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Die Erfindung betrifft einen Photo-Ionisations-Detektor und ein Verfahren zum Detektieren einer ionisierbaren Substanz in einem Gas.
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Ein Photo-Ionisations-Detektor (PID), wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, umfasst eine Messelektrode sowie eine Strahlungsquelle, welche elektromagnetische Strahlung, insbesondere UV-Licht, in eine Messstrecke hinein emittiert. Eine Probe des zu untersuchenden Gases befindet sich in dieser Messstrecke. Die emittierte Strahlung ionisiert Moleküle einer ionisierbaren Substanz, wobei die ionisierbare Substanz sich als Teil eines Gases in der Messstrecke befindet. Die Ionisierung verändert eine elektrische Eigenschaft der Messelektrode. Ein Sensor misst ein Maß für diese veränderbare elektrische Eigenschaft. Auch der erfindungsgemäße PID nutzt dieses Prinzip.
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Unterschiedliche PIDs sind bekannt geworden.
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In
US 10101298 B1 wird ein PID beschrieben, der eine Mess-Anordnung (chamber assembly 400) mit drei Messkammern (chambers 401, 402, and 403) sowie eine Strahlungsquelle (radiation source assembly 407 with UV lamp 408) umfasst, vgl.
4. In jeder Messkammer 401, 402, 403 sind jeweils zwei Elektroden angeordnet. Die Messkammer 401 steht dauerhaft in einer Fluidverbindung mit der Umgebung, und eine Pumpe 409 kann zu untersuchendes Gas durch diese Fluidverbindung hindurch in die Messkammer 401 saugen. Die Messkammern 402 und 403 sind mit jeweils einem Referenzgas gefüllt und von der Umgebung getrennt. Ein Antrieb 406 vermag die Mess-Anordnung 400 zu drehen und dadurch zu bewirken, dass die elektromagnetische Strahlung, welche die Strahlungsquelle 407 emittiert, je nach Rotationsposition der Mess-Anordnung 400 die Messkammer 401 oder die Messkammer 402 oder die Messkammer 403 erreicht. Mithilfe der Messkammern 402 und 403 lässt der PID sich kalibrieren.
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Der PID von
WO 94/27141 A1 umfasst drei Strahlungsquellen in Form von drei gas discharge lamps 11 a, 11b and 11c, vgl.
5. Diese Strahlungsquellen 11 a, 11b, 11c können elektromagnetische Strahlung mit unterschiedlichen Photonen-Energien emittieren. Jeder Strahlungsquelle 11a, 11b, 11c ist jeweils eine Messeinheit mit einer electrode 23a, 23b, 23c, einer mesh electrode 22a, 22b, 22c und einem electrometer 29a, 20 29b, 29c zugeordnet. Das zu untersuchende Gas wird entlang eines Pfads geleitet, der sich zwischen den drei Strahlungsquelle auf der einen Seite und den drei Messeinheiten auf der anderen Seite erstreckt.
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DE 198 28 903 A1 zeigt einen PID 1 mit einer Anode 15 und einer Kathode 3, vgl.
3. Eine Strahlungsquelle in Form einer UV-Lampe 2 emittiert elektromagnetische Strahlung in Richtung des PIDs 1. Zwischen der Strahlungsquelle 2 und dem PID 1 ist ein mechanischer Chopper 10 angeordnet. Ein Motorantrieb 11 dreht den Chopper 10, und dadurch wird das einfallende UV-Licht zyklisch unterbrochen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Photo-Ionisations-Detektor und ein Verfahren bereitzustellen, die eine höhere Zuverlässigkeit als bekannte Photo-Ionisations-Detektoren und Verfahren aufweisen.
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Die Aufgabe wird durch einen Photo-Ionisations-Detektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Photo-Ionisations-Detektors sind, soweit sinnvoll, auch vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt.
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Der erfindungsgemäße Photo-Ionisations-Detektor (PID) und das erfindungsgemäße Verfahren vermögen zu detektieren, ob in einem Gas eine ionisierbare Substanz vorhanden ist oder nicht. Dadurch vermögen der Photo-Ionisations-Detektor und das Verfahren einen Bereich auf das Vorhandensein der ionisierbaren Substanz zu überwachen. Das zu untersuchende Gas (genauer gesagt: eine Gasprobe dieses Gases) kann das Innere des PID erreichen und lässt sich dort von einer Messzelle des PIDs analysieren.
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Der erfindungsgemäße Photo-Ionisations-Detektor umfasst eine Strahlungsquelle. Diese Strahlungsquelle vermag elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Die emittierte elektromagnetische Strahlung vermag eine zu detektierende ionisierbare Substanz zu ionisieren. Unter „Ionisierung“ wird ein Vorgang verstanden, bei dem unter dem Einfluss von elektromagnetischer Strahlung ein Molekül aufgespalten wird, und zwar in mindestens ein elektrisch negativ geladenes Elektron und ein positiv geladenes Ion, nämlich das Molekül ohne das abgespaltene Elektron oder ohne die abgespaltenen Elektronen.
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Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Photo-Ionisations-Detektor (im Folgenden: PID) einen Messzellen-Träger und mindestens zwei verschiedene Messzellen, bevorzugt mindestens drei verschiedene Messzellen. Jede Messzelle ist auf dem Messzellen-Träger montiert, und zwar bevorzugt so, dass die Messzelle sich nicht relativ zum Messzellen-Träger bewegen kann. Daher kann auch eine Messzelle sich nicht relativ zu einer anderen Messzelle auf dem Messzellen-Träger bewegen.
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Jede Messzelle umfasst jeweils eine Messelektrode und bevorzugt jeweils eine Gegenelektrode. Die Messelektrode weist eine messbare elektrische Eigenschaft auf, beispielsweise die Stärke oder die Menge (elektrische Ladung) des durch die Messelektrode fließenden elektrischen Stroms oder eine elektrische Spannung zwischen der Messelektrode und der optionalen Gegenelektrode oder eine elektrische Spannung zwischen zwei Messstellen der Messelektrode oder auch den elektrischen Widerstand der Messelektrode. Eine Ionisierung von ionisierbarer Substanz im Gas verändert diese messbare elektrische Eigenschaft verglichen mit einem Zustand ohne ionisierbarer Substanz. Die messbare elektrische Eigenschaft wird dann verändert, wenn sich ionisierbare Substanz im Inneren des PIDs befindet, verglichen mit einem Zustand ohne ionisierbarer Substanz. Bevorzugt wird die messbare Eigenschaft umso stärker verändert, je größer die Konzentration von ionisierbare Substanz ist.
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Die Messzelle vermag abhängig von der elektrischen Eigenschaft ein Signal zu erzeugen. Dieses erzeugte Signal korreliert mit dem Vorhandensein und optional mit der Konzentration von ionisierbarer Substanz in dem Gas.
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Anmerkung: In dem zu untersuchenden Gas können mehrere zu detektierende ionisierbare Substanzen vorhanden sein. Wenn im Folgenden von „dem Vorhandensein“ und „der Konzentration“ von ionisierbarer Substanz die Rede ist, so ist damit das Vorhandensein mindestens einer zu detektierenden ionisierbaren Substanz sowie im Falle von mehreren ionisierbare Substanzen die summierte Konzentration aller zu detektierenden ionisierenden Substanzen gemeint.
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Jeder Messzelle auf dem Messzellen-Träger ist jeweils ein Zustand des PIDs zugeordnet. Diese Zustände unterscheiden sich voneinander. Der PID lässt sich wahlweise in jedem dieser Zustände betreiben. „Wahlweise“ bedeutet: Der PID lässt sich in jedem möglichen Zustand betreiben, der einer Messzelle zugeordnet ist, und zu jedem Zeitpunkt befindet der PID sich in genau einem dieser Zustände oder in einem optionalen Zwischen-Zustand zwischen zwei dieser Zustände oder auch einem optionalen Ruhezustand, also in einem Zustand, der keiner Messzelle zugeordnet ist und in dem keiner Messzelle ein Signal generiert. Falls auf dem Messzellen-Träger N Messzellen (N >= 2) montiert sind, so lässt sich der PID in jedem Zustand von mindestens N verschiedenen möglichen Zuständen betreiben. Dies gilt mindestens dann, wenn der PID und insbesondere alle Messzellen intakt sind.
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Wenn der PID in demjenigen Zustand betrieben wird, der der Messzelle x auf dem Messzellen-Träger zugeordnet ist, so weist der erfindungsgemäße PID die folgenden Eigenschaften auf:
- - Eine Fluidverbindung zwischen der Umgebung und der Messzelle x ist hergestellt. Daher kann das zu untersuchende Gas diese Messzelle x erreichen.
- - Das Gas kann mindestens eine andere Messzelle y mit y # x nicht erreichen, weil diese andere Messzelle y von der Umgebung getrennt ist. Bevorzugt ist jede andere Messzelle y mit y # x von der Umgebung getrennt, sodass das untersuchende Gas ausschließlich die Messzelle x erreichen kann.
- - Außerdem erreicht in diesem Zustand wenigstens ein Teil der elektromagnetischen Strahlung, welche die Strahlungsquelle emittiert, die Messzelle x. Bevorzugt erreicht mindestens die Hälfte, besonders bevorzugt mindestens drei Viertel, der Energie der emittierten elektromagnetischen Strahlung die Messzelle x. Möglich ist auch, dass die emittierte elektromagnetische Strahlung ausschließlich die Messzelle x erreicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter Verwendung eines erfindungsgemäßen PIDs durchgeführt und umfasst die folgenden Schritte: Nacheinander werden wenigstens zwei verschiedene Zustände hergestellt, wobei jeder Zustand jeweils einer Messzelle zugeordnet ist. Bevorzugt werden nacheinander N verschiedene Zustände hergestellt, wobei auf dem Messzellen-Träger N Messzellen montiert sind und jeder Zustand jeweils einer Messzelle auf dem Messzellen-Träger zugeordnet ist.
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Der Schritt, dass der PID in demjenigen Zustand betrieben wird, der der Messzelle x zugeordnet ist, umfasst die folgenden Schritte:
- - Das zu untersuchende Gas erreicht die Messzelle x. Bevorzugt erreicht das Gas nur die Messzelle x und keine andere Messzelle auf dem Messzellen-Träger.
- - Die Strahlungsquelle emittiert elektromagnetische Strahlung. Wenigstens ein Teil der emittierten elektromagnetischen Strahlung erreicht ebenfalls die Messzelle x.
- - Die Strahlungsquelle emittiert ionisierende elektromagnetische Strahlung auf den Messzellen-Träger zu.
- - Die Ionisierung einer ionisierbaren Substanz im Gas verändert die messbare elektrische Eigenschaft der Messzelle x verglichen mit einem Zustand ohne ionisierbarer Substanz, weil die Messzelle x in einer Fluidverbindung mit der Umgebung steht und daher von dem zu untersuchenden Gas erreicht wird.
- - Die Messzelle x erzeugt ein Signal, und zwar abhängig von der elektrischen Eigenschaft der Messelektrode der Messzelle x. Das Signal korreliert mit dem Vorhandensein und optional mit der Konzentration von ionisierbarer Substanz im Gas.
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Erfindungsgemäß umfasst der PID mindestens zwei Messzellen, aber nur eine Strahlungsquelle. In jedem Zustand, der einer Messzelle auf dem Messzellen-Träger zugeordnet ist, wird dieselbe Strahlungsquelle verwendet und emittiert elektromagnetische Strahlung auf den Messzellen-Träger zu. Jeder Messzelle ist erfindungsgemäß jeweils ein Zustand zugeordnet, in dem der PID sich betreiben lässt und bei dem das untersuchende Gas und die emittierte elektromagnetische Strahlung diese Messzelle erreichen können.
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Der erfindungsgemäße PID und das erfindungsgemäße Verfahren führen insbesondere zu folgenden Vorteilen:
- - Der erfindungsgemäße PID umfasst wenigstens zwei Messzellen. Jede dieser wenigstens zwei Messzellen steht dann, wenn der PID im zugeordneten Zustand betrieben wird, in einer Fluidverbindung mit der Umgebung stehen. In vielen Fällen ist die Lebensdauer einer Messzelle geringer als die Lebensdauer der Strahlungsquelle und der sonstigen Bestandteile des PIDs. Die Erfindung erhöht also die Lebensdauer eines erfindungsgemäßen PIDs verglichen mit einem PID, der nur eine einzige Messzelle umfasst. In vielen Fällen ist es dann, wenn eine Messzelle des erfindungsgemäßen PIDs ausgefallen ist, möglich, den PID mit der oder jeder noch intakten Messzelle weiter zu benutzen. Dank der Erfindung ist es insbesondere zwar möglich, aber nicht erforderlich, eine defekte Messzelle sofort auszutauschen, um den PID weiterbenutzen zu können, oder gar den gesamten PID auszutauschen.
- - Der erfindungsgemäße PID verbraucht in der Regel nicht oder nicht erheblich mehr elektrische Energie als ein PID mit nur einer Messzelle. Der größte elektrische Verbraucher eines PIDs ist nämlich in der Regel die Strahlungsquelle. Auch der erfindungsgemäße PID hat nur eine Strahlungsquelle. Die Messzellen lassen sich als passive elektrische Bauteile realisieren, welche keine elektrische Energie verbrauchen.
- - Weil auch der erfindungsgemäße PID bevorzugt nur eine Strahlungsquelle aufweist, aber nicht mehrere Strahlungsquellen, braucht auch nur eine Strahlungsquelle justiert und kalibriert und überwacht zu werden. Häufig erfordern außerdem mehrere Strahlungsquellen mehr Platz und mehr elektrische Energie als nur eine einzige. In manchen Fällen führen mehrere Strahlungsquelle dazu, dass mehr Wärmeenergie erzeugt wird. Ein PID mit mehreren Strahlungsquellen hat oft ein höheres Gewicht.
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Der erfindungsgemäße PID ist wie folgt ausgestaltet: Wenn der PID in demjenigen Zustand betrieben wird, der einer Messzelle x zugeordnet ist, so erreicht die emittierte elektromagnetische Strahlung diese Messzelle x. Bevorzugt erreicht - gemessen nach Strahlungsenergie - mindestens die Hälfte der elektromagnetischen Strahlung die Messzelle x, besonders bevorzugt mindestens drei Viertel. Bevorzugt ist die Mittelachse eines Feldes der emittierten elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise die Mittelachse eines Strahlungskegel, auf die Messzelle x gerichtet. Idealerweise erreicht die gesamte elektromagnetische Strahlung die Messzelle x, insbesondere weil die emittierte elektrische Strahlung auf diese Messzelle x gebündelt wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist jeder Messzelle jeweils ein Konzentrations-Bereich zugeordnet. Dieser Konzentrations-Bereich umfasst eine untere Schranke und eine obere Schranke. Falls die Konzentration von ionisierbarer Substanz im Gas innerhalb dieses Konzentrations-Bereichs liegt, so vermag die Messzelle ein Signal zu erzeugen, welches wenigstens die Informationen umfasst, ob die Konzentration von ionisierbarer Substanz im zugeordneten Konzentrations-Bereich liegt oder nicht. Bevorzugt umfasst dann, wenn die Konzentration im zugeordneten Konzentrations-Bereich liegt, das Signal zusätzlich eine Information über die gemessene Konzentration. Bevorzugt vermag die Messzelle dann, wenn die Konzentration oberhalb der oberen Schranke liegt, ein Signal zu erzeugen, welches die Informationen umfasst, dass ionisierbare Substanz mit einer Konzentration vorliegt, die gleich oder oberhalb der oberen Schranke ist. Falls die Konzentration unterhalb des zugeordneten Konzentrations-Bereichs liegt oder überhaupt keine ionisierbare Substanz vorliegt, so vermag die Messzelle nicht notwendigerweise ein zuverlässiges Signale zu erzeugen. In der Regel vermag die Messzelle dann, wenn die Konzentration unterhalb der unteren Schranke liegt, nicht zu unterscheiden, ob das zu untersuchende Gas überhaupt ionisierbare Substanz umfasst oder nicht.
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Möglich ist, dass allen Messzellen derselbe Konzentrations-Bereich zugeordnet ist. Auch dann werden die oben beschriebenen Vorteile der Erfindung erzielt.
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In einer bevorzugten Fortbildung dieser Ausgestaltung unterscheiden sich hingegen mindestens zwei Konzentrations-Bereiche der mehreren Messzellen des PIDs voneinander. Die beiden oder mindestens zwei Konzentrations-Bereiche können sich überlappen oder zueinander disjunkt sein. Diese Ausgestaltung führt in vielen Fällen dazu, dass der erfindungsgemäße Photo-Ionisations-Detektor die Konzentration von ionisierbarer Substanz in einem relativ großen Bereich zu messen vermag, nämlich dann, wenn die Konzentration in mindestens einen zugeordneten Konzentrations-Bereich fällt. In vielen Fällen ist es technisch nicht möglich, eine einzelne Messzelle bereitzustellen, welche die Konzentration in einem so großen Bereich wie der PID gemäß der Fortbildung mit unterschiedlichen Konzentrations-Bereichen ausreichend zuverlässig zu messen vermag.
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Die Fortbildung mit den mindestens zwei unterschiedlichen Konzentrations-Bereichen ermöglicht es in manchen Fällen, automatisch einen Fehler des PIDs zu detektieren, nämlich eine defekte Messzelle. Bei zwei unterschiedlichen Konzentrations-Bereichen ist meist die untere Schranke eines ersten Konzentrations-Bereichs kleiner als die untere Schranke eines zweiten Konzentrations-Bereichs. Der erste Konzentrations-Bereich ist einer ersten Messzelle auf dem Messzellen-Träger zugeordnet, der zweite Konzentrations-Bereich einer zweiten Messzelle. Die intakte erste Messzelle detektiert das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz, wenn die Konzentrationen oberhalb der kleineren unteren Schranke liegt, die intakte zweite Messzelle dann, wenn die Konzentration oberhalb der größeren unteren Schranke liegt. Falls die erste Messzelle, also die mit dem kleineren Konzentrations-Bereich, das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz detektiert, die zweite Messzelle hingegen nicht, so liegt ein Fehler vor. In der Regel ist die zweite Messzelle defekt.
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Möglich ist auch, dass die obere Schranke des ersten Konzentrations-Bereichs kleiner als die obere Schranke des zweiten Konzentrations-Bereichs ist, die unteren Schranken aber gleich sind. Auch in diesem Fall liegt ein Fehler vor, wenn die erste Messzelle das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz detektiert, die zweite Messzelle hingegen nicht
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Erfindungsgemäß steht während eines Einsatzes stets mindestens eine Messzelle auf dem Messzellen-Träger in einer Fluidverbindung mit der Umgebung, und das zu untersuchende Gas kann daher mindestens eine Messzelle erreichen - möglicherweise außer einem Zwischen-Zeitraum, in dem der PID von einem Zustand in einen anderen Zustand überführt wird, und dann, wenn der PID in einem Ruhezustand ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung steht während eines Einsatzes stets genau eine (eine und nur eine) Messzelle in einer Fluidverbindung mit der Umgebung, während die oder jede andere Messzelle von der Umgebung getrennt ist und daher das Gas aus der Umgebung nicht diese andere Messzelle erreichen kann. Diese Wirkung wird bevorzugt wie folgt erzielt: Der PID umfasst ein Gehäuse mit mindestens einer Öffnung im Gehäuse. Zu untersuchendes Gas in der Umgebung kann nur durch die oder mindestens eine Öffnung im Gehäuse hindurch eine Messzelle des PIDs erreichen. Anmerkung: Möglich ist, dass in einer relativ kurzen Zeitspanne während des Einsatzes keine Messzelle in einer Fluidverbindung steht, nämlich bei einem Wechsel von einer aktiven Messzelle zu einer anderen aktiven Messzelle. Wenn der PID nicht benutzt wird, so sind bevorzugt alle Messzellen von der Umgebung getrennt.
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Mit anderen Worten: Falls der PID in demjenigen Zustand betrieben wird, welcher der Messzelle x zugeordnet ist, so ist eine Fluidverbindung zwischen der Umgebung und der Messzelle x hergestellt, wobei diese Fluidverbindung durch die oder eine Öffnung im Gehäuse hindurch führt. Das Gehäuse trennt mindestens eine andere, bevorzugt jede andere Messzelle y (y # x) von der Umgebung ab, sodass das Gas aus der Umgebung keine andere Messzelle y erreichen kann.
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Möglich ist, dass das Gehäuse eine einzige Öffnung umfasst, wobei Gas aus der Umgebung durch diese Öffnung hindurch in das Innere des Gehäuses gelangen kann. Jede Fluidverbindung zwischen der Umgebung und einer Messzelle auf dem Messzellen-Träger führt durch dieselbe Öffnung. Möglich ist auch, dass das Gehäuse mehrere Öffnungen umfasst, beispielsweise jeweils eine Öffnung pro Messzelle auf dem Messzellen-Träger.
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Die Ausgestaltung, dass während eines Einsatzes genau eine Messzelle in einer Fluidverbindung mit der Umgebung steht, erhöht weiter die Lebensdauer des erfindungsgemäßen PIDs verglichen mit einem PID, der nur eine Messzelle umfasst oder bei dem jede Messzelle dauerhaft in einer Fluidverbindung mit der Umgebung steht. Zu jedem Zeitpunkt während eines Einsatzes können nämlich Dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung Schadgase und Partikel nur genau eine Messzelle erreichen. Ablagerungen können sich nur auf derjenigen Messstelle bilden, die aktuell in einer Fluidverbindung mit der Umgebung steht.
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Die Ausgestaltung, dass zu jedem Zeitpunkt während eines Einsatzes genau eine Messzelle in einer Fluidverbindung mit der Umgebung steht, lässt sich sowohl dann anwenden, wenn jeder Messzelle der gleiche Konzentrations-Bereich zugeordnet ist, als auch dann, wenn den Messzellen insgesamt mindestens zwei unterschiedliche Konzentrations-Bereiche zugeordnet sind.
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Das erfindungsgemäße Merkmal, dass zu jedem Zeitpunkt während eines Einsatzes mindestens eine, bevorzugt genau eine Messzelle in einer Fluidverbindung mit der Umgebung steht und mindestens eine andere, bevorzugt jede andere Messzelle von der Umgebung getrennt ist, ermöglicht den nachfolgend beschriebenen zeitgesteuerten automatisierten Betrieb des PIDs.
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Eine Abfolge von Zeitpunkten ist vorgegeben, beispielsweise eine äquidistante Abfolge. Zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Zeitpunkten dieser Abfolge wird der PID in demselben Zustand betrieben, wobei dieser Zustand einer Messzelle zugeordnet ist. Im Zeitraum zwischen diesen beiden Zeitpunkten steht daher durchgehend dieselbe Messzelle in einer Fluidverbindung mit der Umgebung, sodass ein zu untersuchendes Gas diese Messzelle erreichen kann. Wenigstens ein Teil der emittierten elektromagnetischen Strahlung erreicht dieselbe Messzelle. Die oder mindestens eine, bevorzugt jede weitere Messzelle ist von der Umgebung getrennt. An jedem Zeitpunkt der Abfolge wird der Zustand des PIDs verändert. Hierbei wird bewirkt, dass nicht mehr diese, sondern eine andere Messzelle in Fluidverbindung mit der Umgebung steht. Die elektromagnetische Strahlung erreicht diese andere Messzelle. Um den Zustand des PIDs zu verändern, werden der Messzellen-Träger und / oder eine Öffnung des PIDs relativ zum Gehäuse entsprechend bewegt. Diese Ausgestaltung führt in vielen Fällen zu einer relativ gleichmäßigen Belastung der Messzellen über der Zeit und erhöht weiter die Lebensdauer des erfindungsgemäßen PIDs. Möglich, aber dank der Ausgestaltung nicht erforderlich ist, dass ein Benutzer den Schritt auslösen oder bewirken muss, dass der Zustand des PIDs verändert und eine andere Messzelle in einer Fluidverbindung mit der Umgebung steht.
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Erfindungsgemäß sind die Messzellen auf dem Messzellen-Träger montiert. In einer Ausgestaltung lässt sich der Messzellen-Träger mitsamt den Messzellen relativ zur Strahlungsquelle und auch relativ zu einem optionalen Gehäuse des PIDs um eine Drehachse drehen. Jeder Messzelle ist jeweils eine Rotationsposition des Messzellen-Trägers zugeordnet. Bei dieser Ausgestaltung legt jede Rotationsposition jeweils einen Zustand des PIDs fest. Wenn der Messzellen-Träger in derjenigen Rotationsposition ist, die der Messzelle x zugeordnet ist, so ist eine Fluidverbindung zwischen dieser Messzelle x und der Umgebung des PIDs hergestellt. Wenigstens ein Teil der emittierten elektromagnetischen Strahlung erreicht dann die Messzelle x.
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In einer Realisierungsform umfasst der PID ein Gehäuse mit einer einzigen Öffnung. Falls der Messzellen-Träger in derjenigen Rotationsposition ist, die einer Messzelle x zugeordnet ist, so überlappt diese Messzelle x oder ein Kanal zu dieser Messzelle x mit der Öffnung, sodass eine Fluidverbindung zwischen dieser Messzelle und der Umgebung hergestellt ist. Bevorzugt verhindern das Gehäuse und optional der Messzellen-Träger, dass gleichzeitig eine weitere Messzelle y (y#x) in einer Fluidverbindung mit der Umgebung steht.
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Die Ausgestaltung mit dem drehbaren Messzellen-Träger ermöglicht es, dass die übrigen Bestandteile des PIDs, insbesondere die Strahlungsquelle, relativ zu einem Gehäuse des PIDs fest angeordnet sind. Insbesondere sind weder eine bewegliche Öffnung noch ein Verschluss für eine Öffnung erforderlich. Dank des beweglichen Messzellen-Trägers lässt sich jede Messzelle relativ zur Strahlungsquelle in eine Position bewegen, in der die Messzelle in der Strahlungsrichtung der emittierten elektromagnetischen Strahlung liegt. Ausreichend ist, dass die Strahlungsquelle die elektromagnetische Strahlung in einem relativ engen Bündel, beispielsweise mit einem relativ schmalen Kegel, emittiert. Daher reicht für viele Anwendungen eine relativ kleine Strahlungsquelle aus. Eine kleine Strahlungsquelle erfordert weniger Platz, hat oft eine höhere Lebensdauer als eine größere Strahlungsquelle und verbraucht oft weniger elektrische Energie.
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In einer Realisierungsform kann ein Benutzer von außen den Messzellen-Träger um die Drehachse drehen, beispielsweise mithilfe eines Betätigungselements oder weil der Messzellen-Träger über das Gehäuse übersteht. Diese Ausgestaltung erspart einen Antrieb sowie eine Energieversorgung für diesen Antrieb.
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In einer anderen Realisierungsform ist der Messzellen-Träger drehbar mit einer Welle verbunden. Ein ansteuerbarer Stellantrieb vermag die Welle und damit den Messzellen-Träger um die Drehachse zu drehen. Bevorzugt ist die Längsachse der Welle gleich der Drehachse, um welche der Messzellen-Träger drehbar ist, optional parallel zu dieser Drehachse. Der Stellantrieb für den Messzellen-Träger kann vollständig im Inneren des Gehäuses angebracht sein.
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Möglich ist, dass ein Benutzer einen Konzentrations-Bereich vorgibt, der einer Messzelle auf dem Messzellen-Träger zugeordnet ist oder den Konzentrations-Bereich, der einer Messzelle zugeordnet ist, umfasst. Ein signalverarbeitendes Steuergerät des PIDs verarbeitet diese Benutzereingabe und stellt fest, welcher Messzelle der ausgewählte oder umfasste Konzentrations-Bereich zugeordnet ist. Das Steuergerät steuert den Stellantrieb an, und der angesteuerte Stellantrieb dreht den Messzellen-Träger in diejenige Rotationsposition, die dieser Messzelle zugeordnet ist. Möglich ist auch, dass der Benutzer ein Betätigungselement betätigt, und als Reaktion auf die Betätigung dreht der Stellantrieb den Messzellen-Träger in die jeweils nächste Rotationsposition. Möglich ist auch, dass außen auf dem Gehäuse Kennzeichnungen für die Konzentrations-Bereiche angeordnet sind. Der Benutzer kann diese Kennzeichnungen verwenden, um den Messzellen-Träger von Hand zu drehen.
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In einer anderen Ausgestaltung führt der Stellantrieb automatisch mindestens einmal die nachfolgend beschriebene Abfolge durch, beispielsweise nach einer entsprechenden Ansteuerung durch das Steuergerät. Bei der Durchführung dieser Abfolge dreht der Stellantrieb den Messzellen-Träger nacheinander in jede Rotationsposition, die einer Messzelle zugeordnet ist. Dadurch steht nacheinander jede Messzelle auf dem Messzellen-Träger in einer Fluidverbindung mit der Umgebung und kann ein Signal generieren. Bevorzugt sind alle anderen Messzellen von der Umgebung getrennt. Wenigstens ein Teil der elektromagnetischen Strahlung erreicht jeweils diejenige Messzelle, die in einer Fluidverbindung mit der Umgebung steht. Während die Abfolge durchgeführt wird, wird der PID also nacheinander in jedem Zustand betrieben, der einer Messzelle auf dem Messzellen-Träger zugeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung wird insgesamt ein deutlich größerer Konzentrations-Bereich abgedeckt, als wenn nur eine einzige Messzelle verwendet werden würde. Die Durchführung der Abfolge stellt sicher, dass tatsächlich nacheinander jede Messzelle verwendet wird und ein Signal generiert. Die Belastung über der Zeit während des Einsatzes lässt sich relativ gleichmäßig auf die Messzellen verteilen.
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In einer Ausgestaltung wird diese Abfolge als Reaktion auf eine entsprechende Benutzereingabe durchgeführt. Möglich ist auch, dass bei einem Einsatz des PIDs diese Abfolge laufend wiederholt durchgeführt wird, ohne dass hierfür eine Benutzereingabe erforderlich ist. Dadurch lässt sich erreichen, dass alle Messzellen über der Zeit etwa gleichmäßig belastet werden. Möglich ist insbesondere, dass eine Abfolge von Zeitpunkten vorgegeben ist und die Abfolge bei jedem Zeitpunkt erneut automatisch ausgelöst wird.
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In einer Ausgestaltung vermag der erfindungsgemäße PID automatisch das Ereignis zu detektieren, dass eine Messzelle defekt ist, beispielsweise weil ein Kurzschluss festgestellt ist oder die Messzelle das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz nicht detektiert, obwohl eine andere Messzelle ionisierbare Substanz mit geringerer Konzentration detektiert hat. Bevorzugt wird dann, wenn eine defekte Messzelle detektiert worden ist, diese Messzelle von der gerade beschriebenen Abfolge ausgenommen.
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Weiter oben wurde eine Ausgestaltung beschrieben, bei der der Messzellen-Träger um eine Drehachse drehbar ist. Eine alternative Ausgestaltung ermöglicht es, einen relativ zum Gehäuse stationären Messzellen-Träger vorzusehen, insbesondere einen Messzellen-Träger, der fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Möglich ist auch, die nachfolgend beschriebene alternative Ausgestaltung mit einem drehbar gelagerten Messzellen-Träger zu kombinieren.
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Bei dieser alternativen Ausgestaltung umfasst der PID eine Blende mit einer Öffnung. Diese Blende ist um eine Drehachse drehbar. Jeder Messzelle ist jeweils eine Rotationsposition der Blende und damit der Öffnung zugeordnet. Jede Rotationsposition der Blende legt jeweils einen Zustand des PIDs fest. Falls die Blende in derjenigen Rotationsposition ist, die der Messzelle x zugeordnet ist, so stellt die Öffnung in der Blende eine Fluidverbindung zwischen dieser Messzelle x und der Umgebung her. Bevorzugt verhindert die Blende, dass eine weitere Messzelle y (y#x) in eine Fluidverbindung mit der Umgebung kommt oder steht.
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Der erfindungsgemäße PID kann als ein tragbares Gerät mit einer eigenen Spannungsversorgungseinheit ausgestaltet sein. Bevorzugt kann ein Benutzer den PID in einer Hand oder am Körper tragen und ihn in einem Bereich mitführen, der auf die ionisierbare Substanz zu überwachen ist. Der PID kann auch ein stationäres Gerät sein, das mit einem stationären Spannungsversorgungsnetz verbunden oder verbindbar ist. Bevorzugt lässt sich der PID zusätzlich zu den oben beschriebenen Zuständen, die jeweils einer Messzelle zugeordnet sind, in einen Ruhezustand verbringen, wobei bevorzugt im Ruhestand das gesamte Innere des PIDs von der Umgebung getrennt ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Hierbei zeigt
- 1 den prinzipiellen Aufbau eines Photo-Ionisations-Detektors (PIDs);
- 2 in einer perspektivischen Darstellung einen erfindungsgemäßen PID, wobei der Deckel fortgelassen ist;
- 3 in einer perspektivischen Darstellung den Messzellen-Träger des Ausführungsbeispiels;
- 4 aus der Betrachtungsrichtung von 2 die erste Ausgestaltung, bei der der Messzellen-Träger drehbar ist und der Deckel eine einzige Öffnung aufweist;
- 5 aus der Betrachtungsrichtung von 2 die zweite Ausgestaltung, bei der der Messzellen-Träger stationär ist und der Deckel eine Öffnung pro Messzelle aufweist;
- 6 aus der Betrachtungsrichtung von 2 die dritte Ausgestaltung, bei der der Messzellen-Träger stationär ist und eine drehbare Blende vorhanden ist;
- 7 aus der Betrachtungsrichtung von 2 die vierte Ausgestaltung, bei der der Messzellen-Träger stationär und die Strahlungsquelle drehbar ist und eine drehbare Blende vorhanden ist.
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1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Photo-Ionisations-Detektors 50, der im Folgenden mit PID abgekürzt wird. Ein PID vermag mindestens festzustellen, ob in einem zu überwachenden Bereich mindestens eine ionisierbare Substanz vorhanden ist oder nicht. Der zu überwachende Bereich ist beispielsweise das Innere eines Gebäudes oder Fahrzeugs oder Flugzeugs oder auch ein Bereich unter freiem Himmel, beispielsweise eine Raffinerie oder sonstige Produktionsanlage.
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Viele zu detektierende leichtflüchtige organische Substanzen sind ionisierbar und lassen sich daher mithilfe eines PIDs detektieren. Optional vermag ein PID die Konzentration von ionisierbarer Substanz in einem Gas, das im Bereich vorhanden ist, zu detektieren. Möglich ist, dass im Bereich mehrere ionisierbare Substanzen vorhanden sind. In diesem Fall vermag der PID häufig die Summe der Konzentrationen der ionisierbaren Substanzen zu detektieren. Im Folgenden wird abkürzend von „dem Vorhandensein“ und „der Konzentration“ von ionisierbarer Substanz gesprochen, und hiermit können auch mehrere gleichzeitig vorhandene ionisierbare Substanzen gemeint sein. Die Konzentration ist die summierte Konzentration aller zu detektierenden ionisierbaren Substanzen.
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Eine ionisierbare Substanz kann als Bestandteil eines Gases G im zu überwachenden Bereich auftreten. Eine Menge des Gases G kann aus dem Bereich durch eine poröse Membrane 5 hindurch in das Inneren eines Gehäuses 3 des PIDs 50 fließen, beispielsweise hinein diffundieren und / oder von einer nicht gezeigten Pumpe des PIDs 50 angesaugt werden.
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Im Inneren des Gehäuses 3 befinden sich eine Messelektrode 1, eine Gegenelektrode 2 und eine Strahlungsquelle 4, optional eine nicht gezeigte Referenzelektrode. Die Messelektrode 1 ist elektrisch von der Gegenelektrode 2 isoliert. Bevorzugt liegt der Abstand zwischen den beiden Elektroden 1 und 2 unterhalb von 1 mm.
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Die Strahlungsquelle 4 emittiert ionisierende elektromagnetische Strahlung UV in eine Strahlungsrichtung St in das Innere des Gehäuses 3. Bevorzugt emittiert die Strahlungsquelle 4 ultraviolettes Licht (Wellenlänge zwischen 100 nm und 380 nm), besonders bevorzugt hartes UV-Licht (Wellenlänge zwischen 100 nm und 280 nm).
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In einer Realisierungsform wird an die Strahlungsquelle 4 eine elektrische Spannung angelegt, in einer Realisierungsform eine Wechselspannung. Die angelegte Spannung regt ein Plasma im Inneren der Strahlungsquelle 4 an. Das angeregte Plasma emittiert ultraviolettes Licht. Möglich ist auch, dass eine Anordnung mit mehreren LEDs oder mit mindestens einer Laserdiode als die Strahlungsquelle 4 fungiert.
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Ein PID vermag zwar das Vorhandensein und optional die Konzentration von ionisierbarer Substanz zu detektieren, aber im Allgemeinen nicht unterschiedliche ionisierbare Substanzen voneinander zu unterscheiden. Die elektromagnetische Strahlung, welche die Strahlungsquelle 4 emittiert, muss daher einerseits eine ausreichende Intensität besitzen, um jede Substanz, die im Gas G auftreten kann und zu detektieren ist, in ausreichendem, d.h. messbarem Umfang zu ionisieren. Andererseits sollte vermieden werden, dass eine sonstige Substanz im Gas, die nicht detektiert werden soll, beispielsweise Sauerstoff, ionisiert wird. Eine Ionisierung von Sauerstoff täuscht in der Regel das Vorhandensein einer zu detektierenden ionisierbaren Substanz vor.
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Diese beiden Anforderungen geben einen Bereich für die Intensität der emittierten elektromagnetischen Strahlung vor. Bevorzugt liegt die Intensität zwischen 9 eV und 11 eV (eV = Elektronenvolt), besonders bevorzugt beträgt sie 10,6 eV. Elektromagnetische Strahlung mit dieser Intensität ionisiert in vielen Anwendungen die zu detektierenden leichtflüchtigen Substanzen, aber kein Sauerstoff.
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Die emittierte elektromagnetische Strahlung durchdringt eine Messstrecke im Inneren des Gehäuses 3 und ionisiert die oder jede Substanz, welches als Bestandteil des Gases G in das Innere des Gehäuses 3 geflossen ist und von der Ionisierungsenergie der elektromagnetischen Strahlung ionisiert werden kann. Die oder wenigstens ein Teil der Moleküle M der oder jeder ionisierbaren Substanz im Gehäuse 3 werden aufgespalten. Positiv geladene Teilchen werden von der Gegenelektrode 2 angezogen, negativ geladene Teile von der Messelektrode 1 aufgenommen.
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Ein nicht gezeigter Sensor misst ein Maß für die elektrische Spannung zwischen den beiden Elektroden 1 und 2 oder für die elektrische Spannung, die zwischen zwei Messstellen der Messelektrode 1 auftritt, oder für die Stärke oder die Menge (elektrische Ladung) des Stroms, der durch die Messelektrode 1 fließt. Diese Spannung oder Stromstärke oder Ladung oder Menge fungiert als die messbare elektrische Eigenschaft der Messelektrode 1 und korreliert mit dem Vorhandensein und optional der Menge oder der Konzentration von ionisierbarer Substanz im Gas G. Durch die Konstruktion des PIDs 50 ist das Volumen des Inneren des Gehäuses 3, also das Volumen der Messkammer und damit das Volumen der untersuchten Gasprobe, bekannt. Aus diesem bekannten Messkammer-Volumen sowie der gemessenen Menge oder Konzentration von ionisierbarer Substanz in der Messkammer lässt sich die Konzentration von ionisierbarer Substanz im Gas G herleiten.
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Im Folgenden wird der Begriff „Messzelle“ für ein Bauteil verwendet, welches eine Messelektrode 1 und eine Gegenelektrode 2 und optional eine Referenzelektrode umfasst, wobei zwischen den beiden Elektroden 1 und 2 und / oder um die beiden Elektroden 1 und 2 herum eine Messkammer angeordnet ist. In vielen Fällen ist eine solche Messzelle ein passives elektrisches Bauteil, verbraucht also keine elektrische Energie. Ein PID 50 nach dem Stand der Technik umfasst eine Messzelle 20 mit zwei Elektroden 1 und 2 und optional mit einer Referenzelektrode, eine Strahlungsquelle 4 und ein Gehäuse 3, welches in einer Fluidverbindung mit der Umgebung steht. Eine solche Messzelle 20 wird in 1 als Bestandteil des PIDs 50 gezeigt.
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Eine Messzelle 20 eines PIDs vermag das Vorhandensein und optional die Konzentration von ionisierbarer Substanz in einem Gas G, welche sich in der Messkammer befindet, zu detektieren, vorausgesetzt die Konzentration von ionisierbarer Substanz liegt in einem für die Messzelle 20 vorgegebenen Konzentrations-Bereich. Dieser Konzentrations-Bereich umfasst beispielsweise den Bereich zwischen 0,1 ppm bis 2 ppm oder von 2 ppm bis 2000 ppm (ppm = parts per million). Eine Messzelle 20 eines PIDs ist auf einen Konzentrations-Bereich zugeschnitten. Falls die Konzentration oberhalb der oberen Schranke des vorgegebenen Konzentrations-Bereichs liegt, so vermag die Messzelle 20 in der Regel ein Signal zu liefern, welches das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz größer oder gleich der oberen Schranke anzeigt. Falls die Konzentration hingegen unterhalb der unteren Schranke liegt, so vermag die Messzelle 20 das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz nicht zu detektieren. Falls die Konzentration von ionisierbarer Substanz im Konzentrations-Bereich liegt, so liefert die Messzelle 20 in der Regel ein Signal, welches mit der Konzentration korreliert. In der Regel ist das Signal umso stärker, je größer die Konzentration von ionisierbarer Substanz im Gas G ist.
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2 bis 7 zeigen verschiedene Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen PIDs 100. Dieser PID 100 vermag das Vorhandensein und optional die Konzentration von ionisierbarer Substanz in einem Gas G zu detektieren und damit einen räumlichen Bereich zu überwachen, in dem das Gas G auftreten kann. Gleiche Bezugszeichen haben die gleichen Bedeutungen wie in 1. Der erfindungsgemäße PID 100 umfasst also genau wie der PID 50 nach dem Stand der Technik ein Gehäuse 3 und eine Strahlungsquelle 4. Die Strahlungsquelle 4 emittiert elektromagnetische Strahlung in eine Strahlungsrichtung St, vgl. 4 bis 7. Die Strahlungsrichtung St ist bevorzugt die Mittelachse der kegelförmig emittierten elektromagnetischen Strahlung.
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Bevorzugt umfasst der PID 100 eine eigene Spannungsversorgungseinheit, beispielsweise mindestens einen Akkumulator, und ist daher nicht abhängig von einem stationären Spannungsversorgungsnetz. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, den PID 100 als tragbares Gerät auszuschalten. Die Erfindung lässt sich auch für einen PID 100 verwenden, der mit einem stationären Spannungsversorgungsnetz verbunden oder verbindbar ist, insbesondere für einen stationären PID.
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In einer Ausgestaltung umfasst der PID 100 eine Ausgabeeinheit. Der PID 100 vermag auf dieser Ausgabeeinheit das Vorhandensein und optional die gemessene Konzentration von ionisierbarer Substanz in einer von einem Menschen wahrnehmbaren Form auszugeben. In einer Ausgestaltung umfasst der PID 100 eine Alarmeinheit. Auf dieser Alarmeinheit gibt der PID 100 einen Alarm in einer von einem Menschen wahrnehmbaren Form aus, falls die Konzentration von ionisierbarer Substanz oberhalb einer vorgegebenen Konzentrations-Schranke liegt. Beispielsweise vibriert der PID 100, um einen Alarm auszugeben. Möglich ist auch, dass der PID 100 eine Nachricht erzeugt, wobei diese Nachricht eine Information über das Vorhandensein und optional über die gemessene Konzentration umfasst. Diese Nachricht wird an einen räumlich entfernten Empfänger übermittelt. Der Empfänger gibt die Nachricht in einer von einem Menschen wahrnehmbaren Form aus.
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Der erfindungsgemäße PID 100 umfasst im Ausführungsbeispiel drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3. Möglich ist auch, dass ein erfindungsgemäßer PID 100 zwei Messzellen oder mindestens vier Messzellen umfasst.
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Jede Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 umfasst jeweils eine Messelektrode 1.1, 1.2, 1.3 sowie eine Gegenelektrode 2.1, 2.2, 2.3. Jede Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 kann genauso aufgebaut sein wie die Messzelle 20, die mit Bezug auf 1 beschrieben wurde. Jede Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 ist auf jeweils einen Konzentrations-Bereich für die Konzentration von ionisierbarer Substanz im Gas G zugeschnitten. Die drei Konzentrations-Bereiche der drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 können gleich sein oder sich voneinander unterscheiden. Möglich ist, dass die drei Konzentrations-Bereiche sich überlappen oder auch zueinander paarweise disjunkt sind. Möglich ist auch, dass zwei Konzentrations-Bereiche gleich und der dritte abweichend sind.
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Die drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 sind in jeweils einer Aufnahme A.1, A.2, A.3 eines Messzellen-Trägers 10 aufgenommen und dort befestigt und können sich nicht relativ zum Messzellen-Träger 10 bewegen. Der Messzellen-Träger 10 ist im Ausführungsbeispiel rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse MA. Bevorzugt hat der Messzellen-Träger 10 die Form einer Scheibe. Zwischen dem Messzellen-Träger 10 und dem Bereich, der auf das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz zu überwachen ist, befindet sich ein Deckel 13, der fluiddicht mit dem Gehäuse 3 verbunden ist, vgl. 4 und 5.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Deckel 13 lösbar mit dem Gehäuse 3 verbunden und lässt sich zwecks einer Wartung abnehmen. Bei abgenommenem Deckel 13 lässt der Messzellen-Träger 10 sich aus dem Gehäuse 3 entnehmen und später wieder einsetzen. Jede Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 lässt sich aus der Aufnahme A.1, A.2, A.3 entnehmen und wieder einsetzen. Diese Ausgestaltung erleichtert es, eine defekte Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 zu erneuern. Möglich ist auch, dass jede Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 fest in die zugeordnete Aufnahme A.1, A.2, A.3 eingesetzt ist und nur mitsamt dem gesamten Messzellen-Träger 10 ausgetauscht werden kann.
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In einer Ausgestaltung befindet sich zwischen dem Deckel 13 und einer Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 jeweils ein mechanischer Filter (nicht gezeigt), beispielsweise ein Vlies. Möglich ist auch ein durchgehender mechanischer Filter für alle Messzellen 20.1, 20.2, 20.3. Der mechanische Filter für eine Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 befindet sich zwischen der Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 und dem Deckel 13 und ist mit der Aufnahme A.1, A.2, A.3 verbunden. Möglich ist auch, dass der oder jeder mechanische Filter in den Deckel 13 eingelassen ist. Der zugeordnete Filter reduziert die Gefahr, dass Partikel und Schadstoffe die Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 erreichen. Bevorzugt lässt sich bei abgenommenem Deckel 13 ein mechanischer Filter austauschen, beispielsweise wenn er zugesetzt oder defekt ist.
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2 zeigt diesen Messzellen-Träger 10 sowie das Gehäuse 3 aus einer Betrachtungsrichtung schräg von oben, in der die Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 zum Betrachter zeigen, wobei der Deckel 13 für das Gehäuse 3 nicht gezeigt wird. Die Strahlungsquelle 4 befindet sich im Inneren des Gehäuses 3 und schräg unterhalb des Messzellen-Trägers 10. Der Messzellen-Träger 10 befindet sich also zwischen der Strahlungsquelle 4 und dem Deckel 13. 3 zeigt den Messzellen-Träger 10 aus einer Betrachtungsrichtung schräg von unten. In der Betrachtungsrichtung von 3 befindet der Deckel 13 sich schräg hinter dem Messzellen-Träger 10 und ist nicht zu sehen.
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Zu jedem Zeitpunkt während eines Einsatzes des PIDs 100 steht jeweils mindestens eine Messzelle 20.1, 20.2, 20.3, bevorzugt genau eine Messzelle 20.1, 20.2, 20.3, in einer Fluidverbindung mit dem zu überwachenden Bereich, sodass das Gas G aus dem zu überwachenden Bereich diese Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 erreichen kann. Möglich ist, dass in einem Ruhezustand der PID 100 und damit alle Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 vollständig von der Umgebung getrennt sind.
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Unterschiedliche Ausgestaltungen sind möglich, wie während eines Einsatzes bewirkt wird, dass das Gas G mindestens eine Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 erreichen kann. Diese Ausgestaltungen werden nachfolgend mit Bezug auf 4 bis 7 beschrieben. Die drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 sind in 4 bis 7 nur schematisch dargestellt. Bei den meisten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen PIDs 100 steht während eines Einsatzes nicht jede Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 dauerhaft in einer Fluidverbindung mit der Umgebung, sondern nur jeweils genau eine.
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4 zeigt eine erste Ausgestaltung des PIDs 100. In den Deckel 13 ist eine Öffnung Ö.13 eingelassen, welche exzentrisch angeordnet, also von der Mittelachse MA beabstandet ist. Bevorzugt ist auch die Strahlungsquelle 4 von der Mittelachse MA beabstandet, also exzentrisch angeordnet. Die Strahlungsrichtung St ist parallel zur Mittelachse MA und auf die Öffnung Ö.13 zu gerichtet. Ausreichend ist, dass die Strahlungsquelle 4 Strahlung in Form eines relativ schmalen Kegels emittiert.
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Der Messzellen-Träger 10 ist relativ zum Gehäuse 3, zum Deckel 13 und zu der Strahlungsquelle 44 um die Mittelachse MA drehbar. Der Messzellen-Träger 10 ist in einer Realisierungsform drehfest mit einer Welle 11 verbunden. Ein ansteuerbarer Stellantrieb 14 vermag die Welle 11 und damit den Messzellen-Träger 10 mitsamt den Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 um die Mittelachse MA zu drehen. Der Stellantrieb 14 kann innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 3 angeordnet sein, in 4 bis 7 befindet er sich innerhalb des Gehäuses 3. Ein nicht gezeigtes signalverarbeitendes Steuergerät vermag optional Benutzereingaben zu verarbeiten, die weiter unten beschrieben sind, und als Reaktion auf eine Benutzereingabe sowie optional auf Messwerte und / oder abhängig von einem Signal einer Systemuhr des PIDs 100 den Stellantrieb 14 anzusteuern.
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Jeder Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 ist jeweils eine Rotationsposition des Messzellen-Trägers 10 zugeordnet. Falls sich der Messzellen-Träger 10 in derjenigen Rotationsposition befindet, die der Messzelle 20.x (x=1,2,3) zugeordnet ist, so befindet sich diese Messzelle 20.x zwischen der Strahlungsquelle 4 und der Öffnung Ö.13. Bevorzugt liegen die Strahlungsquelle 4, die Messzelle 20.x und die Öffnung Ö.13 auf einer Linie. Die elektromagnetische Strahlung, die in die Strahlungsrichtung St emittiert wird, durchdringt daher die Messzelle 20.x. Die Messzelle 20.x steht über die Öffnung Ö.13 in einer Fluidverbindung mit dem zu überwachenden Bereich, sodass das zu untersuchende Gas G durch die Öffnung Ö.13 hindurch die Messzelle 20.x erreichen kann. Bevorzugt verhindert der Deckel 13, dass eine relevante Menge des Gases G eine weitere Messzelle 20.y (y#x) erreichen kann. Dadurch wird die Gefahr reduziert, dass die weitere Messzelle 20.y durch Schadgase oder Ablagerungen beschädigt wird. Beispielsweise tritt zwischen dem Deckel 13 und dem Messzellen-Träger 10 nur ein schmaler Spalt auf.
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Der Stellantrieb 14 ist so ausgestaltet, dass er den Messzellen-Träger 10 in jede Rotationsposition drehen kann, die einer Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 zugeordnet ist, im Ausführungsbeispiel also in eine von drei möglichen Rotationspositionen. Bevorzugt hält der Stellantrieb 14 den Messzellen-Träger 10 in dieser Rotationsposition, bis der Stellantrieb 14 wieder angesteuert wird. Möglich ist, dass ein Schnappverschluss oder Rastverschluss den Messzellen-Träger 10 in einer bestimmten Rotationsposition hält.
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Im Ausführungsbeispiel tritt bei n Messzellen zwischen zwei benachbarten Rotationsposition ein Winkel von 360° / n auf. Möglich ist auch, dass die Rotationspositionen ungleich über einen Vollkreis verteilt sind.
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Anstelle eines Stellantriebs oder zusätzlich zum Stellantrieb 14 kann der Messzellen-Träger 10 auch mechanisch mit einem Griff oder einem sonstigen Betätigungselement (nicht gezeigt) verbunden sein. Ein Benutzer kann das Betätigungselement von außen betätigen, um manuell den Messzellen-Träger 10 relativ zum Gehäuse 3 um die Mittelachse MA zu drehen. Möglich ist auch, dass der Benutzer direkt den Messzellen-Träger 10 relativ zum Gehäuse 3 drehen kann, beispielsweise nach Art einer Pfeffermühle.
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Falls der PID 100 ein solches Betätigungselement umfasst, so ist der Messzellen-Träger 10 bevorzugt drehbar auf einer Achse gelagert oder drehfest mit einer drehbar gelagerten Achse verbunden, wobei diese Achse an die Stelle der Welle 11 von 4 tritt. Dank dieser Ausgestaltung lässt der Messzellen-Träger 10 sich auch dann drehen, wenn der PID 100 keinen Stellantrieb 14 aufweist oder aber der Stellantrieb 14 oder die Spannungsversorgungseinheit defekt sind.
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Falls den Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 insgesamt mindestens zwei unterschiedliche Konzentrations-Bereiche zugeordnet sind, so zeigt bevorzugt eine Menge von Anzeigeelementen am Gehäuse 3 dem Benutzer an, welche Rotationsposition des Messzellen-Trägers 10 zu welcher Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 und damit zu welchem Konzentrations-Bereich gehört. Bevorzugt rastet der Messzellen-Träger 10 in jeder Rotationsposition für eine Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 ein, sodass der Benutzer das Einrasten bemerkt.
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5 zeigt eine zweite Ausgestaltung, bei der nicht notwendigerweise ein Stellantrieb 14 verwendet wird. Der Messzellen-Träger 10 ist fest mit dem Gehäuse 3 verbunden, kann sich also insbesondere nicht um die Mittelachse MA drehen. In den Deckel 13 ist jeweils eine Öffnung Ö.a, Ö.b, Ö.c pro Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 eingelassen. Dank dieser Öffnungen Ö.a, Ö.b, Ö.c steht während eines Einsatzes jede Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 in jeweils einer Fluidverbindung mit dem zu überwachenden Bereich, sodass das Gas G alle drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 erreichen kann. Im Gegensatz zur ersten Ausgestaltung ist bei der zweiten Ausgestaltung die Strahlungsquelle 4 mittig angeordnet, sodass die Strahlungsrichtung St mit der Mittelachse MA übereinstimmt. Daher erreicht die emittierte elektromagnetische Strahlung alle Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 mit annähernd derselben Intensität.
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In einer Ausgestaltung haben alle drei Öffnungen Ö.a, Ö.b, Ö.c die gleiche Querschnittsfläche. In einer anderen Ausgestaltung weisen mindestens zwei Öffnungen unterschiedliche Querschnittsflächen auf, sodass die Volumenflüsse aus dem zu überwachenden Bereich zu den drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 sich voneinander unterscheiden.
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6 zeigt eine dritte Ausgestaltung des PIDs 100. Genau wie bei der zweiten Ausgestaltung ist die Strahlungsquelle 4 auch bei der dritten Ausgestaltung mittig angeordnet. Der Messzellen-Träger 10 ist hingegen fest mit dem Gehäuse 3 verbunden, und in den Deckel 13 ist für jede Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 jeweils eine Öffnung Ö.a, Ö.b, Ö.c eingelassen. Diese Öffnungen werden in 6 nicht gezeigt. Genau wie bei der ersten Ausgestaltung (4) umfasst der PID 100 gemäß der dritten Ausgestaltung einen Stellantrieb 14 und eine Welle 11, wobei der Stellantrieb 14 die Welle 11 zu drehen vermag. Zwischen dem Deckel 13 und dem Messzellen-Träger 10 ist eine Blende 15 angeordnet, welche die Form einer Scheibe aufweist und um die Mittelachse MA drehbar ist. Die Blende 15 trennt bevorzugt die Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 von der Umgebung. Die Blende 15 steht in einer Wirkverbindung mit der Welle 11, sodass der Stellantrieb 14 mittels der Welle 11 die Blende 15 um die Mittelachse MA drehen kann. Möglich ist, dass zwischen der Mittelachse der Welle 11 und der Mittelachse MA der Blende 15 ein Abstand auftritt. Die Blende 15 weist eine Öffnung Ö.15 auf, welche von der Mittelachse MA beabstandet ist.
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Analog zur ersten Ausgestaltung ist bei der dritten Ausgestaltung jeder Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 auf dem Messzellen-Träger 10 jeweils eine Rotationsposition der Blende 15 zugeordnet. Falls die Blende 15 sich in derjenigen Rotationsposition befindet, die der Messzelle 20.x zugeordnet ist, so ist durch die Öffnung Ö.15 hindurch eine Fluidverbindung zwischen der Messzelle 20.x und dem zu überwachenden Bereich hergestellt, sodass das Gas G durch die Öffnung Ö.15 hindurch die Messzelle 20.x erreichen kann. Bevorzugt verhindert die Blende 15, dass eine weitere Messzelle 20.y (y#x) in einer Fluidverbindung mit dem Bereich steht. Beispielsweise tritt zwischen der Blende 15 und dem Messzellen-Träger 10 ein schmaler Spalt auf, sodass nur eine geringere Menge des Gases G die weitere Messzelle 20.y erreichen kann.
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7 zeigt eine vierte Ausgestaltung. Im Gegensatz zu allen bisherigen Ausgestaltungen ist die Strahlungsquelle 7 nicht fest angeordnet. Vielmehr ist die Strahlungsquelle 4 auf einem Querträger 7 befestigt, der bevorzugt senkrecht oder aber schräg auf der Mittelachse MA steht. Dieser Querträger 7 ist mechanisch mit dem Stellantrieb 14 oder mit der Welle 11 drehfest verbunden. Die Mittelachse MA ist zugleich die Drehachse der Welle 11. Außerdem ist genau wie bei der dritten Ausgestaltung eine drehbare Blende 15 drehfest mit der Welle 11 verbunden. Der Messzellen-Träger 10 ist stationär angeordnet. Der Stellantrieb 14 vermag die Welle 11 und damit die Strahlungsquelle 4 und die Blende 15 mit der Öffnung Ö.15 in jede Rotationsposition, die einer Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 zugeordnet ist, zu drehen. Bevorzugt kann bei der vierten Ausgestaltung die Blende 15 sich nicht relativ zur Strahlungsquelle 4 drehen.
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Unterschiedliche Betriebsmodi des erfindungsgemäßen PIDs 100 sind möglich. Falls nicht anders vermerkt, lässt sich jede der gerade beschriebenen Ausführungsformen gemäß 4 bis 7 mit jedem nachfolgend beschriebenen Betriebsmodus kombinieren. In einer Ausgestaltung kann ein Benutzer einen Betriebsmodus aus mindestens zwei verschiedenen möglichen Betriebsmodi auswählen.
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Zunächst werden Betriebsmodi für diejenige Realisierungsform des PIDs 100 beschrieben, bei der jeder Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 ein anderer Konzentrations-Bereich zugeordnet ist, insgesamt also so viele unterschiedliche Konzentrations-Bereiche, wie es Messzellen gibt, verfügbar sind.
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In einem manuellen Betriebsmodus, der sich für die erste Ausgestaltung ( 4), die dritte Ausgestaltung (6) und die vierte Ausgestaltung (7) anwenden lässt, wählt ein Benutzer einen Konzentrations-Bereich aus. Dieser Konzentrations-Bereich ist einer Messzelle 20.x zugeordnet. Das Steuergerät wertet diese Benutzereingabe aus und steuert den Stellantrieb 14 an. Der angesteuerte Stellantrieb 14 dreht den Messzellen-Träger 10 (erste Ausgestaltung) oder die Blende 15 (dritte Ausgestaltung) oder die Strahlungsquelle 4 und die Blende 15 (vierte Ausgestaltung) um die Mittelachse MA in diejenige Rotationsposition, die dieser ausgewählten Messzelle 20.x zugeordnet ist. Möglich ist natürlich, dass der Benutzer nacheinander mindestens zwei verschiedene Konzentrations-Bereiche auswählt und der Stellantrieb 14 entsprechend reagiert.
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In einer alternativen Ausgestaltung umfasst der PID 100 keinen Stellantrieb 14, sondern einen Griff oder ein sonstiges Betätigungselement. Der Benutzer dreht den Messzellen-Träger 10 relativ zum Gehäuse 3 in eine gewünschte Rotationsposition. Die Anzeigeelemente auf dem Gehäuse 3 zeigen für jeden Konzentrations-Bereich die jeweilige Rotationsposition.
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In einem automatischen Betriebsmodus dreht der Stellantrieb 14 den Messzellen-Träger 10 bzw. die Blende 15 bzw. die Strahlungsquelle 4 und die Blende 15 nacheinander in jede mögliche Rotationsposition, sodass nacheinander jede Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 in einer Fluidverbindung mit dem zu überwachenden Bereich steht, wobei diese Fluidverbindung durch die Öffnung Ö.13 oder Ö.15 hindurch führt. Der Benutzer braucht keinen Konzentrations-Bereich auszuwählen, sondern lediglich den PID 100 zu aktivieren. Bevorzugt wird die Abfolge, dass der Stellantrieb 14 den Messzellen-Träger 10 bzw. die Blende 15 bzw. den Stellantrieb 4 und die Blende 15 nacheinander in jede mögliche Rotationsposition dreht, wiederholt ausgeführt, beispielsweise mit festen vorgegebenen Zeitintervallen.
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In vielen Fällen vermag ein derartig ausgestalteter PID 100 die Konzentration von ionisierbarer Substanz dann zu messen, wenn diese Konzentration in den Konzentrations-Bereich von mindestens einer Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 fällt. Der PID 100 vermag das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz dann zu entdecken, wenn deren Konzentration oberhalb der kleinsten unteren Schranke eines Konzentrations-Bereich liegt. Ein herkömmlicher PID 50 vermag hingegen die Konzentration nur in einen Konzentrations-Bereich zu messen und vermag das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz dann nicht zu detektieren, wenn deren Konzentration unterhalb der unteren Schranke dieses einen Konzentrations-Bereichs liegt.
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In einer Realisierungsform des automatischen Betriebsmodus bewegt der Stellantrieb 14 den Messzellen-Träger 10 bzw. die Blende 15 bzw. die Strahlungsquelle 4 und die Blende 15 wie folgt: Zunächst steht diejenige Messzelle, welcher der Konzentrations-Bereich mit den größten Konzentrationen zugeordnet ist, in einer Fluidverbindung mit dem zu überwachenden Bereich, anschließend diejenige Messzelle, welcher der Konzentrations-Bereich mit der zweitgrößten Konzentration zugeordnet ist, usw. Diese Ausgestaltung führt dazu, dass das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz mit einer hohen Konzentration besonders rasch detektiert wird.
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In einem möglichen Betriebsmodus, welcher sich für die zweite Realisierungsform (5) anwenden lässt, sind mehrere Messzellen aktiv, bevorzugt alle Messzellen, im Ausführungsbeispiel also alle drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3. Dadurch liegen dem Steuergerät mehrere, im Ausführungsbeispiel drei Signale vor, die sich auf mehrere, im Ausführungsbeispiel drei unterschiedliche Konzentrations-Bereiche beziehen. In einem anderen möglichen Betriebsmodus ist mindestens eine Messzelle abgeschaltet, beispielsweise als Reaktion auf eine Benutzereingabe. Optional sind alle Messzellen bis auf eine Messzelle abgeschaltet, und nur genau eine Messzelle ist aktiv.
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Nachfolgend werden verschiedene Betriebsmodi für diejenige Realisierungsform beschrieben, bei denen allen Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 derselbe Konzentrations-Bereich zugeordnet ist. Bevorzugt sind die drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 baugleich ausgestaltet. Weil erfindungsgemäß der PID 100 mindestens zwei Messzellen umfasst, im Ausführungsbeispiel drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3, wird Redundanz erzielt. Außerdem wird die Lebensdauer des PIDs 100 verglichen mit dem PID 50 gemäß 1 verlängert, weil in der Regel eine Messzelle eine kürzere Lebensdauer hat als die übrigen Bestandteile eines PIDs.
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In einem zeitgesteuerten Betriebsmodus, der für die erste Ausgestaltung, die dritte Ausgestaltung und die vierte Ausgestaltung anwendbar ist, dreht der Stellantrieb 14 den Messzellen-Träger 10 oder die Blende 15 oder die Strahlungsquelle 4 und die Blende 15 zeitgesteuert, beispielsweise in regelmäßigen zeitlichen Abständen, von einer Rotationsposition in eine andere Rotationsposition, bevorzugt in die benachbarte Rotationsposition. Bei n Messzellen (n > 1) beträgt die Einsatzdauer einer Messzelle 20.x 1/n der gesamten Einsatzdauer des PIDs 100. In der restlichen Zeit steht diese Messzelle nicht in einer Fluidverbindung mit der Umgebung. Umgebungseinflüsse können daher nicht diese Messzelle beeinflussen. Weil jede Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 eine deutliche kürzere Einsatzdauer als der gesamte PID 100 aufweist, verlängert diese Ausgestaltung die mögliche Nutzungsdauer des PIDs 100 verglichen mit einem PID mit einer Messzelle.
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In einer Ausgestaltung vermag das Steuergerät automatisch zu erkennen, ob eine Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 intakt oder defekt ist. Beispielsweise stellt das Steuergerät automatisch fest, ob ein Strom durch die Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 fließt oder nicht. Falls das Steuergerät das Ereignis detektiert, dass die aktuell aktive Messzelle defekt ist, so löst das Steuergerät das Ereignis aus, dass der Stellantrieb 14 den Messzellen-Träger 10 bzw. die Blende 15 bzw. die Strahlungsquelle 4 und die Blende 15 um die Mittelachse MA in eine andere Rotationsposition dreht. Die aktive Messzelle ist diejenige, die aktuell in einer Fluidverbindung mit dem zu überwachenden Bereich steht. Dank der Erfindung ist es also auch bei Ausfall einer Messzelle 20.1, 20.2, 20.3 nicht erforderlich, den PID 100 sofort zu reparieren oder auszutauschen.
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Die folgende Ausgestaltung lässt sich für den Fall anwenden, dass den Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 insgesamt mindestens zwei unterschiedliche Konzentrations-Bereiche zugeordnet sind, wobei die untere Schranke eines ersten Konzentrations-Bereichs kleiner ist als die untere Schranke eines zweiten Konzentrations-Bereichs. Für die folgende Beschreibung sei der erste Konzentrations-Bereich der Messzelle 20.1 zugeordnet, der zweite Konzentrations-Bereich der Messzelle 20.2. Bei intakten Messzellen detektieren beide Messzellen 20.1, 20.2 das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz, vorausgesetzt die Konzentration liegt oberhalb der kleineren unteren Schranke. Falls die Messzelle 20.1 hingegen das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz detektiert, die Messzelle 20.2 aber nicht, so liegt ein Defekt vor. Mindestens eine Messzelle 20.1, 20.2 oder eine Auswerteeinheit sind defekt. Das Steuergerät detektiert automatisch dieses Ereignis und gibt bevorzugt eine entsprechende Meldung aus.
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Der zeitgesteuerten Betriebsmodus lässt sich mit dem ereignisgesteuerten Betriebsmodus verbinden. Der Stellantrieb 14 dreht den Messzellen-Träger 10 bzw. die Blende 15 bzw. die Strahlungsquelle 4 und die Blende 15 nur in eine solche Rotationsposition, die einer intakten Messzelle zugeordnet ist. Ein Rotationsposition für eine defekte Messzelle wird übersprungen. Dadurch wird vermieden, dass eine defekte Messzelle zu einer aktiven Messzelle wird.
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In einem Betriebsmodus, der für die zweite Ausgestaltung verwendbar ist, fasst das Steuergerät die Signale aller Messzellen zusammen, im Ausführungsbeispiel also die Signale der drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3. Beispielsweise bildet das Steuergerät einen Mittelwert oder Median oder wählt das Signal mit der höchsten Konzentration aus. Diese Ausgestaltung führt zu einer besonders hohen Zuverlässigkeit, weil in vielen Fällen ein Messfehler einer Messzelle überdeckt oder kompensiert wird.
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In einem anderen Betriebsmodus, der ebenfalls für die zweite Ausgestaltung verwendbar ist, lässt sich der PID 100 wahlweise in einem Überwachungsmodus oder in einem Messmodus betreiben. Im Überwachungsmodus ist nur eine Messzelle aktiv, während im Messmodus alle Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 aktiv sind. Anfänglich wird der PID 100 im Überwachungsmodus betrieben. Falls die aktive Messzelle das Vorhandensein von ionisierbarer Substanz detektiert, wird der PID 100 automatisch oder auch manuell von einem Benutzer in den Messmodus umgeschaltet, und die Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 überprüfen dieses Ergebnis. Diese Ausgestaltung reduziert die Gefahr von Fehlalarmen. In vielen Fällen lässt sich im Messmodus die Konzentration von ionisierbarer Substanz mit einer höheren Zuverlässigkeit messen als im Überwachungsmodus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messelektrode der Messzelle 20
- 1.1
- Messelektrode der Messzelle 20.1
- 1.2
- Messelektrode der Messzelle 20.2
- 1.3
- Messelektrode der Messzelle 20.3
- 2
- Gegenelektrode der Messzelle 20
- 2.1
- Gegenelektrode der Messzelle 20.1
- 2.2
- Gegenelektrode der Messzelle 20.2
- 2.3
- Gegenelektrode der Messzelle 20.3
- 3
- Gehäuse des PIDs 50, 100, umschließt die Strahlungsquelle 4, die oder jede Messzelle 20, 20.1, 20.2, 20.3 sowie den optionalen Stellantrieb 14 und die optionale Welle 11
- 4
- Strahlungsquelle in Form einer UV-Lampe oder einer LED-Anordnung oder einer Laserdiode, emittiert elektromagnetische Strahlung in die Strahlungsrichtung St, im Gehäuse 3 angeordnet
- 5
- poröse Membrane im Gehäuse 3
- 7
- Querträger, der mit dem Stellantrieb 14 oder der Welle 11 verbunden ist und die Strahlungsquelle 4 trägt
- 10
- scheibenförmiger Messzellen-Träger, trägt die drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 in den Aussparungen A.1, A.2, A.3, rotationssymmetrisch zur Mittelachse MA, drehbar um die Mittelachse MA oder stationär angeordnet
- 11
- Welle zum Drehen des Messzellen-Trägers 10 oder der Blende 15 oder der Strahlungsquelle 4 und der Blende 15, wird vom Stellantrieb 14 gedreht
- 13
- Deckel des Gehäuses 3, umfasst in einer Ausgestaltung eine Öffnung Ö.13 und in einer anderen Ausgestaltung drei Öffnungen Ö.a, Ö.b, Ö.c
- 14
- ansteuerbarer Antrieb zum Drehen der Welle 11, in einer Ausgestaltung im Gehäuse 3 angeordnet
- 15
- optionale Blende, drehfest mit der Welle 11 verbunden, weist die Öffnung Ö.15 auf
- 20
- Messzelle des PIDs 50, umfasst die Messelektrode 1 und die Messelektrode 2
- 20.1
- Messzelle auf dem Messzellen-Träger 10, umfasst die Messelektrode 1.1 und die Gegenelektrode 2.1
- 20.2
- Messzelle auf dem Messzellen-Träger 10, umfasst die Messelektrode 1.2 und die Gegenelektrode 2.2
- 20.3
- Messzelle auf dem Messzellen-Träger 10, umfasst die Messelektrode 1.3 und die Gegenelektrode 2.3
- 50
- PID, umfasst eine Messzelle 20, die Strahlungsquelle 4 und das Gehäuse 3
- 100
- erfindungsgemäßer PID, umfasst die drei Messzellen 20.1, 20.2, 20.3 auf dem Messzellen-Träger 10, die Strahlungsquelle 4, das Gehäuse 3, den Deckel 13 und optional den Stellantrieb 14 und die Welle 11
- A.1, A.2, A.3
- Aussparungen im Messzellen-Träger 10 zur Aufnahme jeweils einer Messzelle 20.1, 20.2, 20.2
- G
- zu untersuchendes Gas, kann mindestens eine zu detektierende ionisierbare Substanz umfassen
- M
- Molekül einer ionisierbaren Substanz in dem zu untersuchenden Gas G
- MA
- Mittelachse des Messzellen-Trägers 10, stimmt in einigen Ausgestaltungen mit der Mittelachse der Welle 11 über ein
- Ö.13
- Öffnung im Deckel 13
- Ö.15
- Öffnung in der Blende 15
- Ö.a, Ö.b, Ö.c
- Öffnungen im Deckel 13
- St
- Strahlungsrichtung, in welche die Strahlungsquelle 4 elektromagnetische Strahlung emittiert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 10101298 B1 [0004]
- WO 9427141 A1 [0005]
- DE 19828903 A1 [0006]
