Junkalor Dessau
Priority date: 1983-11-15
Filing date: 1983-11-15
Publication date: 1985-03-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysator, der zur Messung eines gasfoermigen Bestandteils in einem Gemisch auf der Grundlage der Absorption infraroter Strahlung dient. Aufgabe der Erfindung ist es, die ungenutzten Absorptionswege in einem derartigen Analysator zu minimieren und bei erhoehter Messempfindlichkeit eine Verbesserung der Linearitaet des natuerlichen Abbildungssignals sowie eine Verminderung des Einflusses der Umgebungsatmosphaere zu erreichen. Die Loesung der Aufgabe wird darin gesehen, dass bei unterschiedlich langer Ausfuehrung der Absorptionskammern eines messgassensibilisierten opto-pneumatischen Detektors unter Verzicht auf eine Vergleichskuevette die Messkuevette mit in den Detektorblock integriert wird. Fig. 1

Description

Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator' -. Anwendungsgebiet der Erfindung .

Die Erfindung betrifft einen niciitdispersiven Infrarot-Gäsanalysator, welcher zur Messung eines gasförmigen Bestandteils in einem Gemisch auf Grundlage der Absorption infraroter Strahlung dient. . . '

Charakteristik der bekannten technischen.Lösungen

Pur die Messung eines gasförmigen Bestandteils in einem Gemisch- auf Grundlage der Absorption infraroter Strahlung ist eine Reihe von nichtdispersiven Analysengerät'en bekannt. Die meisten von ihnen arbeiten mit symmetrrsch aufgebauten gasgefüllten Strahlungsdetektoren, in denen die Infrarotstrahlung durch ein fast eingeschlossenes · Volumen der zu messenden Komponente de3 Gemisches durch einen optopneumatischen Membrankondensator oder einen Strömungsfühler nachgewiesen wird (DE-AS 2325502 und'' DB-AS 1773177). Diese Geräte arbeiten stets mit'symmetrischen Küvetten, das heißt, es werden Meß- und Mergle ic hs.küvet ten eingesetzt. Das führt zu relativ großen toten Strahlung'3V?egen, die eine Signalverminderung durch diffuse Reflexion oder Signalverfälschüng durch infrarotaktive Störgase verursachen. Weiterhin sind Geräte, bekanntgeworden, die mit.breitbanaigen Pestkörperdetektoren und optischen Piltarn zur Sehsibilisierung-der zu messenden Komponente arbeiten (DD-PS 110 562).

Diese Geräte weisen auf Grund des ihnen zugrundeliegenden Prinzips, ebenfalls große tote Absorptionswege auf, die üblicherweise größer als bei meßgassensibilisierten Detektoren sind. .-,

Ziel der Erfindung- , . < /

Ziel der Erfindung ist die Einsparung einer Küvette im Absorptionsweg eines nichtdispersiven Infrarot- '' _Gasanalysators. Damit sinkt der Arbeitsseitaufwand, bei der Herstellung der optischen Einheit für:derar- ^ tige Geräte. .· . . . -

Darlegung des Wesens der Erfindung , '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nichtdispersiven Infrarot-Analysator zu. schaffen, bei dem die toten Absorptionswege minimiert werden und- bei dem bei erhöhter Meßempfindlichkeit eine Verbesserung der > . Linearität des natürlichen Abbildungssignales erreicht wird. ... . ' , '

Srfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ; . in einem nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysator gemäß Oberbegriff des Erfindungsanspruciis die Absorptionskamine rn . e ine s meßgassensibilisierten optopneumatischeh' Detektors; in unterschiedlicher Länge ausgeführt weί*- " den. Durch,die Einhaltung eines Verhältnisses von 0,9 bis 0,75 wird erreicht, daß unter '^erzieht auf eine. 7ergleichsküvette die Meßküvette mit in den Detektorblock integriert-wird, wodurch die toten Ab-' sorptiohswege zwischen Küvette und Detektor,entfallen. Somit kann auf der Meßgasseite auf -ein infrarotdurchläSBiges Fenster und auf der Vergleichsseite auf zwei verzichtet werden, wodurch in die Äbsorptionskaminern eine größere. Wärmemenge eingestrahlt wird, die auf

Grund der Unsymmetrie der Absorptionskammern zu einer Arbeitspunktverschiabung der Membran und damit zur proportionalen -Srhöhuhg der Empfindlichkeit führt.

Die von der Unsymmetrie des Detektors herrührenden liichtlinearitäten im natürlichen Abbildungssignal wirken der durch die Meßkomponente verursachten ITichtlinearität entgegen und schwächen, diese ab.

Die elektronische Signalverarbeitung ist nicht Gegenstand der Erfindung.

Ausführung 3beispiel

Im Folgenden wird die Erfindung an einem AusführungsbeispieL·näher erläutert. '. "

Ss zei»t:

Fig. 1: Sinen-erfindungsgemäß aufgebauten nicht-

dispersiven Infrarot-Gasanalysator., : schematisch dargestellt ·

Fig. 2: Sine weitere Variante des Infrarot-Gasanalysators, mit gegenüber Fig. 1 vertauschter Meß- und Vergleichsgasseite, stark vereih-. facht dargestellt. *

Gemäß Fig. 1 wird die von den Strahlungsquellen 1 mit Reflektoren 2 ausgehende Infrarotstrahlung von einer rotierenden Blende 3 periodisch unterbrochen.

Dadurch, gelangt die Strahlung als 'WechselStrahlung ausgebildet In den Detektorblock 4.. Das Strahlenbündel I gelangt zunächst irr die. mit dem zu messenden Gas gefüllte Küvette 5 und über ein infrarot- ]. durchlässiges Fenster β in die kürzere Äbsorptionskammer 7. Das Strahlenbündel II gelangt direkt in die längere Absorptionskamrner 8... Eine Membrandifferenzdruc lerne ßeinr ic htujig 9» 10 (Detektor) ist den Kammern 7, 8 nachgeschaltet. Die durch den Membran-' kondensator 10 des Detektors in ein elektrisches Signal umgewandelten Differenzdruckschwankungen sind ein Maß für die Konzentration der zu messenden Komponente im zu 'untersuchenden Gemisch der ι Küvette 5· ' ' . .'"

Wenn mit d. die Länge der größeren Absorptionskammer 8 und mit dp-die Länge der kürzeren Absorptions- ' kammer 7 sowie mit c... die Konzentration der gesuchten Komponente im-Detektor 9, 10 und mit c, die ' Konzentration der, gesuchten Komponente in der Küvette 5. mit der Länge d gekennzeichnet wird, so ist das der weiterverarbeitenden Elektronik 11 angebotene Signal χ dem folgenden Ausdruck proportional ' ;

Τλ ρ "VT\ lea "Fi IP rl _1_ί^ ^)I ^eTn ° ΥΠ ( ~r] O f^*

In dieser Formel bedeuten weiterhin,

Io =,die von der Strahlungsquelle 1 abgegebene Strah-' lung . '..-. ;

Ξ = die für die gesuchte Gaskomponente spezifische Größe ' . . ;

Dadurch wird bei einer Konzentration'Cp= ο mit einem lebenden riullpunkt gearbeitet, der eine Verschiebung des Ärbeitspunktas auf der Kennlinie bewirkt. &ine optische Vorlinearisierung wird, erreicht. Der lebende Nullpunkt ,wird elektronisch unterdrückt*

In der Fig. 2'wird eine Variante des erfindungsgemäßen Infrarot-Gasanalysators gemäß Fig. 1 aufgezeigt;,· der sich durch eine vertauschte Meß- und Vergleichsgasseite auszeichnet.

Claims

Brfindungsans-pruch' ' /

1. Hichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator, wel-. che'r im wesentlichen besteht aus zwei Strahlungsquelle]!,, wobei.- die_k von den Strahlungsquellen' ausgehende Strahlung durch eine Modulationseinrichtung periodisch unterbrochen wird, einer mi't dem zu untersuchenden Gemisch

. gefüllten Küvette und einem meßgassensibilisierten opto-pneumatischen Detektor, gekennzeichnet dadurch, daß in dem Strahlenweg I;, in dem sich die mit dem zu untersuchenden Gemisch gefüllte

u Küvette (5) befindet., die Absorptions kammer (7) des meßgassensibilisierten opto-pneumatischen Detektors (9,..10) kürzer ist, als die andere Absorptionskammer (b.) im Strahlenweg 11·

2. Sichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Punkt 1, gekehnze.ichnet dadurch« daß die Summe der Länge der mit dem zu untersuchenden."Gemisch gefüllte Küvette (5) und der kürzeren Absorptionskammer (7) des meßgassensibilisierten opto-pneumatischen Detektors (9, 10) gleich ist der Länge der längeren Absorptionskammer (8) im Detektor (9, iO).

3« Slichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Punkt j. 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die- längere Absorptionskammer (3). des ma-ßgassensibilisierten opto-pneumatischen Detektors (9, 10) als Yergleichsküvette. dient.

4* liichtdispersiver Infrarot-GasanaiLysator nach Punkt 1, gekennzeichnet .dadurch.daß das Verhältnis der AbsorptIonskammerη (7, 8) . . 0,9 bis 0,75 beträgt.

5. lichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Punkt 1 bis 4» 'gekennzeichnet dadurch, daß die beiden Absorptionskaminern (7, 8) des meßgassensibillaierten opto-pneusiatischen Detektors (9. 10) und die mit dem ,zu unter-' suchenden Gas gefüllte Küvette (5) in einem gemeinsamen .Detektorblock (4) angeordnet sind.

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