DE102005022288A1 - Gassensoranordnung und Messverfahren zur Verbesserung der Langzeitstabilität - Google Patents
Gassensoranordnung und Messverfahren zur Verbesserung der Langzeitstabilität Download PDFInfo
- Publication number
- DE102005022288A1 DE102005022288A1 DE102005022288A DE102005022288A DE102005022288A1 DE 102005022288 A1 DE102005022288 A1 DE 102005022288A1 DE 102005022288 A DE102005022288 A DE 102005022288A DE 102005022288 A DE102005022288 A DE 102005022288A DE 102005022288 A1 DE102005022288 A1 DE 102005022288A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- radiation source
- radiation
- gas sensor
- measuring
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000007774 longterm Effects 0.000 title abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 133
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 21
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 37
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006012 detection of carbon dioxide Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
- G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen der Anwesenheit und/oder der Konzentration eines Analyten mittels einer Gassensoranordnung sowie auf eine entsprechende Gassensoranordnung. Dabei weist die Gassensoranordnung mindestens eine Strahlung emittierende erste Strahlungsquelle und mindestens eine Strahlung emittierende zweite Strahlungsquelle auf. Ein Gasmessraum ist mit einem Messgas, das mindestens einen zu messenden Analyten enthält, befüllbar und mindestens die Strahlung detektierende Detektoreinrichtung erzeugt ein von der Anwesenheit und/oder der Konzentration des Analyten abhängiges, meist elektrisches Ausgangssignal. Um eine verbesserte Gassensoranordnung und ein zugehöriges Messverfahren anzugeben, die eine erhöhte Lebensdauer bei gleichzeitiger Verbesserung der Langzeitstabilität und Erhöhung der Zuverlässigkeit ermöglicht, wird erfindungsgemäß nach einer vorbestimmten Betriebsdauer der Gassensoreinheit zum Vertauschen der ersten und zweiten Strahlungsquellen die erste Strahlungsquelle als Referenzstrahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle als Messstrahlungsquelle betrieben.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen der Anwesenheit und/oder der Konzentration eines Analyten mittels einer Gassensoranordnung sowie auf eine entsprechende Gassensoranordnung. Dabei weist die Gassensoranordnung mindestens eine Strahlung emittierende erste Strahlungsquelle und mindestens eine Strahlung emittierende zweite Strahlungsquelle auf. Ein Gasmessraum ist mit einem Messgas, das mindestens einen zu messenden Analyten enthält, befüllbar und mindestens die Strahlung detektierende Detektoreinrichtung erzeugt ein von der Anwesenheit und/oder der Konzentration des Analyten abhängiges, meist elektrisches Ausgangssignal.
- Derartige Gassensoranordnungen sind für den Nachweis verschiedenster Analyte, beispielsweise Methan oder Kohlendioxid, bekannt. Gassensoren, wie sie beispielsweise in der
EP 0616207 A2 , der WO 00/55603 A1 oder in derDE 199 25 196 C2 gezeigt sind, basieren auf der Eigenschaft vieler mehratomiger Gase, Strahlung, insbesondere im infraroten Wellenlängenbereich, zu absorbieren. Dabei tritt diese Absorption in einer für das betreffende Gas charakteristischen Wellenlänge auf, z.B. für CO2 bei einer Wellenlänge von 4,24 μm. Mit Hilfe von derartigen Infrarotgassensoren ist es daher möglich, das Vorhandensein einer Gaskomponente und/oder die Konzentration dieser Gaskomponente festzustellen. Bekannte Gassensoren weisen eine Strahlungsquelle, eine Absorptionsstrecke, d. h. einen Messraum, und einen Strahlungsdetektor auf. Die von dem Strahlungsdetektor gemessene Strahlungsintensität ist ein Maß für die Konzentration des absorbierenden Gases gemäß der Beziehung nach Lambert und Beer. - Meist wird eine breitbandige Strahlungsquelle, in der Regel eine Glühlampe, verwendet, und über ein Interferenzfilter oder Gitter wird die interessierende Wellenlänge ausgewählt. Diese Art der Strahlungserzeugung bezeichnet man auch als nichtdispersives Verfahren und im Falle der Infrarot-CO2-Analytik als nichtdispersive Infrarot (NDIR)-Technik.
- Die Kohlendioxiddetektion gewinnt für Einsätze in der Gebäude- und Kraftfahrzeugtechnik zunehmend an Bedeutung. Dies ist zum einen dadurch bedingt, dass zur Erhöhung der Energieeffizienz bei Heizung und Klimatisierung der CO2-Gehalt der Innenraumluft überwacht wird, um nur bei Bedarf, d. h. bei erhöhter CO2-Konzentration, eine Frischluftzufuhr über eine entsprechende Lüfteransteuerung zu veranlassen. Zum anderen basieren moderne Klimaanlagen, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich, auf CO2 als Kühlmittel. Daher können CO2-Gassensoren im Zusammenhang mit austretendem CO2 bei eventuellen Defekten eine Überwachungsfunktion erfüllen. Schließlich hat sich gezeigt, dass die CO2-Konzentration einen wesentlichen Indikator für die Qualität einer Innenraumluft darstellt und daher als Regelgröße für Klimaanlagen von großer Bedeutung ist.
- Insbesondere im Kraftfahrzeugbereich müssen aber derartige Sensoren höchsten Anforderungen an Robustheit, Zuverlässigkeit und Miniaturisierbarkeit genügen, und eine Langzeitstabilität ist über mehrere Jahre hinweg, d. h. für eine Lebensdauer von mehr als 10 Jahren, gefordert. Während der gesamten Lebensdauer müssen die Spezifikationswerte eingehalten werden. Dabei besteht das Problem, dass die Komponenten des Strahlengangs, insbesondere die Strahlungsquelle und die Schaltelektronik, altern.
- Um diesem Problem zu begegnen, ist bekannt, mindestens zwei Strahlengänge mit einer Infrarotstrahlungsquelle und zwei Detektoren vorzusehen, wobei einer der Detektoren das gewünschte Gas misst und der zweite mit einer anderen Wellenlänge die Helligkeit der Lampe überwacht. Mit Hilfe des zweiten Detektors kann die erfasste Änderung der Lampenhelligkeit in eine Korrekturrechnung einbezogen werden. Diese bekannte Lösung hat jedoch den Nachteil, dass sie vergleichsweise aufwendig ist.
- Eine weitere bekannte Lösung, wie sie beispielsweise in der
DE 199 25 196 C2 gezeigt ist, verwendet mindestens zwei Strahlengänge mit zwei Infrarotquellen und nur einem Detektor. Die erste Lampe wird zur Messung mit der erforderlichen Messrate verwendet, während die zweite Lampe nur vergleichsweise selten für die Durchführung einer Vergleichsmessung und eine Referenzierung der eigentlichen Messstrah lungsquelle verwendet wird. Wenn die Referenzstrahlungsquelle nur alle x Intervalle gegenüber den Messintervallen zu einer Vergleichsmessung herangezogen wird, kann man davon ausgehen, dass die um den Faktor x geringere Alterung auf die stärker alternde Messstrahlungsquelle abgebildet wird. Die bekannte Lösung sieht außerdem eine sogenannte Bum in-Phase mit erhöhter Betriebsdauer zum Reduzieren einer erhöhten anfänglichen Alterung vor. - Diese bekannte Lösung hat aber den Nachteil, dass durch den Betrieb der jeweiligen Module die Messlampe und die zugehörige Schaltelektronik um den Faktor x schneller altern als die Referenzlampe und deren Schaltelektronik. Das heißt aber, dass die endgültige Lebensdauer der gesamten Gassensoranordnung durch die Lebensdauer der Messlampe und der zugehörigen Schaltelektronik unter Spannung begrenzt ist.
- Daher besteht die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, eine verbesserte Gassensoranordnung und ein zugehöriges Messverfahren anzugeben, die eine erhöhte Lebensdauer bei gleichzeitiger Verbesserung der Langzeitstabilität und Erhöhung der Zuverlässigkeit ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch ein Messverfahren und eine Gassensoranordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche erfüllt. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
- Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, dass bei einer Anordnung mit einer Messstrahlungsquelle und einer Referenzstrahlungsquelle die Änderungen durch die Alterung mit zunehmender Betriebsdauer kleiner werden. Betreibt man die Referenzlampe um den Faktor x seltener als die Messlampe, kommt umgekehrt die Messlampe um den Faktor x schneller als die Referenzlampe in einen stabileren Bereich als die eigentliche Referenzlampe. Daher kann man die Spezifikationswerte länger halten, wenn man erfindungsgemäß nach einer optimierten Zeit innerhalb der erwarteten Lebensdauer die beiden Zweige in ihrer Funktion vertauscht. Da die Module symmetrisch aufgebaut sind und üblicherweise durch eine sogenannte Embedded Software gesteuert werden, kann dies auf eine besonders einfache Weise durchgeführt werden. Neben der Verbesserung der Langzeitstabilität hat diese erfindungs gemäße Lösung außerdem den Vorteil einer deutlichen Erhöhung der Lebensdauer, weil der Betrieb von Lampe und Schaltelektronik unter Spannung während der Gesamtlebensdauer auf zwei Zweige aufgeteilt wird.
- In vorteilhafter Weise wird nach der vorbestimmten optimalen Betriebsdauer zum Vertauschen der ersten und zweiten Strahlungsquellen zunächst ein Verhältnis der Empfindlichkeit für die erste und die zweite Strahlungsquelle bestimmt und anschließend die Messung unter Verwendung der zweiten Strahlungsquelle als Messstrahlungsquelle durchgeführt. Auf diese Weise kann in besonders einfacher Weise der Übergang von der einen auf die andere Strahlungsquelle erreicht werden.
- Falls erforderlich, kann der Schritt des Vertauschens aber auch noch ein oder mehrere Male erneut durchgeführt werden, um eine möglichst gleichmäßige Alterung des Gesamtsystems zu erreichen.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann außerdem in dem Gasmessraum ein Temperaturfühler zur Überwachung der Temperatur vorgesehen sein. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Messung mit Hilfe einer rechnerischen Korrektur der Temperatureffekte noch weiter erhöht werden.
- Bildet man die Wandung des Gasmessraums so aus, dass sie die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung reflektiert, wie dies beispielsweise mit Hilfe einer Metallisierung, vorzugsweise einer Goldschicht, die durch Sputtern, Bedampfen oder mittels Galvanotechnik abgeschieden wurde, erreicht werden kann, kann die Effizienz der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung noch weiter gesteigert werden.
- Die vorteilhaften Prinzipien der vorliegenden Erfindung kommen besonders beim Einsatz des erfindungsgemäßen Prinzips für die Ansteuerung einer nichtdispersiven Infrarotlampe zur CO2-Messung zum Tragen. Selbstverständlich aber können die erfindungsgemäßen Prinzipien auch auf andere Strahlungsquellen und zur Analyse anderer Gase herangezogen werden, sofern nur der Messzweig und der Referenzzweig mit identischen Eigenschaften und in einer symmetrischen Anordnung vorge sehen sind, so dass ein Vertauschen der beiden Zweige gemäß der erfindungsgemäßen Prinzipien möglich ist.
- Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten vorteilhaften Ausgestaltungen wird die vorliegende Erfindung im Folgenden näher erläutert. Ähnliche oder korrespondierende Einzelheiten des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Gassensoranordnung; -
2 ein Zeitdiagramm der während einer ersten Messphase von der ersten und der zweiten Strahlungsquelle ausgesendeten Strahlungspulse gemäß einer möglichen Ausführungsform; -
3 ein Zeitdiagramm der während einer zweiten Messphase von der ersten und der zweiten Strahlungsquelle ausgesendeten Strahlungspulse; -
4 eine schematische Darstellung der Steuerung aus1 gemäß einer möglichen Ausführungsform. - Der Aufbau und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung soll im Folgenden mit Bezug auf die Figuren genauer erläutert werden.
- Wie in
1 dargestellt, umfasst die erfindungsgemäße Gassensoranordnung100 eine erste Strahlungsquelle102 und eine zweite Strahlungsquelle103 . Die beiden Strahlungsquellen sind hier breitbandige Infrarotstrahlungsquellen, wobei es sich bei der hier gezeigten Gassensoranordnung100 um einen sogenannten NDIR (nichtdispersiven Infrarot)-Sensor handelt. Die wesentlichen Komponenten neben der Infrarotstrahlungsquellen102 ,103 , die im einfachsten Fall durch jeweils eine Glühlampe gebildet sind, sind ein Gasmessraum104 , ein Wellenlängenfilter106 und ein Infrarotdetektor108 . - Das Messgas
110 wird zur Messung in den Gasmessraum104 gepumpt oder diffundiert in ihn hinein, was in1 durch die Ein- und Auslässe112 und114 symbolisiert ist. Die Gaskonzentration kann elektrooptisch über die Absorption einer spezifischen Wellenlänge im Infrarotbereich bestimmt werden. Im Fall einer Detektion von Kohlendioxid liegt die charakteristische Wellenlänge bei 4,24 μm. Dabei wird die gesendete Infrarotstrahlung116 ,117 durch den Gasmessraum104 hindurch zum Detektor108 geleitet. Der Detektor108 weist ein optisches Filter106 auf, das nur den Wellenlängenbereich hindurchlässt, in dem die zu detektierenden Gasmoleküle absorbieren. Andere Gasmoleküle absorbieren üblicherweise bei dieser Wellenlänge kein Licht und beeinflussen daher nicht die Strahlungsmenge, die zum Detektor108 gelangt. Üblicherweise wird das Infrarotsignal von der Strahlungsquelle102 ,103 gepulst oder moduliert, um thermische Hintergrundsignale aus dem gewünschten Signal herausfiltern zu können. Eine Steuerung120 steuert zum Einen die Strahlungsquellen102 ,103 und empfängt zum anderen die Ausgangssignale des Detektors108 und verarbeitet diese weiter. - Erfindungsgemäß sind die beiden Strahlungsquellen
102 ,103 so angeordnet, dass ihre Strahlengänge116 ,117 dieselbe effektive Lichtweglänge zu der Detektoreinrichtung108 aufweisen oder dass sie symmetrisch zu einer Symmetrieachse des Gasmessraumes104 liegen. Die zweite Strahlungsquelle103 wird während einer ersten Messphase als Referenzstrahlungsquelle in zeitlichen Abständen zur Überprüfung des Alterungszustands der als Messstrahlungsquelle fungierenden ersten Strahlungsquelle102 eingeschaltet, und die Steuerung120 ermittelt aus den Abweichungen bezüglich der Ausgangssignale der Detektoreinrichtung108 bei eingeschalteter Referenzstrahlungsquelle103 im Vergleich zu der eingeschalteten Messstrahlungsquelle102 die Alterung der Messstrahlungsquelle und führt gegebenenfalls eine entsprechende Korrektur der Signale durch. - Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuerung so ausgebildet ist, dass nach einer vorbestimmten Betriebsdauer der Gassensoranordnung
100 die erste Strahlungsquelle102 und die zweite Strahlungsquelle103 während einer zwieten Messphase in ihrer Funktion vertauscht werden, das heißt, dass nach Ablauf dieser vorbestimmten Betriebsdauer die erste Strahlungsquelle102 den Part als Referenz strahlungsquelle übernimmt, und die zweite Strahlungsquelle103 im weiteren Betrieb als Messstrahlungsquelle verwendet wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Messwerte möglichst stabil werden und eine deutlich verlängerte Gesamtlebensdauer der Gassensoranordnung erreicht werden kann. - Der erfindungsgemäße Zeitablauf der Ansteuerung der Strahlungsquellen
102 und103 soll nunmehr mit Bezug auf die2 und3 näher erläutert werden. -
2 zeigt während der ersten Messphase den gepulsten Betrieb der ersten Strahlungsquelle102 als Kurve201 und der zweiten Strahlungsquelle103 als Kurve202 . In2 wird erfindungsgemäß die erste Strahlungsquelle102 als Messstrahlungsquelle betrieben, d. h. sie wird im Wesentlichen kontinuierlich und gepulst zum Aussenden von Strahlung angesteuert. Demgegenüber wird die zweite Strahlungsquelle103 nur intermittierend während eines Teils der Referenzierungsphase als Referenzstrahlungsquelle betrieben. Die jeweilige Referenzierungsphase beginnt mit dem Ansteuern der zweiten Strahlungsquelle103 als Referenzstrahlungsquelle, so dass diese Strahlungspulse, wie in Kurve202 gezeigt, emittiert. Nach beispielsweise8 Pulsen wird nunmehr wiederum die erste Strahlungsquelle102 angesteuert, um zunächst Vergleichswerte für die Korrektur zu ermitteln und anschließend die Messung fortzusetzen (Kurve201 ). Diese Referenzierungsphasen werden in größeren zeitlichen Abständen immer wieder wiederholt. - Selbstverständlich können aber auch beliebige andere Pulsfolgen für die beiden Strahlungsquellen vorgesehen sein.
- Durch den Betrieb der beiden Zweige gemäß der Pulsfolge aus
2 altert die als Messstrahlungsquelle fungierende erste Strahlungsquelle201 und die zugehörige Schaltelektronik um den Faktor x, mit dem die Referenzstrahlungsquelle seltener eingeschaltet wird als die Messstrahlungsquelle, schneller als die Referenzlampe103 . Das bedeutet aber, dass die erste Strahlungsquelle102 schneller in einen relativ stabileren Bereich kommt, als die als Referenzlampe fungierende zweite Strahlungsquelle103 . - Erfindungsgemäß können die Spezifikationswerte also länger eingehalten werden, wenn nach einer vorbestimmten optimalen Zeit innerhalb der erwarteten Lebensdauer die beiden Zweige in ihrer Funktion vertauscht werden. Das entsprechende Zeitabfaufdiagramm für diese zweite Messphase ist in
3 dargestellt. Dabei wird erfindungsgemäß nunmehr die erste Strahlungsquelle102 als Referenzstrahlungsquelle verwendet und die zweite Strahlungsquelle103 fungiert als Messstrahlungsquelle (Kurve202 ). - Da die beiden Zweige symmetrisch aufgebaut sind und die Steuerung
120 gemäß einer möglichen Ausführungsform eine sogenannte Embedded Software umfasst, ist eine derartige veränderte Ansteuerung problemlos möglich. - Beim Vorgang des Vertauschens wird vorzugsweise eine Referenzierungsphase wie in
2 gezeigt durchlaufen, das Verhältnis der Empfindlichkeiten bestimmt und anschließend zur Messung der Zweig der Referenzlampe weiter verwendet. - In vorteilhafter Weise kann damit außerdem die Lebensdauer deutlich erhöht werden, weil der Betrieb der Lampe und der Schaltelektronik unter Spannung während der gesamten Lebensdauer auf zwei Zweige aufgeteilt wird. Somit optimiert die vorliegende Erfindung das Alterungsverhalten und die Lebensdauer der Gesamtanordnung.
- Eine schematische Darstellung der Steuerung
120 ist in4 gezeigt. Die Steuerung120 weist eine Zeitsteuerungseinheit126 auf, die den gepulsten Betrieb der beiden Strahlungsquellen102 ,103 steuert. Eine Signalverarbeitungseinheit128 empfängt die von dem Detektor108 gelieferten Signale und verarbeitet sie entsprechend. Um beispielsweise Hintergrundsignale besser eliminieren zu können, kann ein Frequenzfilter vorgesehen sein, das auf die Pulsfrequenz während des Messbetriebs ausgerichtet ist. Die Signalverarbeitungseinheit128 kann außerdem Signale an Warneinrichtungen und Anzeigevorrichtungen zur Darstellung der Messergebnisse liefern. Weiterhin kann eine Temperaturüberwachungseinheit vorgesehen sein, die mit einem optionalen Temperaturfühler124 verbunden ist. - Erfindungsgemäß bestimmt die Steuerung
120 , welcher der beiden Zweige als Referenzzweig und welcher als Messzweig betrieben werden soll und übernimmt die Koordination des Austauschvorganges. - Obwohl im vorangegangenen Ausführungsbeispiel stets von zwei Strahlungsquellen und einer Detektoreinheit ausgegangen wird, sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung aber entsprechend angepasst selbstverständlich auch für beliebige andere Anzahlen von Strahlungsquellen und Detektoren anwendbar.
Claims (11)
- Verfahren zum Messen der Anwesenheit und/oder der Konzentration eines Analyten mittels einer Gassensoranordnung mit mindestens einer Strahlung emittierenden ersten Strahlungsquelle sowie mindestens einer Strahlung emittierenden zweiten Strahlungsquelle, einem Gasmessraum, der mit einem Messgas, das mindestens einen zu messenden Analyten enthält, befüllbar ist, und mindestens einer die Strahlung detektierenden Detektoreinrichtung, die ein von der Anwesenheit und/oder der Konzentration des Analyten abhängiges Ausgangssignal erzeugt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Betreiben der ersten Strahlungsquelle als Messstrahlungsquelle zum Emittieren von Strahlung zum Durchführen mindestens einer Messung, in vorbestimmten zeitlichen Abständen kurzfristiges Betreiben der zweiten Strahlungsquelle als Referenzstrahlungsquelle zum Emittieren von Strahlung zum Ermitteln von Referenzmesswerten, wobei nach einer vorbestimmten Betriebsdauer der Gassensoreinheit zum Vertauschen der ersten und zweiten Strahlungsquellen die erste Strahlungsquelle als Referenzstrahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle als Messstrahlungsquelle betrieben wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Strahlungsquelle Infrarotstrahlung aussenden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei gasförmige Analyte, vorzugsweise Kohlendioxid, nachgewiesen werden und/oder deren Konzentration bestimmt wird.
- Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei nach der vorbestimmten Betriebsdauer zum Vertauschen der ersten und zweiten Strahlungsquellen zunächst ein Verhältnis der Empfindlichkeiten für die erste und die zweite Strahlungsquelle bestimmt wird und anschließend die Messung unter Verwendung der zweiten Strahlungsquelle durchgeführt wird.
- Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei nach Ablauf mindestens einer weiteren vorbestimmten Betriebsdauer der Schritt des Vertauschens mindestens ein weiteres Mal durchgeführt wird.
- Gassensoranordnung mit mindestens einer Strahlung emittierenden ersten Strahlungsquelle (
102 ) sowie mindestens einer Strahlung emittierenden zweiten Strahlungsquelle, einem Gasmessraum (104 ), der mit einem Messgas (110 ), das mindestens einen zu messenden Analyten enthält, befüllbar ist, mindestens einer die Strahlung detektierenden Detektoreinrichtung (108 ), die ein von der Anwesenheit und/oder der Konzentration des Analyten abhängiges Ausgangssignal erzeugt, und einer Steuerung (120 ) zum Ansteuern der Strahlungsquellen und zum Auswerten des Detektorausgangssignals, wobei die Steuerung (120 ) betrieben werden kann, um die mindestens eine erste Strahlungsquelle als Messstrahlungsquelle (102 ) so anzusteuern, dass sie Strahlung zum Durchführen der Messung emittiert, und um die zweite Strahlungsquelle als Referenzstrahlungsquelle so anzusteuern, dass sie Strahlung zum Ermitteln von Referenzmesswerten emittiert, und wobei die Steuerung (120 ) betrieben werden kann, um nach einer vorbestimmten Betriebsdauer der Gassensoreinheit zum Vertauschen der ersten und zweiten Strahlungsquellen die erste Strahlungsquelle als Referenzstrahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle als Messstrahlungsquelle zu betreiben. - Gassensoranordnung nach Anspruch 6, wobei die zu detektierende Strahlung (
116 ) Infrarotstrahlung ist und die mindestens eine erste Strahlungsquelle (102 ) sowie die zweite Strahlungsquelle durch Infrarotstrahlungsquellen, vorzugsweise eine lichtemittierende Dioden oder ein breitbandiges Lichtspektrum emittierende Lampen, gebildet sind. - Gassensoranordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei mindestens ein Temperaturfühler (
124 ) zur Überwachung der Temperatur in dem Gasmessraum vorgesehen ist. - Gassensoranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Wandung (
118 ) des Gasmessraums so ausgebildet ist, dass sie die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung reflektiert. - Gassensoranordnung nach Anspruch 9, wobei die Wandung (
118 ) des Gasmessraums mit einer Metallisierung, vorzugsweise einer Goldschicht, die durch Sputtern, Bedampfen oder mittels Galvanotechnik abgeschieden wurde, versehen ist. - Gassensoranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei sie dazu eingerichtet ist, gasförmige Analyten, vorzugsweise Kohlendioxid, nachzuweisen und/oder deren Konzentration zu bestimmen.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005022288A DE102005022288B4 (de) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Gassensoranordnung und Messverfahren zur Verbesserung der Langzeitstabilität |
EP06008441A EP1722214A1 (de) | 2005-05-13 | 2006-04-24 | Gassensoranordnung und Messverfahren für erhöhte Langzeitstabilität |
US11/380,298 US7244940B2 (en) | 2005-05-13 | 2006-04-26 | Gas sensor arrangement and measuring method for improving long-term stability |
JP2006133448A JP2006317451A (ja) | 2005-05-13 | 2006-05-12 | ガス試料の存在、濃度の計測方法、及びガスセンサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005022288A DE102005022288B4 (de) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Gassensoranordnung und Messverfahren zur Verbesserung der Langzeitstabilität |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005022288A1 true DE102005022288A1 (de) | 2006-11-16 |
DE102005022288B4 DE102005022288B4 (de) | 2007-08-16 |
Family
ID=36643371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102005022288A Expired - Fee Related DE102005022288B4 (de) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Gassensoranordnung und Messverfahren zur Verbesserung der Langzeitstabilität |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7244940B2 (de) |
EP (1) | EP1722214A1 (de) |
JP (1) | JP2006317451A (de) |
DE (1) | DE102005022288B4 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110411949A (zh) * | 2018-04-30 | 2019-11-05 | 英飞凌科技股份有限公司 | 流体传感器以及提供该流体传感器的方法 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8785857B2 (en) | 2011-09-23 | 2014-07-22 | Msa Technology, Llc | Infrared sensor with multiple sources for gas measurement |
JP6035628B2 (ja) * | 2012-10-03 | 2016-11-30 | 株式会社チノー | ガスセンサ |
US10718706B2 (en) * | 2018-05-04 | 2020-07-21 | The Chinese University Of Hong Kong | Laser dispersion spectroscopy for non-intrusive combustion diagnostics |
CN109507140B (zh) * | 2018-10-16 | 2020-04-10 | 四方光电股份有限公司 | 一种高精度红外气体传感器及气体分析方法 |
CN110987192B (zh) * | 2019-11-26 | 2021-05-07 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种发动机现场温度测量系统及方法 |
CN114518175B (zh) * | 2021-12-24 | 2024-03-29 | 浙江华感科技有限公司 | 一种红外热成像图像的温度矫正方法以及相关装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2366128C2 (de) * | 1973-05-23 | 1980-04-17 | Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen | Nichtdispersives Infrarot-Fotometer zur Konzentrationsbestimmung eines Analysengases in einem Gasgemisch |
JPS57190252A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-22 | Toshiba Corp | Centralized monitoring device for gas concentration |
JPH05223735A (ja) * | 1992-02-08 | 1993-08-31 | Horiba Ltd | 差量ガス分析方法 |
DE4301457A1 (de) | 1993-01-21 | 1994-08-04 | E T R Elektronik Technologie R | Detektor für brennbare Gase insbesondere Methan |
DE4437188C2 (de) * | 1994-10-18 | 1999-04-08 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Analysengerät zur Konzentrationsbestimmung |
EP0762107A1 (de) * | 1995-09-11 | 1997-03-12 | FISHER & PAYKEL LIMITED | Infrarot-Gasanalysator und Feuchtesensor |
DE19813468C1 (de) * | 1998-03-26 | 1999-07-22 | Sensotherm Temperatursensorik | Sensorbauelement |
DE19911260A1 (de) | 1999-03-13 | 2000-09-14 | Leybold Vakuum Gmbh | Infrarot-Gasanalysator und Verfahren zum Betrieb dieses Analysators |
DE19925196C2 (de) * | 1999-05-26 | 2001-12-13 | Inst Chemo Biosensorik | Gassensoranordnung |
DE19944260C2 (de) * | 1999-09-15 | 2001-10-04 | Inst Chemo Biosensorik | Verfahren und Vorrichtung zur quantitativen Gasanalyse |
DE102004028077A1 (de) * | 2004-06-09 | 2005-12-29 | Tyco Electronics Raychem Gmbh | Gassensoranordnung mit verkürzter Einschwingzeit |
-
2005
- 2005-05-13 DE DE102005022288A patent/DE102005022288B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-04-24 EP EP06008441A patent/EP1722214A1/de not_active Ceased
- 2006-04-26 US US11/380,298 patent/US7244940B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-05-12 JP JP2006133448A patent/JP2006317451A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110411949A (zh) * | 2018-04-30 | 2019-11-05 | 英飞凌科技股份有限公司 | 流体传感器以及提供该流体传感器的方法 |
US10830691B2 (en) | 2018-04-30 | 2020-11-10 | Infineon Technologies Ag | Fluid sensor and method for providing same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102005022288B4 (de) | 2007-08-16 |
EP1722214A1 (de) | 2006-11-15 |
JP2006317451A (ja) | 2006-11-24 |
US7244940B2 (en) | 2007-07-17 |
US20060255278A1 (en) | 2006-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005022288B4 (de) | Gassensoranordnung und Messverfahren zur Verbesserung der Langzeitstabilität | |
EP1342070B1 (de) | Verfahren zur feststellung eines gases mit hilfe eines infrarot-gas-analysators sowie für die durchführung dieses verfahrens geeigneter gasanalysator | |
EP1183520B1 (de) | Gassensoranordnung | |
EP2240760B1 (de) | Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator | |
DE102006019705B3 (de) | Dynamisches Messwertfilter für eine Gassensoranordnung | |
DE102006054165B3 (de) | Langzeitstabile optische Sensoranordnung, insbesondere Wasserstoffsensor, und kombinierte Gassensoranordnung | |
DE102006005310B3 (de) | Strahlungsquelle für eine Sensoranordnung mit Einschaltstrombegrenzung | |
DE2433980A1 (de) | Fluoreszenzgasanalysator | |
DE10023363C1 (de) | Plasmonenresonanzsensor | |
AT513863B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Konzentration einer fluoreszierenden Substanz in einem Medium | |
DE102005020864B4 (de) | Gassensoranordnung mit verbesserter Langzeitstabilität und Messverfahren | |
DE202019101137U1 (de) | Simultanes Messen einer SO2-Konzentration, einer NO2-Konzentration und einer NO-Konzentration in einem Gasgemisch | |
CN107064119A (zh) | 用于监视光学传感器的光源的器件 | |
DE102004028077A1 (de) | Gassensoranordnung mit verkürzter Einschwingzeit | |
DE102016108267B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Ermitteln einer Konzentration von wenigstens einer Gaskomponente eines Gasgemischs | |
WO2002040972A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur optischen messung von konzentrationen eines stoffes | |
EP0456977A2 (de) | Feuchtigkeitssensor für Kältemittel | |
EP2790006A1 (de) | Verfahren und Kalibriereinheit zur Kalibrierung von streulichtbasierten Partikelmessgeräten | |
DE102006048839A1 (de) | Photoakustische Gassensor-Vorrichtung mit mehreren Messzellen | |
DE102017130392B4 (de) | Verfahren zur Bestimmung der Gesamthärte einer Wasserprobe und Analysegerät | |
DE102007006153A1 (de) | Optische Gassensoranordnung in monolithisch integrierter Bauweise | |
EP1595137B1 (de) | Verfahren und vorrichtungen zur bestimmung und überwachung von verunreinigungszuständen unterschiedlicher flüssigkeiten | |
EP3816609A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur ferndetektion eines zielgases | |
EP3299220B1 (de) | Beleuchtungseinrichtung für ein kraftfahrzeug | |
DE102007040224A1 (de) | Verfahren zum Betrieb eines Garnsensors und Garnsensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |