DE102008005572A1 - Method for detection of gas concentrations, involves designing filter elements according to spectral filtering such that one filter element filters radiation of radiation source in spectral region - Google Patents

Method for detection of gas concentrations, involves designing filter elements according to spectral filtering such that one filter element filters radiation of radiation source in spectral region Download PDF

Info

Publication number
DE102008005572A1
DE102008005572A1 DE102008005572A DE102008005572A DE102008005572A1 DE 102008005572 A1 DE102008005572 A1 DE 102008005572A1 DE 102008005572 A DE102008005572 A DE 102008005572A DE 102008005572 A DE102008005572 A DE 102008005572A DE 102008005572 A1 DE102008005572 A1 DE 102008005572A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
sensor device
radiation
radiation source
vicinity
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
Application number
DE102008005572A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008005572B4 (en
Inventor
Christian Dipl.-Ing. Stein
Volker Carl Martin Dipl.-Ing. Huelsekopf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMARTGAS MIKROSENSORIK GmbH
Original Assignee
SMARTGAS MIKROSENSORIK GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMARTGAS MIKROSENSORIK GmbH filed Critical SMARTGAS MIKROSENSORIK GmbH
Priority to DE200810005572 priority Critical patent/DE102008005572B4/en
Publication of DE102008005572A1 publication Critical patent/DE102008005572A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008005572B4 publication Critical patent/DE102008005572B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • G01J3/427—Dual wavelengths spectrometry
    • 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
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1226—Interference filters
    • 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
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G01N2021/3166—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths using separate detectors and filters

Abstract

The method involves designing filter elements according to spectral filtering such that the former filter element filters a radiation of a radiation source in a spectral region where presence or concentration of a gas is detected. The latter filter element filters a radiation of a radiation source in the spectral region where presence or concentration of another gas is detected. An independent claim is included for a sensor device for detection of gas concentrations.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Gaskonzentrationen durch mehrkanalige selektive Absorption elektromagnetischer Strahlung im infraroten Spektralbereich gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine hierfür geeignete Vorrichtung gemäß Anspruch 20.The The invention relates to a method for detecting gas concentrations by multi-channel selective absorption of electromagnetic radiation in the infrared spectral range according to the preamble of claim 1 and a device suitable for this purpose according to claim 20.

In gasanalytischen Anwendungen werden häufig mehrere, in der Umgebung z. B. eines Gasmessgerätes gleichzeitig vorhandene Gase simultan erfasst, um unterschiedliche Zustände bzw. Ereignisse in der Umgebung eines derartigen Gasmessgerätes sicher detektieren zu können. In der Regel werden bei diesen Gasmessgeräten dann mindestens zwei unterschiedliche Gassensoren eingesetzt, die verschieden auf die jeweiligen Zustände bzw. Ereignisse reagieren. Durch eine angeschlossene Auswerteelektronik werden dann logische Verknüpfungen der Messwerte der Gassensoren möglich, die eindeutige Ergebnisse hinsichtlich des Vorliegens der jeweiligen Gaskonzentrationen der zu detektierenden Gase liefern. Der Einsatz mehrerer Gassensoren führt allerdings häufig zu Problemen, die sich aus der Energieversorgung (erhöhter Leistungsbedarf) und dem zusätzlichen Platzbedarf (Bauvolumen) der Gassensoren ergeben. Weiterhin steigen die Kosten einer derartigen Lösung mit der Anzahl der Gassensoren proportional an.In Gas analytical applications are often several in the Environment z. B. a gas meter simultaneously existing Gases detected simultaneously to different states or Events in the environment of such a gas detector to detect safely. In general, these are Gas meters then at least two different gas sensors used, which differ on the respective states or events react. Through a connected evaluation electronics then logical connections of the measured values of the gas sensors possible, the definite results in terms of existence supply the respective gas concentrations of the gases to be detected. However, the use of multiple gas sensors often leads to problems arising from the energy supply (increased Power requirement) and the additional space requirement (construction volume) of Gas sensors result. Furthermore, the cost of such increase Solution with the number of gas sensors proportional to.

Infrarotgassensoren eignen sich prinzipiell sehr gut für diese Art der Messung, da sie extrem selektiv und langzeitstabil sind. In der Regel werden solche Gassensoren nach dem sogenannten Zweistrahlverfahren betrieben, wie dies etwa in der DE 196 04 167 A1 oder der DE 296 02 282 U1 beschrieben ist. Hierbei wird die eine Messwellenlänge (λM) auf das jeweilige zu messende Gas abgestimmt, während die zweite Wellenlänge (λR) in einen Spektralbereich gelegt wird, in dem keine nennenswerte Absorption durch andere in der Umgebung vorhandene Gase stattfindet, und somit als spektrale Referenz dienen kann. Die Abstimmung der Wellenlänge erfolgt typischerweise mit Interferenzfiltern, die sich z. B. im Strahlengang vor den Detektoren befinden. Mit einem Infrarotdetektor werden dann die Strahlungsintensitäten IM und IR gemessen und ausgewertet.In principle, infrared gas sensors are very well suited for this type of measurement, as they are extremely selective and long-term stable. In general, such gas sensors are operated by the so-called two-beam method, as in the DE 196 04 167 A1 or the DE 296 02 282 U1 is described. Here, the one measurement wavelength (λ M ) is tuned to the respective gas to be measured, while the second wavelength (λ R ) is placed in a spectral range in which there is no appreciable absorption by other gases present in the environment, and thus as a spectral reference can serve. The tuning of the wavelength is typically done with interference filters, the z. B. in the beam path in front of the detectors. The radiation intensities I M and I R are then measured and evaluated with an infrared detector.

In 1 ist ein derartiger, aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannter Infrarot-Gassensor abgebildet. Als Strahlungsquelle 1 dient eine breitbandige, thermische Strahlungsquelle, deren Strahlung 8 durch eine gasdurchströmte Küvette 2 mit der optischen Weglänge L geschickt wird. Die beiden Strahlungsdetektoren 3, 4 sind mit unterschiedlichen Interferenzfiltern 9, 10 bestückt, um die gewünschten Spektralbereiche herauszufiltern. Hierbei ist einer der Spektralbereiche auf das zu erfassende Gas dadurch ausgerichtet, dass das zu erfassende Gas in diesem Spektralbereich ein besonders gutes Signal liefert. Der andere Spektralbereich ist derart gewählt, dass im normalen Betriebszustand keine nennenswerte Absorption durch andere Gase stattfindet und daher der Messwert auch über einen längeren Zeitraum in diesem Spektralbereich konstant bleibt und damit als konstante Referenz für die Messung in dem anderen Spektralbereich dienen kann. Durch eine einfache Differenzbildung Messwert = IR – IM [1]lässt sich dann ein Messwert generieren, der Drifterscheinungen kompensiert und somit ein langzeitstabiles Messsignal liefert. Durch eine zusätzliche Quotientenbildung wird eine weitere Stabilitätsverbesserung erreicht.In 1 is such a, from the prior art basically known infrared gas sensor shown. As a radiation source 1 serves a broadband, thermal radiation source whose radiation 8th through a cuvette through which gas flows 2 with the optical path length L is sent. The two radiation detectors 3 . 4 are with different interference filters 9 . 10 equipped to filter out the desired spectral ranges. In this case, one of the spectral regions is aligned with the gas to be detected in that the gas to be detected delivers a particularly good signal in this spectral range. The other spectral range is chosen such that no appreciable absorption by other gases takes place in the normal operating state and therefore the measured value remains constant over a longer period in this spectral range and thus can serve as a constant reference for the measurement in the other spectral range. By a simple difference Measured value = I R - I M [1] can then generate a measured value, which compensates Drifterscheinungen and thus provides a long-term stable measurement signal. An additional quotient formation achieves a further stability improvement.

Figure 00030001
Figure 00030001

Die Strahlungsintensität der Messwellenlänge verändert sich dabei in Anhängigkeit von der Gaskonzentration nach dem Lambert-Beerschen-Gesetz: IM(c) = IMe–αcL [3]mit

α
= Absorptionskoeffizient,
L
= Küvettenlänge,
c
= Gaskonzentration.
The radiation intensity of the measuring wavelength changes depending on the gas concentration according to Lambert-Beer's law: I M (c) = I M e -αcL [3] With
α
= Absorption coefficient,
L
= Cuvette length,
c
= Gas concentration.

Mit einem solchen Messverfahren und dazu geeigneten Messeinrichtungen kann allerdings nur jeweils ein Gas gemessen werden.With Such a measuring method and suitable measuring equipment however, only one gas can be measured at a time.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Erfassung von Gaskonzentrationen bereit zu stellen, bei der einerseits die Konzentration eines ersten Gases langzeitstabil erfasst werden kann und zum anderen, idealerweise ohne gerätetechnischen Zusatzaufwand, das Auftreten eines weiteren Gases sicher erfassbar wird.task The present invention is therefore a method and a Apparatus suitable for carrying out the method Capture of gas concentrations to provide, on the one hand the concentration of a first gas are recorded long-term stable and on the other hand, ideally without equipment Additional effort, the occurrence of another gas safely detectable becomes.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich des Verfahrens aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes und hinsichtlich der Vorrichtung aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 20 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Solution of the problem of the invention arises in terms of the method of the characterizing Features of claim 1 in cooperation with the features of associated preamble and in terms of the device from the characterizing features of claim 20 in cooperation with the characteristics of the associated generic term. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the Dependent claims.

Die Erfindung gemäß Anspruch 1 geht aus von einem Verfahren zur Erfassung von Gaskonzentrationen durch mehrkanalige selektive Absorption elektromagnetischer Strahlung insbesondere im infraroten Spektralbereich, aufweisend eine Sensoreinrichtung mit mindestens einer Strahlungsquelle, mindestens zwei Filterelementen zur spektralen Filterung der durch das Gas beeinflussten Strahlen der Strahlungsquelle und Strahlungsdetektoren zum Auffangen der gefilterten Strahlen der Strahlungsquelle. Ein derartiges gattungsgemäßes Verfahren wird dadurch weiter entwickelt, dass die Filterelemente in Bezug auf die spektrale Filterung derart ausgelegt werden, dass das eine Filterelement die Strahlung der Strahlungsquelle in einem Spektralbereich filtert, in dem das Vorhandensein und/oder die Konzentration eines ersten Gases erfasst wird, während das zweite Filterelement in einem Spektralbereich filtert, in dem das Vorhandensein und/oder die Konzentration eines zweiten Gases erfasst wird, wobei im Betrieb der Sensoreinrichtung die Messwerte des zweiten Filterelementes als Referenzkanal für die Messung des ersten Filterelementes benutzt werden und auftretende Veränderungen dieses Referenzkanals als Signal für das Vorhandensein und/oder die Konzentration des zweiten Gases im Bereich der Sensoreinrichtung ausgewertet werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es somit möglich, mit einem herkömmlichen Zweistrahlverfahren durch intelligente Auswahl der Wellenlängen zwei unterschiedliche Gase gleichzeitig messen zu können, wobei eines der Gase laufend auf Veränderungen überwacht wird und ein zweites Gas, dessen Konzentration im Bereich der Sensoreinrichtung sich normalerweise nicht ändert oder das normalerweise im Bereich der Sensoreinrichtung gar nicht vorhanden ist, als Referenzkanal dient. Tritt hingegen eine Veränderung dieses Referenzkanals auf, so ist dies ein Zeichen dafür, dass das zweite Gas im Bereich der Sensoreinrichtung vorhanden ist und damit kann je nach Art des Gases entweder eine reine Messung der Konzentration dieses Gases vorgenommen werden oder es ist möglich, entsprechende Gegenmaßnahmen gegen den Austritt dieses Gases einzuleiten oder im Bereich der Sensoreinrichtung befindliche Personen zu warnen, die dann entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten. Damit ist das Verfahren gemäß der Erfindung insbesondere dazu geeignet, in entsprechend vorhandenen oder vorsehbaren Gaswarneinrichtungen Anwendung zu finden. Insbesondere wenn zweikanalige Messanordnungen in der Sensoreinrichtung zur Anwendung kommen, kann durch geeignete Auswahl der Filterelemente und deren Abstimmung auf die jeweilig gefilterten Spektralbereiche eine entsprechende Anpassung der Sensoreinrichtung an am Einbauort der Sensoreinrichtung möglicherweise auftretende Gase erfolgen, ohne dass weitere Modifikationen der Messanordnung an sich notwendig sind. Allein durch die geeignete Auswertung der Messsignale kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.The The invention according to claim 1 is based on a Method for detecting gas concentrations through multi-channel selective absorption of electromagnetic radiation in particular in the infrared spectral range, comprising a sensor device with at least one radiation source, at least two filter elements for the spectral filtering of the gases influenced by the gas the radiation source and radiation detectors for collecting the filtered rays of the radiation source. Such a generic Method is further developed by the fact that the filter elements be designed with respect to the spectral filtering such that the one filter element, the radiation of the radiation source in one Spectral range filters in which the presence and / or concentration a first gas is detected while the second filter element in a spectral range in which the presence and / or the concentration of a second gas is detected, being in operation the sensor device, the measured values of the second filter element as a reference channel for the measurement of the first filter element used and occurring changes of this reference channel as a signal for presence and / or concentration of the second gas are evaluated in the region of the sensor device. With the method according to the invention it is thus possible, with a conventional two-beam method by intelligently choosing the wavelengths two different ones Be able to measure gases simultaneously, with one of the gases is constantly monitored for changes and a second gas, its concentration in the sensor device usually does not change or that usually in the region of the sensor device is not present, as a reference channel serves. Occurs, however, a change in this reference channel on, so this is a sign that the second gas in the area of the sensor device is present and thus can ever Depending on the type of gas, either a pure measurement of the concentration This gas can be made or it is possible to appropriate Take countermeasures against the escape of this gas or warn people in the area of the sensor device, then initiate appropriate countermeasures. In order to is the method according to the invention in particular suitable in accordance with existing or foreseeable gas warning devices To find application. Especially if two-channel measuring arrangements can be used in the sensor device can by suitable Selection of the filter elements and their matching to the respective filtered spectral ranges to a corresponding adjustment of the sensor device possibly occurring at the installation site of the sensor device Gases occur without further modifications of the measuring arrangement are necessary in themselves. Alone through the appropriate evaluation of Measuring signals can be the method according to the invention be performed.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung kann als erstes Gas ein üblicherweise immer in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandenes, laufend zu erfassendes Gas, bevorzugt Kohlendioxid (CO2) überwacht werden. Kohlendioxid ist in der Lüftungstechnik ein wichtiges Indikatorgas, mit dem Rückschlüsse auf die Luftqualität gewonnen werden können. Der Grenzwert für eine gute Luftqualität wird durch die sogenannte Pettenkofer-Zahl angegeben, die einer Kohlendioxidkonzentration von 1000 ppm (parts per million) entspricht. Der Kohlendioxidgehalt in Wohnräumen ist niemals konstant und variiert zwischen 370 ppm (natürlicher Mittelwert) und 5000 ppm, je nach Personenanzahl und Lüftungsrate. Mit einem CO2-Sensor lässt sich die Wohnungslüftung damit bedarfsgesteuert steuern, so dass eine kontinuierliche, angenehme Luftqualität erreicht wird. Dadurch wird ein Überlüften verhindert und Heizenergie eingespart. Bei einer laufenden Überwachung z. B. der Luft in einem Wohnraum als erstem Gas kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren daher eine wesentliche Verbesserung der Luftqualität erreicht werden, wenn entsprechend auf eine Belüftungseinrichtung eingewirkt wird.In a first advantageous embodiment, a gas which is usually always present in the surroundings of the sensor device and is to be detected continuously, preferably carbon dioxide (CO 2 ), can be monitored as the first gas. Carbon dioxide is an important indicator gas in ventilation technology, with which conclusions can be drawn on the air quality. The limit value for good air quality is given by the so-called Pettenkofer number, which corresponds to a carbon dioxide concentration of 1000 ppm (parts per million). The carbon dioxide content in living spaces is never constant and varies between 370 ppm (natural mean) and 5000 ppm, depending on the number of people and the ventilation rate. With a CO 2 sensor, the home ventilation can thus be controlled on demand, so that a continuous, pleasant air quality is achieved. This prevents over-ventilation and saves heating energy. In an ongoing monitoring z. As the air in a living room as the first gas can therefore be achieved with the method according to the invention, a substantial improvement in air quality, if acted upon in accordance with a ventilation device.

Weiterhin ist es denkbar, dass als zweites Gas ein unter normalen Umständen nicht in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandenes Gas, bevorzugt auf unzulässige oder unerwünschte Gaskonzentrationen überwacht wird. Insbesondere, wenn als unter normalen Umständen nicht in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandenes Gas ein schädliches oder in der Umgebung der Sensoreinrichtung unerwünschtes Gas überwacht wird, kann dafür gesorgt werden, dass etwa in Wohngebäuden, Freizeitfahrzeugen und ähnlichen Umgebungen bestimmungswidrig austretendes Gas, etwa ein brennbares oder explosives Gas, vorzugsweise Erdgas oder Flüssiggas, sicher detektiert wird und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können und/oder auch die im Bereich des Austritts dieses Gases befindliche Personen rechtzeitig gewarnt werden können. Solche bestimmungswidrig austretenden Gase, die etwa durch Leckagen oder auch gezielte Einleitung in die Umgebung der Sensoreinrichtung gebracht werden, können sonst bei einer entsprechenden unbemerkten Anreicherung am Austrittsort zu brennbaren oder explosiven Gemischen führen, die schwere Sachschäden oder Personenschäden hervorrufen können. Daher ist die rechtzeitige Erkennung derartiger Konzentrationen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren parallel zur laufenden Überwachung eines eher unbedenklichen Gases wie etwa Kohlendioxid erfolgen kann, von großer Bedeutung.Furthermore, it is conceivable that the gas under normal circumstances is not monitored in the surroundings of the sensor device, preferably for inadmissible or undesired gas concentrations. In particular, if a gas which is harmful or is undesirable in the surroundings of the sensor device is monitored as a gas which is not normally present in the surroundings of the sensor device, it can be ensured that gas escaping inappropriately, for example a combustible or otherwise, is emitted in residential buildings, recreational vehicles and similar environments explosive gas, preferably Natural gas or LPG, is detected safely and appropriate countermeasures can be initiated and / or the people located in the area of the exit of this gas can be warned in good time. Such improperly leaking gases that are brought into the environment of the sensor device, for example by leaks or deliberate introduction, can otherwise lead to inflammable or explosive mixtures at a corresponding unnoticed enrichment at the exit point, which can cause serious damage or personal injury. Therefore, the timely detection of such concentrations, which according to the method according to the invention can take place in parallel with the ongoing monitoring of a rather harmless gas, such as carbon dioxide, is of great importance.

In einer weiteren Ausgestaltung ist es denkbar, dass im Falle eines Auftretens einer messbaren Konzentration des zweiten Gases für die laufende Messung des ersten Gases als Referenz ein Mittelwert aus vorherigen Messungen an dem Filterelement für das zweite Gas weiter verwendet wird. Da bei einer Veränderung der Konzentra tion des zweiten Gases sich der Referenzkanal für die Messung des ersten Gases ändert, würde sich die Überwachung des ersten Gases während des Vorhandenseins des zweiten Gases schwierig gestalten und möglicherweise hinsichtlich der Beseitigung des zweiten Gases sogar schädliche Wirkungen bei der Steuerung der Konzentration des ersten Gases hervorrufen. Um derartige unklare Messumstände nicht auftreten zu lassen, wird während der Phase eines Auftretens des zweiten Gases ein Mittelwert aus älteren Messungen des zweiten Gases als temporärer Wert zur Berechnung des Referenzkanals genutzt, etwa indem die Referenz der Messung des zweiten Gases durch Mittelwertbildung über einen längeren Zeitrum gebildet wird.In In a further embodiment, it is conceivable that in the case of Occurrence of a measurable concentration of the second gas for the current measurement of the first gas as reference an average value from previous measurements on the filter element for the second Gas continues to be used. As with a change of Concentration of the second gas is the reference channel for the measurement of the first gas would change the monitoring of the first gas during the presence of the second gas and possibly difficult even harmful in terms of disposal of the second gas Produce effects in controlling the concentration of the first gas. In order not to let such unclear measuring conditions occur, becomes during the phase of occurrence of the second gas an average of older measurements of the second gas used as a temporary value for calculating the reference channel, such as by the reference of the measurement of the second gas by averaging over a longer time is formed.

Auch kann die Referenz der Messung des zweiten Gases durch Mittelwertbildung über einen längeren Zeitrum gebildet und für einen Modulationswert herangezogen werden, der bevorzugt als Kriterium für das Vorliegen einer messbaren Konzentration des ersten Gases ein Modulationswert gebildet wird und sich etwa berechnet nach

Figure 00060001
mit

IMB
= gemessene Strahlungsintensität für das erste Gas
und
IMA
= gemessene Strahlungsintensität für das zweite Gas
Also, the reference of the measurement of the second gas can be formed by averaging over a longer period of time and used for a modulation value which is preferably a criterion for the presence of a measurable concentration of the first gas, a modulation value is formed and calculated approximately
Figure 00060001
With
I MB
= measured radiation intensity for the first gas
and
I MA
= measured radiation intensity for the second gas

Bei einer Änderung des Modulationswert des ersten Gases kann etwa auf vorhandene Lüftungsanlagen eingewirkt werden, so dass die Konzentration des ersten Gases wieder auf die gewünschten Sollwerte zurück geführt wird.at a change of the modulation value of the first gas be acted on existing ventilation systems, for example, so that the concentration of the first gas back to the desired Setpoints is returned.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn als Kriterium für das Vorliegen einer messbaren Konzentration des zweiten Gases ein Modulationswert gebildet wird, der sich berechnet nach

Figure 00060002
und

IMA
= gemessene Strahlungsintensität für das zweite Gas
und
MW
= Mittelwert der gemessenen Strahlungsintensität
Furthermore, it is advantageous if, as a criterion for the presence of a measurable concentration of the second gas, a modulation value is formed, which is calculated according to
Figure 00060002
and
I MA
= measured radiation intensity for the second gas
and
MW
= Average of the measured radiation intensity

Eine Veränderung dieses Modulationswertes wird dann als Kriterium für das Auftreten des zweiten Gases und die Auslösung der vorstehend beschriebenen Malnahmen gewertet.A Change of this modulation value is then as a criterion for the appearance of the second gas and the triggering evaluated the above-described measures.

In einer anderen technischen Ausgestaltung der Erfindung ist es auch denkbar, dass als erstes und zweites Gas ein jeweils unterschiedliches, unter normalen Umständen nicht in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandenes Gas überwacht wird, wobei die Messwerte des ersten Gases als Referenz für die Messung des zweiten Gases und umgekehrt benutzt werden. So ist z. B. bekannt, dass etwa Geldautomaten oder andere entsprechende Wertbehältnisse durch Einbringen von Acetylen (Schweißgas) oder Propan/Butan (Flüssiggas) zur Explosion gebracht werden, um so an das im Automaten befindliche Geld zu gelangen. Die Geldautomatenhersteller sind daher bemüht entsprechende Schutzmaßnahmen einzuleiten, die eine Explosion verhindern. Wird nun das Verfahren derart angepasst, dass als erstes Gas z. B. Acetylen und als zweites Gas Propan/Butan oder ein Gemisch davon erfindungsgemäß detektiert wird, so wird im normalen Betriebszustand des Geldautomaten weder Acetylen noch Propan/Butan in der Umgebung des Geldautomaten vorliegen. Dies bedeutet aber, dass sowohl der erste Kanal der Sensoreinrichtung als auch der zweite Kanal der Sensoreinrichtung normalerweise keine Messwerte der jeweiligen Gase ergeben und daher gegenseitig als unveränderlicher Referenzkanal für die jeweils andere Messung dienen können. Erst bei Auftreten eines dieser Gase in der Umgebung des Geldautomaten wird die Messanordnung derart verstimmt, dass sich eine Abweichung des jeweiligen Messkanals ergibt, die dann z. B. Alarm auslösen oder auch direkt im Geldautomaten befindliche Schutzeinrichtungen betätigen kann.In another technical embodiment of the invention, it is also conceivable that a respective different, under normal circumstances not in the environment of the sensor device gas is monitored as the first and second gas, the measured values of the first gas as a reference for the Mes solution of the second gas and vice versa. So z. B. known that about ATMs or other appropriate safekeeping containers by introducing acetylene (welding gas) or propane / butane (liquefied petroleum gas) are brought to explode, so as to get to the cash located in the machine. The ATM manufacturers are therefore trying to take appropriate protective measures that prevent an explosion. Now, if the method is adapted such that the first gas z. B. acetylene and as a second gas propane / butane or a mixture thereof according to the invention is detected, so in the normal operating state of the ATM neither acetylene nor propane / butane in the vicinity of the ATM will be present. However, this means that both the first channel of the sensor device and the second channel of the sensor device normally do not give any measured values of the respective gases and can therefore serve mutually as unchangeable reference channel for the respective other measurement. Only when one of these gases in the vicinity of the ATM, the measuring arrangement is detuned so that there is a deviation of the respective measuring channel, which then z. B. trigger alarm or can operate directly in the ATM located protective devices.

Hierfür ist es von Vorteil, dass entsprechend der Art Veränderung der gemessenen Konzentration des ersten oder zweiten Gases eine Aussage darüber möglich wird, welches der beiden Gase in der Umgebung der Sensoreinrichtung auftritt. Durch die positive oder negative Verstimmung des jeweiligen Messkanals kann nicht nur das Vorliegen von für den Geldautomaten gefährlichen Gasen ermittelt werden, sondern auch, welches Gase gerade in den Geldautomaten eingeleitet wird und davon abhängig je nach Art des Gases vorteilhaft auch unterschiedliche Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.Therefor It is beneficial that change according to the type the measured concentration of the first or second gas a Statement is possible, which of the two Gases in the vicinity of the sensor device occurs. By the positive or negative detuning of the respective measuring channel can not only the presence of dangerous for the ATM Gases are determined, but also which gases just in the ATMs is initiated and depending on it depending on Type of gas also advantageous different countermeasures be initiated.

Von Vorteil ist es hierfür insbesondere, wenn als Kriterium für das Vorliegen einer messbaren Konzentration des ersten oder des zweiten Gases ein Modulationswert gebildet wird, der sich berechnet nach

Figure 00080001
mit

IM1
= gemessene Strahlungsintensität für das erste Gas
und
IM2
= gemessene Strahlungsintensität für das zweite Gas
It is particularly advantageous for this purpose if a modulation value is formed as the criterion for the presence of a measurable concentration of the first or the second gas, which is calculated according to
Figure 00080001
With
I M1
= measured radiation intensity for the first gas
and
I M2
= measured radiation intensity for the second gas

Wird beispielsweise Acetylen in den Geldautomaten eingeleitet, so verringert sich die Strahlungsintensität IM1, IM2 bleibt jedoch konstant und der Modulationswert sinkt. Bei der Einbringung von Propan/Butan verringert sich hingegen die Strahlungsintensität IM2, während IM1 konstant bleibt und der Modulationswert steigt. Damit ist eine Aussage über das jeweils eingeleitete Gas möglich.If, for example, acetylene is introduced into the ATM, the radiation intensity I M1 decreases, but I M2 remains constant and the modulation value decreases. On the other hand, the introduction of propane / butane decreases the radiation intensity I M2 , while I M1 remains constant and the modulation value increases. Thus, a statement about the respective introduced gas is possible.

Auch hierbei ist es wieder denkbar, dass die Referenz der Messung des ersten oder zweiten Gases durch Mittelwertbildung über einen längeren Zeitrum gebildet und für den Modulationswert herangezogen wird.Also It is again conceivable that the reference of the measurement of the first or second gas by averaging over formed a longer period and for the modulation value is used.

Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 20 weiterhin eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von Gaskonzentrationen durch mehrkanalige selektive Absorption elektromagnetischer Strahlung im infraroten Spektralbereich, mit mindestens einer Strahlungsquelle, mindestens zwei Filterelementen zur spektralen Filterung der Strahlen der Strahlungsquelle und Strahlungsdetektoren zum Auffangen der gefilterten Strahlen der Strahlungsquelle zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, bei der die Filterelemente in Bezug auf die spektrale Filterung derart ausgelegt sind, dass das erste Filterelement die Strahlung der Strahlungsquelle in einem Spektralbereich filtert, in dem ein erstes Gas erfassbar ist, während der zweite Filterelement in einem Spektralbereich filtert, in dem ein zweites Gas erfassbar ist, wobei eine nachgeschaltete Auswerteeinrichtung das Auftreten des zweiten Gases erfasst. Hierbei kann in weiterer Ausgestaltung dafür gesorgt werden, dass mindestens zwei Strahlungsdetektoren zum Auffangen der gefilterten Strahlen der Strahlungsquelle, vorzugsweise je ein Strahlungsdetektor für jedes der Filterelemente vorgesehen sind.The The invention further relates to claim 20 a sensor device for detecting gas concentrations by multi-channel selective absorption of electromagnetic radiation in the infrared spectral range, with at least one radiation source, at least two filter elements for the spectral filtering of the beams the radiation source and radiation detectors for collecting the filtered rays of the radiation source for implementation The method according to claim 1, wherein the filter elements are designed with respect to the spectral filtering such that the first filter element the radiation of the radiation source in one Spectral range filters in which a first gas is detected while the second filter element filters in a spectral range in which a second gas can be detected, wherein a downstream evaluation device the Occurrence of the second gas detected. Here, in a further embodiment be taken to ensure that at least two radiation detectors for collecting the filtered radiation of the radiation source, preferably one radiation detector for each of the filter elements are provided.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt die Zeichnung.A particularly preferred embodiment of the invention Procedure shows the drawing.

Es zeigen:It demonstrate:

1 – den grundsätzlichen Aufbau einer Sensoreinrichtung gemäß der Erfindung mit einer Strahlungsquelle in Form einer breitbandigen, thermische Strahlungsquelle, deren Strahlung durch eine Küvette geschickt wird und die auf zwei Strahlungsdetektoren mit unterschiedlichen Interferenzfiltern trifft, 1 - The basic structure of a sensor device according to the invention with a beam source of radiation in the form of a broadband, thermal radiation source whose radiation is passed through a cuvette and which strikes two radiation detectors with different interference filters,

2 – Signalverlauf der beiden Messkanäle einer Sensoreinrichtung gemäß 1 bei normalen Betriebszustand und Nicht-Vorliegen des zweiten Gases, 2 - Signal waveform of the two measuring channels of a sensor device according to 1 in the normal operating condition and absence of the second gas,

3 – Veränderung der Strahlungsintensität des zweiten Messkanals einer Sensoreinrichtung gemäß 1 bei Auftreten einer Konzentration des zweiten Gases im Falle einer Gasleckage, 3 - Change in the radiation intensity of the second measuring channel of a sensor device according to 1 when a concentration of the second gas occurs in the event of gas leakage,

4 – Veränderung der Strahlungsintensität des ersten Messkanals einer modifizierten Sensoreinrichtung gemäß 1 bei Einleiten des ersten Gases in einen Geldautomaten, 4 - Changing the radiation intensity of the first measuring channel of a modified sensor device according to 1 when introducing the first gas into an ATM,

5 – Veränderung der Strahlungsintensität des zweiten Messkanals einer modifizierten Sensoreinrichtung gemäß 1 bei Einleiten des zweiten Gases in einen Geldautomaten, 5 - Changing the radiation intensity of the second measuring channel of a modified sensor device according to 1 when introducing the second gas into an ATM,

6 – Veränderung des Modulationswertes der Strahlungsintensitäten der Messkanäle einer modifizierten Sensoreinrichtung gemäß 1 bei Einleiten eines ersten bzw. zweiten Gases in einen Geldautomaten. 6 - Modification of the modulation value of the radiation intensities of the measuring channels of a modified sensor device according to 1 when introducing a first or second gas into an ATM.

1 zeigt eine schon vorstehend beschriebene Messanordnung einer Sensoreinrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend modifiziert werden kann. Hierbei wertet eine Auswerteeinrichtung 11 die Messwerte der beiden Strahlungsdetektoren 3, 4 aus. Eine typische Anwendung für eine derartige Sensoreinrichtung unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die simultane Erfassung von Kohlendioxid und Erdgas bzw. Flüssiggas in Wohngebäu den, Freizeitfahrzeugen und ähnlichen Umgebungen. So wird in über 20 Millionen deutschen Haushalten Erdgas zum Heizen und Kochen eingesetzt. Trotz der hohen deutschen Sicherheitsstandards kommt es immer wieder zu folgenschweren Unfällen. Durch eine kontinuierliche Überwachung der Umgebungsluft auf Erdgas/Flüssiggas kann vor dieser Gefahr sicher gewarnt werden. 1 shows a previously described measuring arrangement of a sensor device that can be modified according to the method according to the invention accordingly. This evaluates an evaluation 11 the measured values of the two radiation detectors 3 . 4 out. A typical application for such a sensor device using the method according to the invention is the simultaneous detection of carbon dioxide and natural gas or LPG in Wohngebäu the, recreational vehicles and similar environments. For example, natural gas is used for heating and cooking in over 20 million German households. Despite the high German safety standards, it always comes back to serious accidents. Continuous monitoring of the ambient air for natural gas / LPG can safely warn against this danger.

Hierfür wird bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Messkanal der Sensoreinrichtung laufend auf die Veränderung von Kohlendioxid und mit dem anderen Messkanal laufend auf das Auftreten von Erdgas/Flüssiggas überwacht. Da im Normalfall (d. h. ohne Vorhandensein von Erdgas/Flüssiggas) die Erdgas/Flüssiggas-Konzentration in der Umgebungsluft 0 ppm beträgt, kann diese Messung auch als Referenz für eine Kohlendioxidmessung dienen (siehe Formel 4).

Figure 00100001
mit

IM1
= Strahlungsintensität für Erdgas/Flüssiggas
und
IM2
= Strahlungsintensität für Kohlendioxid
For this purpose, in the method according to the present invention with a measuring channel of the sensor device is continuously monitored for the change of carbon dioxide and with the other measuring channel continuously on the occurrence of natural gas / LPG. Since normally (ie without the presence of natural gas / LPG) the natural gas / LPG concentration in the ambient air is 0 ppm, this measurement can also serve as a reference for a carbon dioxide measurement (see formula 4).
Figure 00100001
With
I M1
= Radiation intensity for natural gas / LPG
and
I M2
= Radiation intensity for carbon dioxide

In 2 sind die typischen Signalverläufe bei der normalen Messung einer Sensoreinrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Die Kohlendioxidmessung (IM2) zeigt permanente Änderungen, die durch die wechselnden CO2-Werte, z. B. in einem Wohnraum hervorgerufen werden. Der Wert von IM1 verläuft im Normalfall konstant. Da im Normalfall zwar eine variierende Konzentration von CO2, jedoch kein Erdgas/Flüssiggas in der Umgebungsluft vorhanden ist, kann bei der Erdgas/Flüssiggas-Messung auch auf die Auswertung der zweiten Wellenlänge verzichtet werden. Die Referenz wird hierbei z. B. mittels einer Mittelwertbildung von IM1 über mehrere Tage MW(IM1) generiert.In 2 the typical waveforms in the normal measurement of a sensor device according to the inventive method are shown. The carbon dioxide measurement (I M2 ) shows permanent changes caused by the changing CO 2 values, eg. B. caused in a living room. The value of I M1 is normally constant. Since normally a varying concentration of CO 2 , but no natural gas / LPG is present in the ambient air, can be dispensed with the evaluation of the second wavelength in the natural gas / LPG measurement. The reference is here z. B. by means of averaging of I M1 over several days MW (I M1 ) generated.

Figure 00100002
Figure 00100002

Im Falle einer Gasleckage, die dann innerhalb von Minuten bzw. Stunden zu einem Anstieg der Gaskonzentration führt, lässt sich dieser Zustand mit der Formel 5 eindeutig erkennen. In 3 ist ein typischer Signalverlauf bei Vorliegen einer Gasleckage dargestellt. Im Falle einer Gasleckage durch Erdgas oder Flüssiggas kann für die Kohlendioxidmessung die Referenz „eingefroren" werden, indem der Mittelwert von IM1, also MW(IM1) verwendet wird und damit die laufende Messung des Kohlendioxid nicht durch sich möglicherweise kurzzeitig stark ändernde Werte des Messkanals für Erdgas/Flüssiggas beeinflusst wird.In the case of a gas leak, which then leads to an increase in the gas concentration within minutes or hours, this condition can be clearly identified with the formula 5. In 3 is a typical waveform in the presence of gas leakage shown. In case of gas leakage by natural gas or liquids For carbon dioxide measurement, the reference can be "frozen" by using the mean value of I M1 , ie MW (I M1 ), so that the ongoing measurement of carbon dioxide is not affected by potentially rapidly changing values of the natural gas / LPG measurement channel ,

In einer anderen Ausgestaltung ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, unterschiedliche Gaskomponenten in der Umgebungsluft voneinander unterscheiden zu können. Eine denkbare Anwendung für dieses modifizierte Verfahren besteht in der Kriminalitätsbekämpfung. So ist z. B. bekannt, dass Geldautomaten durch Einbringen von Acetylen (Schweißgas) oder Propan/Butan (Flüssiggas) zur Explosion gebracht werden, um so an das im Automaten befindliche Geld zu gelangen. Die Geldautomatenhersteller sind daher bemüht entsprechende Schutzmaßnahmen einzuleiten, die eine Explosion verhindern. Mit einer Messung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich dieser Anwendungsfall sicher lösen.In another embodiment, it is with the invention Method also possible, different gas components to be able to differentiate one another in the ambient air. A conceivable application for this modified method exists in the fight against crime. So is z. B. known that ATMs by introducing acetylene (Welding gas) or propane / butane (LPG) for Explosion be brought so as to the machine located in the machine To get money. The ATM manufacturers are therefore endeavored to take appropriate protective measures, which is an explosion prevent. With a measurement according to the invention This method of application can be solved safely.

Die Modulationsberechnung wird in dieser Anwendung wie folgt realisiert:

Figure 00110001
mit

IM1
= Strahlungsintensität für Acetylen
und
IM2
= Strahlungsintensität für Propan/Butan
The modulation calculation is realized in this application as follows:
Figure 00110001
With
I M1
= Radiation intensity for acetylene
and
I M2
= Radiation intensity for propane / butane

Da in dieser Anwendung ebenfalls nicht von einer Grundbelastung der Umgebungsluft mit den zu detektieren Gasen ausgegangen werden kann, dient hierbei die Mess-Wellenlänge von Acetylen als Referenz-Wellenlänge für Propan/Butan und umgekehrt. Somit wird der Modulationswert im Normalfall 0 anzeigen. Im Gefahrenfall, d. h. nach Einbringung von Schweißgas oder Flüssiggas, wird sich eine der beiden Strahlungsintensitäten verändern. Dies hat gemäß der Formel 6 einen positiven oder negativen Ausschlag des Modulationswertes zur Folge.There also not in this application of a basic load of Ambient air can be assumed with the gases to be detected Here, the measuring wavelength of acetylene serves as a reference wavelength for propane / butane and vice versa. Thus, the modulation value becomes normally 0 is displayed. In case of danger, d. H. after introduction of welding gas or LPG, will become one change the two radiation intensities. This has according to formula 6 a positive or negative Rash of modulation value result.

Wird beispielsweise Acetylen in den Geldautomaten eingeleitet, so verringert sich die Strahlungsintensität IM1 (siehe 4), IM2 bleibt jedoch konstant und der Modulationswert sinkt. Bei der Einbringung von Propan/Butan verringert sich hingegen die Strahlungsintensität IM2 (siehe 5), während IM1 konstant bleibt und der Modula tionswert steigt. Die unterschiedlichen Verläufe des Modulationswertes sind in 6 dargestellt.For example, if acetylene is introduced into the ATM, the radiation intensity I M1 decreases (see 4 ), However, I M2 remains constant and the modulation value decreases. In contrast, the contribution of propane / butane reduces the radiation intensity I M2 (see 5 ), while I M1 remains constant and the modulation value increases. The different characteristics of the modulation value are in 6 shown.

Neben der Messung der Gaskonzentration kann somit auch zusätzlich die Gasart (Acetylen oder Propan/Butan) bestimmt werden. Da Acetylen und Propan/Butan unterschiedliche Explosionsgrenzwerte (UEG = Untere Explosionsgrenze) besitzen, ist dies von signifikanter Bedeutung. Dadurch wird es möglich, gezielte Gegenmaßnahmen, bezogen auf die unterschiedlichen Explosionsgrenzen, zur Vermeidung einer Explosion einzuleiten.Next The measurement of the gas concentration can therefore also in addition the type of gas (acetylene or propane / butane) can be determined. Because acetylene and propane / butane have different explosion limits (UEG = lower Explosive limit), this is of significant importance. This makes it possible to take targeted countermeasures based on the different explosion limits, to avoid to initiate an explosion.

Die Berechnungsbasis der Modulationswerte lässt sich durch eine Mittelwertbildung der jeweiligen Referenz zusätzlich verbessern.The Calculation basis of the modulation values can be passed through an averaging of the respective reference additionally improve.

Figure 00120001
Figure 00120001

11
Strahlungsquelleradiation source
22
Küvettecuvette
33
Strahlungsdetektorradiation detector
44
Strahlungsdetektorradiation detector
55
Messkanalmeasuring channel
66
Messkanalmeasuring channel
77
Gasstromgas flow
88th
Strahlungradiation
99
Interferenzfilterinterference filters
1010
Interferenzfilterinterference filters
1111
Auswerteeinrichtungevaluation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19604167 A1 [0003] - DE 19604167 A1 [0003]
  • - DE 29602282 U1 [0003] - DE 29602282 U1 [0003]

Claims (23)

Verfahren zur Erfassung von Gaskonzentrationen durch mehrkanalige selektive Absorption elektromagnetischer Strahlung insbesondere im infraroten Spektralbereich, aufweisend eine Sensoreinrichtung mit mindestens einer Strahlungsquelle (1), mindestens zwei Filterelementen (9, 10) zur spektralen Filterung der durch das Gas (7) beeinflussten Strahlen der Strahlungsquelle (1) und Strahlungsdetektoren (3, 4) zum Auffangen der gefilterten Strahlen der Strahlungsquelle (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (9, 10) in Bezug auf die spektrale Filterung derart ausgelegt werden, dass das eine Filterelement (9) die Strahlung der Strahlungsquelle in einem Spektralbereich filtert, in dem das Vorhandensein und/oder die Konzentration eines ersten Gases erfasst wird, während das zweite Filterelement (10) in einem Spektralbereich filtert, in dem das Vorhandensein und/oder die Konzentration eines zweiten Gases erfasst wird, wobei im Betrieb der Sensoreinrichtung die Messwerte des zweiten Filterelementes (10) als Referenzkanal für die Messung des ersten Filterelementes (9) benutzt werden und auftretende Veränderungen dieses Referenzkanals als Signal für das Vorhandensein und/oder die Konzentration des zweiten Gases im Bereich der Sensoreinrichtung ausgewertet werden.Method for detecting gas concentrations by multi-channel selective absorption of electromagnetic radiation, in particular in the infrared spectral range, comprising a sensor device having at least one radiation source ( 1 ), at least two filter elements ( 9 . 10 ) for the spectral filtering of the gas ( 7 ) influenced rays of the radiation source ( 1 ) and radiation detectors ( 3 . 4 ) for collecting the filtered rays of the radiation source ( 1 ), characterized in that the filter elements ( 9 . 10 ) are designed with respect to the spectral filtering such that the one filter element ( 9 ) filters the radiation of the radiation source in a spectral range in which the presence and / or the concentration of a first gas is detected, while the second filter element ( 10 ) in a spectral range in which the presence and / or the concentration of a second gas is detected, wherein during operation of the sensor device, the measured values of the second filter element ( 10 ) as a reference channel for the measurement of the first filter element ( 9 ) and occurring changes of this reference channel are evaluated as a signal for the presence and / or the concentration of the second gas in the region of the sensor device. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Gas ein üblicherweise immer in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandenes, laufend zu erfassendes Gas überwacht wird.Process according to claim 1, characterized characterized in that as the first gas usually one always in the vicinity of the sensor device existing, to be continuously detected Gas is monitored. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als zweites Gas ein unter normalen Umständen nicht in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandenes Gas überwacht wird.Method according to one of the claims 1 or 2, characterized in that as a second gas under normal circumstances not in the vicinity of the sensor device existing gas is monitored. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass unzulässige oder unerwünschte Gaskonzentrationen des zweiten Gases überwacht werden.A method according to claim 3, characterized characterized as being inadmissible or unwanted Gas concentrations of the second gas to be monitored. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als unter normalen Umständen nicht in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandenes Gas ein schädliches oder in der Umgebung der Sensoreinrichtung unerwünschtes Gas überwacht wird.Method according to one of the claims 3 or 4, characterized in that as under normal circumstances gas not present in the vicinity of the sensor device harmful or in the vicinity of the sensor device unwanted gas is monitored. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als unter normalen Umständen nicht in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandenes Gas ein brennbares oder explosives Gas, vorzugsweise Erdgas oder Flüssiggas überwacht wird.Method according to one of the claims 3 to 5, characterized in that as under normal circumstances gas not present in the vicinity of the sensor device combustible or explosive gas, preferably natural gas or LPG monitored becomes. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das unter normalen Umständen nicht in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandene Gas durch Leckagen oder gezielte Einleitung in die Umgebung der Sensoreinrichtung gebracht wird.Method according to one of the claims 3 to 6, characterized in that under normal circumstances gas not present in the vicinity of the sensor device Leaks or targeted introduction into the environment of the sensor device is brought. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als üblicherweise immer in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandenes, laufend zu erfassendes erstes Gas Kohlendioxid erfasst wird.Process according to claim 2, characterized characterized in that as usual always in the environment of Sensor device existing, continuously to be detected first gas Carbon dioxide is detected. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Auftretens einer messbaren Konzentration des zweiten Gases für die laufende Messung des ersten Gases als Referenz ein Mittelwert aus vorherigen Messungen an dem Filterelement (10) für das zweite Gas weiter verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of a measurable concentration of the second gas for the current measurement of the first gas as a reference, a mean value from previous measurements on the filter element ( 10 ) continues to be used for the second gas. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz der Messung des zweiten Gases durch Mittelwertbildung über einen längeren Zeitrum gebildet und für einen Modulationswert herangezogen wird.A method according to claim 9, characterized characterized in that the reference of the measurement of the second gas by averaging over a longer period of time is formed and used for a modulation value. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium für das Vorliegen einer messbaren Konzentration des ersten Gases ein Modulationswert gebildet wird, der sich berechnet nach
Figure 00160001
mit IMB = gemessene Strahlungsintensität für das erste Gas und IMA = gemessene Strahlungsintensität für das zweite GasMethod according to one of the preceding claims, characterized in that as a criterion for the presence of a measurable concentration of the first gas, a modulation value is formed, which is calculated according to
Figure 00160001
with I MB = measured radiation intensity for the first gas and I MA = measured radiation intensity for the second gas Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium für das Vorliegen einer messbaren Konzentration des zweiten Gases ein Modulationswert gebildet wird, der sich berechnet nach
Figure 00160002
mit IMA = gemessene Strahlungsintensität für das zweite Gas und MW = Mittelwert der gemessenen StrahlungsintensitätMethod according to one of the preceding claims, characterized in that as a criterion for the presence of a measurable concentration of the second gas is a modulation value that is calculated according to
Figure 00160002
with I MA = measured radiation intensity for the second gas and MW = average of the measured radiation intensity Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Erkennung, dass das zweite Gas in der Umgebung der Sensoreinrichtung auftritt, Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.Method according to one of the preceding Claims, characterized in that due to the recognition, that the second gas occurs in the vicinity of the sensor device, Countermeasures are initiated. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes und zweites Gas ein jeweils unterschiedliches, unter normalen Umständen nicht in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandenes Gas überwacht wird, wobei die Messwerte des ersten Gases als Referenz für die Messung des zweiten Gases und umgekehrt benutzt werden.Process according to claim 1, characterized characterized in that the first and second gas are each a different, under normal circumstances not in the vicinity of the sensor device existing gas is monitored, the measured values of the first gas as a reference for the measurement of the second gas and vice versa. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der Art Veränderung der gemessenen Konzentration des ersten oder zweiten Gases eine Aussage darüber möglich wird, welches der beiden Gase in der Umgebung der Sensoreinrichtung auftritt.A method according to claim 14, characterized characterized in that according to the type change of the measured Concentration of the first or second gas a statement about it becomes possible, which of the two gases in the environment of the Sensor device occurs. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Erkennung, welches Gas in der Umgebung der Sensoreinrichtung auftritt, auch unterschiedliche Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.Method according to one of the claims 14 or 15, characterized in that due to the recognition, which gas occurs in the vicinity of the sensor device, too different countermeasures are initiated. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Kriterium für das Vorliegen einer messbaren Konzentration des ersten oder des zweiten Gases ein Modulationswert gebildet wird, der sich berechnet nach
Figure 00170001
mit IM1 = gemessene Strahlungsintensität für das erste Gas und IM2 = gemessene Strahlungsintensität für das zweite GasA method according to any one of claims 14 to 16, characterized in that as a criterion for the presence of a measurable concentration of the first or the second gas, a modulation value is formed, which is calculated according to
Figure 00170001
with I M1 = measured radiation intensity for the first gas and I M2 = measured intensity of radiation for the second gas Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Gas Acetylen und als zweites Gas Propan und/oder Butan oder Gemische davon überwacht werden.Method according to one of the claims 14 to 17, characterized in that as the first gas acetylene and monitoring propane and / or butane or mixtures thereof as the second gas become. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz der Messung des ersten oder zweiten Gases durch Mittelwertbildung über einen längeren Zeitrum gebildet und für den Modulationswert herangezogen wird.Method according to one of the claims 14 to 18, characterized in that the reference of the measurement of the first or second gas by averaging over formed a longer period and for the modulation value is used. Sensoreinrichtung zur Erfassung von Gaskonzentrationen durch mehrkanalige selektive Absorption elektromagnetischer Strahlung im infraroten Spektralbereich, mit mindestens einer Strahlungsquelle (1), mindestens zwei Filterelementen (9, 10) zur spektralen Filterung der Strahlen (8) der Strahlungsquelle (1) und Strahlungsdetektoren (3, 4) zum Auffangen der gefilterten Strahlen der Strahlungsquelle (1) zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (9, 10) in Bezug auf die spektrale Filterung derart ausgelegt sind, dass das erste Filterelement (9) die Strahlung der Strahlungsquelle (1) in einem Spektralbereich filtert, in dem ein erstes Gas erfassbar ist, während der zweite Filterelement (10) in einem Spektralbereich filtert, in dem ein zweites Gas erfassbar ist, wobei eine nachgeschaltete Auswerteeinrichtung (11) das Auftreten des zweiten Gases erfasst.Sensor device for detecting gas concentrations by multi-channel selective absorption of electromagnetic radiation in the infrared spectral range, with at least one radiation source ( 1 ), at least two filter elements ( 9 . 10 ) for the spectral filtering of the beams ( 8th ) of the radiation source ( 1 ) and radiation detectors ( 3 . 4 ) for collecting the filtered rays of the radiation source ( 1 ) for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the filter elements ( 9 . 10 ) with respect to the spectral filtering are designed such that the first filter element ( 9 ) the radiation of the radiation source ( 1 ) in a spectral range in which a first gas is detectable, while the second filter element ( 10 ) in a spectral range in which a second gas can be detected, wherein a downstream evaluation device ( 11 ) detects the occurrence of the second gas. Sensoreinrichtung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Strahlungsdetektoren (3, 4) zum Auffangen der gefilterten Strahlen der Strahlungsquelle (1), vorzugsweise je ein Strahlungsdetektor (3, 4) für jedes der Filterelemente (9, 10) vorgesehen sind.Sensor device according to claim 20, characterized in that at least two radiation detectors ( 3 . 4 ) for collecting the filtered rays of the radiation source ( 1 ), preferably one radiation detector each ( 3 . 4 ) for each of the filter elements ( 9 . 10 ) are provided. Sensoreinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung als erstes und zweites Gas jeweils ein unterschiedliches, unter normalen Umständen nicht in der Umgebung der Sensoreinrichtung vorhandenes Gas überwacht zur Überwachung von durch explosive Gase bedrohten Wertbehältnissen, insbesondere Geldautomaten oder dgl.Sensor device according to claim 1, characterized in that the sensor device as the first and second gas respectively a different, under normal circumstances not in the vicinity of the sensor device existing gas monitored for monitoring threatened by explosive gas Wertbehält nissen, in particular ATMs or the like. Sensoreinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung als erstes Gas Kohlendioxid und als zweites Gas ein brennbares und/oder explosives Gas detektiert zur Überwachung von Räumen oder dgl., in denen Gasinstallationen mit brennbaren und/oder explosiven Gasen installiert sind.Sensor device according to claim 1, characterized in that the sensor device as the first gas Carbon dioxide and the second gas is a combustible and / or explosive Gas detected for monitoring of rooms or Like., In which gas installations with combustible and / or explosive Gases are installed.
DE200810005572 2008-01-22 2008-01-22 Measurement method and gas sensor for simultaneous detection of the concentration of two different gases Expired - Fee Related DE102008005572B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810005572 DE102008005572B4 (en) 2008-01-22 2008-01-22 Measurement method and gas sensor for simultaneous detection of the concentration of two different gases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810005572 DE102008005572B4 (en) 2008-01-22 2008-01-22 Measurement method and gas sensor for simultaneous detection of the concentration of two different gases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008005572A1 true DE102008005572A1 (en) 2009-07-23
DE102008005572B4 DE102008005572B4 (en) 2011-04-14

Family

ID=40785964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810005572 Expired - Fee Related DE102008005572B4 (en) 2008-01-22 2008-01-22 Measurement method and gas sensor for simultaneous detection of the concentration of two different gases

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008005572B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015055743A1 (en) 2013-10-15 2015-04-23 Cork Institute Of Technology System and method for determining the level of carbon dioxide dissolved in a liquid in a sealed container

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012110675A1 (en) * 2012-11-07 2014-05-08 Synview Gmbh Cash dispensing device has evaluation unit that is connected with detector to compare the measuring signal which is obtained from electromagnetic radiation reflected by operating unit, with a reference value signal
WO2017194540A1 (en) 2016-05-09 2017-11-16 Technische Universität Dresden Measuring device and method for sensing different gases and gas concentrations
DE102016108545B4 (en) 2016-05-09 2021-02-04 Lnfrasolid Gmbh NDIR gas sensor and its calibration procedure
DE102016108544A1 (en) 2016-05-09 2017-11-09 Technische Universität Dresden Measuring device and method for detecting different gases and gas concentrations

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4320297A (en) * 1979-11-29 1982-03-16 Beckman Instruments, Inc. Split detector
EP0421304A1 (en) * 1989-09-30 1991-04-10 Horiba, Ltd. Infrared ray detector
EP0550396A2 (en) * 1992-01-03 1993-07-07 Artema Medical Ab Device for gas analysis
EP0307625B1 (en) * 1987-09-15 1994-04-20 Engström Medical Ab Optical gas analyzer
DE29602282U1 (en) 1996-02-10 1996-06-20 Wiegleb Gerhard Prof Dr Infrared gas sensor
DE19604167A1 (en) 1996-02-06 1997-08-07 Gerhard Prof Dr Wiegleb Sensor unit detecting gas concns. by selective absorption infra-red radiation
US6277081B1 (en) * 1999-05-18 2001-08-21 Invivo Research, Inc. Anesthetic gas detection apparatus
DE10140998C2 (en) * 2001-08-21 2003-07-17 Draeger Medical Ag Method for identification and partial pressure determination of two gases in an unknown anesthetic gas mixture

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4320297A (en) * 1979-11-29 1982-03-16 Beckman Instruments, Inc. Split detector
EP0307625B1 (en) * 1987-09-15 1994-04-20 Engström Medical Ab Optical gas analyzer
EP0421304A1 (en) * 1989-09-30 1991-04-10 Horiba, Ltd. Infrared ray detector
EP0550396A2 (en) * 1992-01-03 1993-07-07 Artema Medical Ab Device for gas analysis
DE19604167A1 (en) 1996-02-06 1997-08-07 Gerhard Prof Dr Wiegleb Sensor unit detecting gas concns. by selective absorption infra-red radiation
DE29602282U1 (en) 1996-02-10 1996-06-20 Wiegleb Gerhard Prof Dr Infrared gas sensor
US6277081B1 (en) * 1999-05-18 2001-08-21 Invivo Research, Inc. Anesthetic gas detection apparatus
DE10140998C2 (en) * 2001-08-21 2003-07-17 Draeger Medical Ag Method for identification and partial pressure determination of two gases in an unknown anesthetic gas mixture

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015055743A1 (en) 2013-10-15 2015-04-23 Cork Institute Of Technology System and method for determining the level of carbon dioxide dissolved in a liquid in a sealed container

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008005572B4 (en) 2011-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005032722B3 (en) Measuring presence and/or concentration of analyte using gas sensor, by comparing first recorded value with threshold and triggering alarm if threshold is exceeded
DE102013008425B3 (en) Method for detecting sensor toxication in portable gas analyzer us test station, involves inserting gas measuring device in test module of test station, and identifying type of gas sensor of gas measuring device by detection device
DE102014010712A1 (en) "Gas sensor arrangement for measuring a target gas concentration"
DE102006019705B3 (en) Time-discrete measurands processing method for use in gas sensor arrangement, involves filtering two measurands for producing time-discrete output values that are recordable in their time response by exponential function
DE102008005572B4 (en) Measurement method and gas sensor for simultaneous detection of the concentration of two different gases
EP2307876A1 (en) Method for detection of gases by laser spectroscopy, and gas sensor
DE102009026744B4 (en) Procedure for leak testing of components
DE102014112723A1 (en) A method of distinguishing an arc from a luminous gas containing at least metal vapor
EP4004530B1 (en) Flame monitoring in flash point determination or fire point determination
DE3240559C2 (en) Process for the continuous measurement of the mass of aerosol particles in gaseous samples and device for carrying out the process
EP2748589B1 (en) Method for determining the purity of a refrigerant
DE102016007825A1 (en) Method and device for monitoring the quality of gaseous media
DE102013201459A1 (en) Method for measuring concentration of gas component in measurement gas, involves detecting intensity light of laser diode after irradiating gas, where current intensity of burst signal corresponds to current value of current-time function
DE102014010713A1 (en) "Gas sensor arrangement for measuring a target gas concentration"
WO2013135611A2 (en) Apparatus and method for measuring a target gas
DE102016108267B4 (en) Device and method for determining a concentration of at least one gas component of a gas mixture
DE102016108545B4 (en) NDIR gas sensor and its calibration procedure
DE3118522A1 (en) Method of monitoring the serviceability of an oxygen probe
EP3612833A1 (en) Compact measuring appliance and method for detecting hydrocarbons
EP2581890B1 (en) Method for decreasing the possibility of a fire alarm producing a false alarm
DE102009028282A1 (en) Detection device for a test facility
EP3816609A1 (en) Method and device for remote detection of a target gas
DE10304459B4 (en) Gas sensor for monitoring oil-cooled transformers
DE102009008624A1 (en) Arrangement for carrying out spectroscopic methods and use in spectroscopic methods
EP3771900A1 (en) Method for determining a gas concentration and measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110830

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01N0021350000

Ipc: G01N0021350400