DE102010056137B4 - Optische Gasanalysatoreinrichtung mit Mitteln zum Kalibrieren des Frequenzspektrums - Google Patents

Optische Gasanalysatoreinrichtung mit Mitteln zum Kalibrieren des Frequenzspektrums Download PDF

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Abstract

Optische Gasanalysatoreinrichtung, umfassend mindestens eine in einer rohrförmigen Messküvette (3) ausgebildete messgasdurchströmte Messkammer (2), welche eine eingangsseitig angeordnete Strahlungsquelle (1) längs durchleuchtet, deren durch Absorptionsverluste abgeschwächter Lichtstrahl mindestens ein ausgangsseitig angeordneter Detektor (7) zur Gaskonzentrationsanalyse erfasst, wobei Mittel zum Kalibrieren des Messgangs anhand eines Referenzspektrums vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Kalibrieren mindestens eine Polymerfolie anstelle der Messküvette (3) in den Messgang einsetzbar ist, welche eine Vielzahl von starken Absorptionen über den gesamten Wellenlängenbereich des Messspektrums erzeugt, um Abschwächungen (A1 ... An) hervorzurufen, die in der jeweiligen spektralen Lage denjenigen des gasförmigen Messmediums in ausreichender Konzentration entsprechen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine optische Gasanalysatoreinrichtung, umfassend mindestens eine in einer rohrförmigen Messküvette ausgebildeten messgasdurchströmten Messkammer, welche eine eingangsseitig angeordnete Strahlungsquelle längs durchleuchtet, deren durch Absorptionsverluste abgeschwächter Lichtstrahl mindestens ein ausgangsseitig angeordneter Detektor zur Gaskonzentrationsanalyse erfasst, wobei Mittel zum Kalibrieren des Messgangs anhand eines Referenzspektrums vorgesehen sind.
  • Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich auf industrielle Anwendungen, bei denen die Konzentration eines Gases in einem Gasgemisch festgestellt werden soll. Hierbei wird die Gaskonzentration mittels Absorption von elektromagnetischer Strahlung vermessen. Die hier interessierende optische Gasanalysatoreinrichtung arbeitet vorzugsweise nach dem Prinzip der ultravioletten Resonanz-Absorptions-Spektroskopie für Stickoxidanalyse, kann jedoch auch nach dem Messprinzip der nicht dispersiven Ultraviolettabsorption für die Gaskonzentrationsermittlung von Schwefeldioxid oder Stickstoffdioxid im bevorzugten ultravioletten Spektralbereich von 200 bis 600 Nanometern zum Einsatz kommen. Daneben ist es auch denkbar, die vorliegende Erfindung auf Infrarot-Photometer anzuwenden, welche nach dem Messprinzip der nicht-dispersiven Infrarotabsorption im Wellenbereich von 2,5 bis 8 Mikrometern arbeiten.
  • Die Strahlungsabsorption als solche ist dabei ein Maß für die Konzentration des die Absorption bewerkstelligenden zu messenden Messmediums oder einer Komponente hiervon. Hierzu durchströmt das Messmedium die Messkammer der Länge nach, wobei stirnseitig der meist zylinderförmig ausgebildeten Messkammer Fensteröffnungen für den photometrischen Messgang des Lichtstrahls vorgesehen sind.
  • Zur genauen Einstellung des Nullpunktes und der Empfindlichkeit einer optischen Gasanalysatoreinrichtung wird üblicherweise ein sogenanntes Nullgas oder ein Prüfgas bekannter Konzentration verwendet, welches während der Kalibrierung den Messraum durchströmt. Infolgedessen stellt sich an der Detektoreinheit ein Messwert ein, welcher zur Kalibrierung mit dem erwarteten Sollwert in Übereinstimmung gebracht wird. Durch dieses Verfahren kann eine weitgehend exakte Empfindlichkeitseinstellung vorgenommen werden, welche eine beispielsweise durch Änderungen im Transmissionsverhalten hervorgerufene Drift beseitigt. Nur so kann auf Dauer die Zuverlässigkeit des Messergebnisses sichergestellt werden. Bei einfach handhabbaren Gaskomponenten, wie Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid, lässt sich diese Vorgehensweise einfach durchführen; in der Regel ist eine Gasanalysatoreinrichtung für andere Gase, wie Stickoxide, Salzsäure, Wasserdampf, schwieriger zu kalibrieren.
  • Der generelle Vorteil optischer Gasanalysatoreinrichtungen ist andererseits, dass viele Gaskomponenten gleichzeitig gemessen werden können. Somit eignen sich solche Geräte insbesondere auch zur Emissionsmessung. Üblicherweise erfolgt regelmäßig eine Überprüfung der Gasanalysatoreinrichtung. Die Überprüfung der Kalibrierdaten erfolgt dabei in der Praxis in zwei Schritten. In kurzen Abständen, meist täglich, wird eine regelmäßige Aufnahme eines Referenzspektrums mit Nullgas, beispielsweise Umgebungsluft, durchgeführt. Mit diesem Referenzspektrum werden Änderungen im Transmissionsverhalten des Messsystems kompensiert. Änderungen im Transmissionsverhalten können beispielsweise durch Änderungen der Strahlungsquelle oder des Detektors oder auch durch Verschmutzungen der Messkammer verursacht werden. Die Kompensation des Nullpunktes erfolgt wellenlängenabhängig, damit gleichzeitig für alle Komponenten der Nullpunkt korrigiert wird.
  • In einem weiteren, üblicherweise wöchentlich bis jährlich durchzuführenden Schritt erfolgt eine regelmäßige Überprüfung und gegebenenfalls auch Kalibrierung der Referenzpunkte für alle Komponenten mit einem Prüfgas. Einfach handhabbare Gase können ohne zusätzliche Hilfsmittel mit Prüfgasen in Prüfgasflaschen kalibriert werden. Anstelle von Prüfgasflaschen werden bei schwierig handhabbaren Gasen Prüfgasgeneratoren eingesetzt, die recht aufwändig aufgebaut sind und sich an manchen Einsatzorten von Gasanalysatoreinrichtungen schwierig betreiben lassen.
  • Aus der DE 35 22 949 A1 geht eine optische Gasanalysatoreinrichtung hervor, deren Kalibrierung mittels Prüfgas erfolgt. Die nach dem NDIR-Verfahren arbeitende Gasanalysatoreinrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Strahlungsquelle für infrarotes Licht, die durch das eine stirnseitige Fenster einer die Messkammer umfassende Messküvette und durch das andere stirnseitige Fenster in eine parallel angeordnete Vergleichsküvette fällt. Die Messküvette wird von dem Messgas durchströmt, wozu hieran ein Einlass- und eine Auslassstutzen vorgesehen ist. Die Messküvette ist von der Vergleichsküvette räumlich getrennt, so dass die Gasanalysatoreinrichtung zwei Strahlengänge besitzt. Die in die Messküvette und in die Vergleichsküvette eintretenden Lichtstrahlen werden durch ein rotierendes Unterbrecherrad gegenphasig moduliert. Der Messstrahl verlässt die Messküvette durch ein ausgangsseitiges Fenster und der Vergleichsstrahl tritt durch ein benachbart hierzu angeordnetes anderes ausgangsseitiges Fenster aus. Messstrahl und Vergleichsstrahl werden von einem optopneumatischen Detektor aufgenommen. Die Vorderseite des Detektors ist mit Hilfe eines infrarotdurchlässigen Fensters abgeschlossen.
  • Da die Gasanalysatoreinrichtung auch nach längerer Zeit zuverlässige Messwerte liefern muss, hat eine Nachjustierung im Sinne einer Kalibrierung zu erfolgen. Dies geschieht mit Hilfe einer Justiervorrichtung, welche eine Schienenanordnung aufweist, die zwei Paar Eichküvetten aufnimmt. Während ein Paar Eichküvetten vollständig mit Inertgas gefüllt ist, ist beim anderen Paar Eichküvetten eine Eichküvette mit Inertgas gefüllt, während die andere Eichküvette dieses Paares mit der Messkomponente gefüllt ist. Soll mit Hilfe der Gasanalysatoreinrichtung Kohlendioxid analysiert werden, so ist die Eichküvette mit Kohlendioxid angefüllt. Die besagte Schienenanordnung lässt sich hin und her bewegen. In der Endlage befinden sich die zwei mit Inertgas gefüllten Eichküvetten im Messgang. In dieser Stellung wird der Nullpunkt kalibriert. Ist die Schienenanordnung in der anderen Endlage, befindet sich das andere Paar ungleicher Messküvetten im Messgang. Hiermit kann der Endpunkt oder die Empfindlichkeit der Messanordnung justiert werden. Diese Lösung zum Kalibrieren des Messgangs eignet sich insbesondere für bereinigte kohlendioxidfreie und wasserdampffreie Prüfgase. Die technichen Mittel zum Kalibrieren des Messgangs, insbesondere die verschiedenen Messküvetten, erscheinen jedoch recht aufwändig.
  • Aus der DE 10 2007 065 345 B3 geht eine andere Gasanalysatoreinrichtung hervor, die nach der FTIR-Spektroskopie funktioniert. Ausgehend von einer Strahlungsquelle wird mittels eines ersten optischen Systems ein paralleles Strahlenbündel durch Aufweitung erzeugt, das auf einen halbdurchlässigen Spiegel als Strahlenteiler fällt. Ein Teil des Lichtes mit fester Wellenlänge und Frequenzlage, also monochromatisch und kohärent, fällt nun auf einen feststehenden Spiegel und wird dort reflektiert. Das andere Teillichtbündel passiert den halbdurchlässigen Spiegel geradlinig und wird von einem beweglichen rückwärtigen Spiegel zurück reflektiert in Richtung des halbdurchlässigen Spiegels, wo nun die beiden Lichtteilstrahlen miteinander interferieren. Die Interferenz wird hierbei kontrollierbar gesteuert über die Verstellung des rückwärtigen Spiegels entlang der optischen Achse. Von dort aus durchstrahlt das interferierte Licht eine Messküvette, durch die Messgas geleitet wird. Mittels des Interferometers wird eine sehr exakte Durchstimmung der effektiven Frequenzlage des die Messküvette und damit das Messgas treffenden Lichtbündels erreicht. So kann am Detektor ein komplexes Spektrum erfasst werden, und nicht nur die Absorptionsrate bei einer festen Frequenz. Um den Detektor optisch auszuleuchten, wird über ein zweites optisches System das aufgeteilte Lichtbündel wieder fokussiert, und zwar auf die Dimension des Detektors.
  • Um das Messsystem zu kalibrieren, kann entweder Kalibriergas durch die Messküvette geleitet werden, um nach dem Kalibrierschritt durch Ventilumsteuerung wieder das Messgas einzuleiten. Alternativ hierzu wird vorgeschlagen, das Kalibriergas mit Hilfe von Kalibrierküvetten wahlweise in dem Messgang vor dem Detektor einzuschränken, und zwar so lange, bis die Kalibrierung oder Validierung dauert. Danach wird die Kalibrierküvette wieder aus dem Strahlengang herausgeschwenkt. Die Kalibrierküvette ist mit einem das Spektrum des Messgases repräsentierenden Ersatzgas oder Ersatzgasgemisch gefüllt. So werden über den Spektralbereich als Repräsentanten Schwefeldioxid, Kohlendioxid oder dergleichen verwendet, anstatt der schwieriger zu handhabenden Gaskomponenten Salzsäure, Wasserdampf und dergleichen. Die Validierung oder Kalibrierung der Referenzpunkte einer Gasanalysatoreinrichtung kann, insbesondere wenn dies die besagten schwierig handhabbaren Gase betrifft, nur mit einem hohen technischen und zeitlichen Aufwand durchgeführt werden. Denn es muss in der Regel zusätzliches technisches Equipment, wie ein Prüfgasgenerator, installiert werden und die schwierig handhabbaren Gase bedürfen einer langen Einstellzeit. Eine Kalibrierung oder Validierung der Referenzpunkte kann deshalb nur durch geschulte Spezialisten durchgeführt werden. Die Referenzpunkte werden deshalb nur in langen Abständen überprüft, also für längere Messintervalle gibt es keine Validierung der Referenzpunkte. Dies führt zu einem erhöhten Risiko einer fehlerhaften Auswertung gemessener Gaskonzentrationen. Auf diese Weise kann auf den Einsatz eines aufwändigen Prüfgenerators bei schwierig handhabbaren Gasen verzichtet werden, allerdings ist es erforderlich, die mit dem Ersatzgas gefüllten Kalibrierküvetten bereitzustellen. An deren Fertigungsprozess sind hohe Qualitätsanforderungen zu stellen, um eine exakte Kalibrierung zu gewährleisten. Weiterhin ist auf die chemische Verträglichkeit der Gase untereinander und mit den Materialien der Kalibrierküvetten zu achten. Weiterhin besteht die Notwendigkeit, die Kalibrierküvetten mit einem sehr hohen Partialdruck zu befüllen, um ein Produkt Konzentration mal Absorptionsweglänge zu erreichen, das dem in der Langwegzelle eines FTIR-Spektrometers entspricht. Es ist ferner aus der US Patentschrift 3,825,756 bekannt, eine optische Gasanalysatoreinrichtung mit Messküvette und allen übrigen oberbegrifflichen Merkmalen auszustatten. Ferner ist daraus bekannt, dass ein optisches Filter anstelle der Messküvette im Strahlengang einsetzbar ist, das aus oberflächenbeschichtetem Germanium besteht. Dies ist relativ aufwändig. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Gasanalysatoreinrichtung zu schaffen, deren Mittel zum Kalibrieren des Messgangs einfach aufgebaut sind und eine exakte Justierung gestatten.
  • Die Aufgabe wird ausgehend von einer optischen Gasanalysatoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass als Mittel zum Kalibrieren des Messganges mindestens eine Polymerfolie anstelle der Messküvette in den Messgang eingesetzt wird, welche eine Vielzahl von starken Absorptionen über den gesamten Wellenlängenbereich des Messspektrums erzeugt, um Abschwächungen hervorzurufen, die in der jeweiligen spektralen Lage denjenigen des gasförmigen Messmediums in großer Konzentration entsprechen.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass vollständig auf Kalibrierküvetten oder noch aufwändigere Prüfgasgeneratoren zum Kalibrieren verzichtet werden kann. Das Kalibrieren oder Validieren erfolgt nicht anhand eines wie auch immer hergestellten Vergleichsgases, sondern anhand eines Festkörpers, der hier als optisches Filter ausgebildet ist, also als eine Art teiltransparente Scheibe.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das spezielle optische Filter mit dem komplexen Absorptionsspektrum aus einer Polystyrolfolie hergestellt ist. Derartige Folien stehen als Massenware in unterschiedlichen Dicken und Durchmessern zur Verfügung. Vorzugsweise kommen Polystyrolfolien einer Dicke im Bereich zwischen 10 Mikrometern bis 100 Mikrometern, ganz vorzugsweise 50 Mikrometern, zur Anwendung. Im infraroten Spektralbereich weisen derartige Folien zahlreiche ausgeprägte Absorptionsbanden auf, die stark mit den Absorptionen von Stickoxiden, Salzsäure, Wasserdampf und dergleichen korrelieren. Gerade diese Gasmoleküle sind mehrheitlich nicht langzeitstabil in einer Kalibrierküvette zu speichern. Hierdurch ist mit dem Einschwenken von Polystyrolfolie in den Messgang eine einfache und zuverlässige Validierungsmöglichkeit für das Messsystem geschaffen.
  • Für den Einsatz bei anderen Wellenlängen oder für andere Gaskomponenten sollten Filtermaterialien beim optischen Filter zur Anwendung kommen, welche aus einer Polymerfolie bestehen, die vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Materialgruppe umfassend:
    • – Polyethylenterephthalat (PET),
    • – Polyvenylfluorid (PVF),
    • – Polypropylen (PP),
    • – Polyethylen (PE),
    • – Polyimiden (PI),
    • – Polyisobutylen (PIB),
    • – Eisphenol A (BPA),
    • – Epichlorohydrin,
    • – Polyacrylat,
    • – Polyamid (PA),
    • – Polycarbonat,
    • – Polychloropren,
    • – Polyisopren,
    • – Polyvinylacetat,
    • – Polyvinylalkohol,
    • – Polyvinylchlorid,
    • – Silikon, und
    • – Styrol-Butadien.
  • Auch spezifisch entwickelte optische Interferenzfilter kommen prinzipiell in Frage, um ein optisches Filter mit starken Absorptionen über den Wellenlängenbereich des Messspektrums zu Kalibrierzwecken zu schaffen.
  • Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass dünne Folien auf einem Substrat fixiert werden. Hierdurch lassen sich diese in ihrer Lage und Ausrichtung zum Messgang stabilisieren. Als Substrat kommt beispielsweise Kalziumfluorid in Frage. Es ist auch denkbar, mehrere Folien hintereinander auf einem gemeinsamen Substrat als Folienträger zu montieren und gleichzeitig in den Messgang einzubringen, um ein Summenspektrum dieser das optische Filter bildenden einzelnen Folien zu erzeugen.
  • So kann das optische Filter aus mehreren einzelnen aneinandergereihten Folien bestehen, die unterschiedliche spektrale Durchlässigkeitskurven aufweisen. Durch eine derartige Kombination lassen sich in einfacher Weise komplexe Absorptionsspektren erzeugen. Es ist auch denkbar, ein aus Folien bestehendes optisches Filter mit einer gasgefüllten Justierküvette herkömmlicher Art zu kombinieren. Diese Alternative kommt insbesondere dann in Frage, wenn es mit Folien nicht möglich ist, die charakteristischen Absorptionsbanden des Messspektrums nachzubilden.
  • Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass zum austauschbaren Einschwenken des optischen Filters anstelle der Messküvette eine Einschwenkeinrichtung verwendet wird, welche seitlich des Messgangs angeordnet ist. Mit einer solchen Einschwenkeinrichtung lässt sich der Austausch von Messküvette gegen das optische Filter präzise und zügig durchführen. Im einfachsten Falle kann die Einschwenkeinrichtung aus einer drehgelagerten Aufnahmetrommel ausgebildet sein, die zu einer Seite das optische Filter und zur anderen Seite die Messküvette trägt. Das Einschwenken an sich kann manuell oder motorgesteuert erfolgen. Letzterenfalls sollte eine Sensorik zur Lagepositionierung des optischen Filters bzw. der Messküvette vorhanden sein.
  • Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Gasanalysatoreinrichtung eine elektronische Auswerteeinheit umfasst, welche nach Einschwenken des optischen Filters anstelle der Messküvette in den Messgang einen Auswertungsalgorithmus zum Kalibrieren des Messsystems anstelle eines Messalgorithmus zur Berechnung der Gaskonzentration ausführt. Der Auswertungsalgorithmus sowie der Messalgorithmus kann dabei in Form von Software in einer mikroprozessorgesteuerten Auswerteeinheit ablaufen. Da sich der Auswertungsalgorithmus vom eigentlichen Messalgorithmus unterscheidet, besteht durch einfachen Algorithmenwechsel die Möglichkeit, innerhalb kurzer Zeit eine hochgenaue Kalibrierung des Messsystems vorzunehmen.
  • Die erfindungsgemäße optische Gasanalysatoreinrichtung eignet sich für die Gasanalyse auf Basis der FTIR-, NDUV- oder NDIR-Spektroskopie und ist insoweit universell zur Gasanalyse einsetzbar.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer optischen Gasanalysatoreinrichtung mit einem speziellen optischen Filter als Mittel zum Kalibrieren des Messgangs,
  • 2A eine erste Ausführungsform des optischen Filters,
  • 2B eine zweite Ausführungsform des optischen Filters,
  • 2C eine dritte Ausführungsform des optischen Filters, und
  • 3 eine graphische Darstellung der Transmission eines optischen Filters über den Wellenlängenbereich.
  • Gemäß 1 besteht die in diesem Ausführungsbeispiel als NDIR-Spektrometer ausgeführte Gasanalysatoreinrichtung aus einer optischen Strahlungsquelle 1 für infrarotes Licht, das eine Messkammer 2 der Länge nach durchleuchtet, welche von einer Messküvette 3 ausgebildet ist. Die Messküvette 3 weist einen Eingang 4 für einströmendes Messgas sowie einen Ausgang 5 für ausströmendes Messgas auf.
  • Die in die Messküvette 3 eintretenden infraroten Lichtstrahlen werden durch ein zwischen der Strahlungsquelle 1 und der Messküvette 3 angeordnetes Vorfilter 6 geleitet. Innerhalb der Messkammer 2 erfährt der Lichtstrahl durch Absorptionsverluste eine Abschwächung, welche von einem ausgangsseitig der Messküvette 3 angeordneten optischen Detektor 7 erfasst werden. Der Detektor 7 liefert ein dem Messwert entsprechendes elektrisches Signal, das eingangsseitig einer elektronischen Auswerteeinheit 8 zur Verfügung gestellt wird. Die elektronische Auswerteeinheit 8 wertet das Messsignal mit Hilfe eines implementierten Messalgorithmus zur Berechnung der Gaskonzentration aus. Der so ermittelte Gaskonzentrationswert kann auf herkömmliche Weise ausgegeben werden.
  • Die optische Gasanalysatoreinrichtung umfasst weiterhin eine Einschwenkeinrichtung 9, die hier nach einer Art Schlittenanordnung ausgebildet ist und zum austauschbaren Einschwenken eines optischen Filters 10 anstelle der Messküvette 3 dient. Die Einschwenkeinrichtung 9 ist zu diesem Zweck bei diesem Ausführungsbeispiel manuell betätigbar, um den beschriebenen Wechsel zwischen Messküvette 3 und optischem Filter 10 herbeizuführen.
  • Gemäß 2A besteht das optische Filter 10 aus einer einzigen Polystyrolfolie 11, mit einer Dicke von 50 Mikrometern. Zur Stabilisation der Polystyrolfolie 11 bezüglich des durch die Strichpunktlinie angedeuteten Messgangs ist ein vollständig IR-durchlässiges Substrat 12 vorgesehen, auf welchem die Polystyrolfolie 11 fixiert ist. Weiterhin ist das optische Filter 10 von einem Haltering 13 aus Metall umgeben, welcher die mechanische Verbindung zur – nicht weiter dargestellten – Einschwenkeinrichtung 9 herstellt.
  • Nach dem in der 2B gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das optische Filter 10' aus insgesamt drei einzelnen aneinandergereihten Polymerfolien 14a bis 14c, welche hier ebenfalls mit einem Substrat 12 fixiert werden und unterschiedliche spektrale Durchlässigkeitskurven aufweisen, die in Kombination dem gewünschten Messspektrum entsprechen.
  • Gemäß 2C ist ein optisches Filter 10'' aus einer einzigen Folie 15 – vorzugsweise Polystyrolfolie – mit einer herkömmlich gasgefüllten Justierküvette 16 kombiniert, um ein spezielles Messspektrum zu Kalibrierzwecken abzudecken.
  • In der 3 ist das Absorptionsspektrum einer Polystyrolfolie von 50 Mikrometern Dicke als optisches Filter dargestellt, welcher eine Wellenzahl zwischen 600 bis 4.000 1/cm abdeckt. Mit diesem Filtermaterial werden mehrere Abschwächungen A1 bis A8 hervorgerufen, welche in der jeweiligen spektralen Lage denjenigen des gasförmigen Messmediums in hinreichend großer Konzentration entsprechen.
  • Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfassen. So ist es beispielsweise auch möglich, das optische Filter zum Kalibrieren der Gasanalysatoreinrichtung mit einem anderen Filtermaterial zu versehen, sofern hiermit das gewünschte Messspektrum abdeckbar ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Strahlungsquelle
    2
    Messkammer
    3
    Messküvette
    4
    Eingang
    5
    Ausgang
    6
    Vorfilter
    7
    Detektor
    8
    elektronische Auswerteeinheit
    9
    Einschwenkeinrichtung
    10
    optisches Filter
    11
    Polystyrolfolie
    12
    Substrat
    13
    Haltering
    14
    Folien (aneinandergereiht)
    15
    Folie (einzeln)
    16
    Justierküvette
    An
    n-te Abschwächung

Claims (12)

  1. Optische Gasanalysatoreinrichtung, umfassend mindestens eine in einer rohrförmigen Messküvette (3) ausgebildete messgasdurchströmte Messkammer (2), welche eine eingangsseitig angeordnete Strahlungsquelle (1) längs durchleuchtet, deren durch Absorptionsverluste abgeschwächter Lichtstrahl mindestens ein ausgangsseitig angeordneter Detektor (7) zur Gaskonzentrationsanalyse erfasst, wobei Mittel zum Kalibrieren des Messgangs anhand eines Referenzspektrums vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Kalibrieren mindestens eine Polymerfolie anstelle der Messküvette (3) in den Messgang einsetzbar ist, welche eine Vielzahl von starken Absorptionen über den gesamten Wellenlängenbereich des Messspektrums erzeugt, um Abschwächungen (A1 ... An) hervorzurufen, die in der jeweiligen spektralen Lage denjenigen des gasförmigen Messmediums in ausreichender Konzentration entsprechen.
  2. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Kalibrieren aus einer Polystyrolfolie (11) besteht.
  3. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polystyrolfolie eine Dicke im Bereich zwischen 10 Mikrometer bis 100 Mikrometer, vorzugsweise 50 Mikrometer, aufweist.
  4. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Kalibrieren eine Polymerfolie ist, ausgewählt aus einer Materialgruppe, umfassend: Polyethylenterephtalat (PET), Polyvynilfluorid (PVF), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyimiden (PI), Polyisobutylen (PIB), Eisphenol A (BPA), Epichlorohydrin, Polyacrylat, Polyamid (PA), Polycarbonat, Polychloropren, Polyisopren, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Silikon, und Styrol-Butadien.
  5. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Folie bestehende Mittel zum Kalibrieren zur Stabilisierung auf einem Substrat (12) fixiert ist.
  6. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Kalibrieren aus mehreren einzelnen aneinandergereihten Folien (14a bis 14c) besteht, die unterschiedliche spektrale Durchlässigkeitskurven aufweisen.
  7. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Kalibrieren neben mindestens einer Folie (15) mindestens eine gasgefüllte Justierküvette (16) umfasst.
  8. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einschwenkeinrichtung (9) zum austauschbaren Einschwenken des Mittels zum Kalibrieren anstelle der Messküvette (3) seitlich des Messgangs vorgesehen ist.
  9. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Auswerteeinheit (8) vorhanden ist, die nach Einschwenken des Mittels zum Kalibrieren anstelle der Messküvette (3) in den Messgang einen Auswertungsalgorithmus zum Kalibrieren des Messsystems anstelle eines Messalgorithmus zur Berechnung der Gaskonzentrationen ausführt.
  10. Optische Gasanalysatoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasanalyse auf Basis der FTIR-, NDUV- oder NDIR-Spektroskopie stattfindet.
  11. Computerprogrammprodukt für eine Gasanalysatoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche mit einem Auswertungsalgorithmus zum Kalibrieren des Messsystems oder einem Messalgorithmus zur Berechnung der Gaskonzentrationen betreibbar ist, wobei die Routine des Auswertungsalgorithmus und des Messalgorithmus durch entsprechende in einer Software hinterlegte Steuerungsbefehle umgesetzt ist.
  12. Datenträger mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11.
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