DE1098243B - Non-dispersive ultra-red absorption gas analyzer - Google Patents
Non-dispersive ultra-red absorption gas analyzerInfo
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Description
Die bekannten nichtdispersiven Analysegeräte für die Bestimmung der Zusammensetzung von Gasen auf Grund ihres Absorptionsvermögens für ultrarote Strahlung werden in der Literatur in Geräte mit negativer Filterung und solche mit positiver Filterung unterteilt. Bei den Geräten mit negativer Filterung ist in einem von zwei in einer Richtung verlaufenden parallelen Strahlenbündeln eine Selektivierungskammer eingeschaltet, die mit dem Gas gefüllt ist, dessen Anteil in dem zu analysierenden Gasgemisch bestimmt werden soll (»gesuchtes Gas«). Die Strahlung beider Bündel gelangt dann durch das zu analysierende Gasgemisch auf unselektive schwarze Empfänger, mittels derer die Energiedifferenz der beiden Strahlenbündel bestimmt wird. Ist das gesuchte Gas in dem zu analysierenden Gemisch nicht enthalten, so trifft im Strahlungsweg, der die Selektivierungskammer enthält, eine geringere Strahlungsenergie auf den Empfänger als in dem anderen Strahlungsweg, da die Selektivierungskammer in bestimmten, dem gesuchten Gas charakteristischen Spektralgebieten Energie absorbiert. Mit zunehmendem Anteil des gesuchten Gases in dem zu analysierenden Gemisch nimmt auch die Strahlungsenergie in dem anderen Strahlungsweg ab, der die Selektivierungskammer nicht enthält. Die den Meßeffekt bildende Energiedifferenz in den beiden Strahlungswegen ergibt sich hier als Differenz verhältnismäßig großer Energieanteile, da die Strahlungsempfänger für den ganzen Spektralbereich des Strahlers empfindlich sind.The well-known non-dispersive analyzers for the determination of the composition of gases Because of their ability to absorb ultrared radiation, devices with negative Filtering and those with positive filtering. The devices with negative filtering are in one a selectivation chamber is switched on by two parallel bundles of rays running in one direction, which is filled with the gas whose proportion in the gas mixture to be analyzed is determined should (»wanted gas«). The radiation from both bundles then passes through the gas mixture to be analyzed on unselective black receivers, by means of which the energy difference between the two bundles of rays is determined will. If the gas being searched for is not contained in the mixture to be analyzed, then in the radiation path, containing the selectivation chamber, a lower radiation energy on the receiver than in the other Radiation path, because the selectivation chamber in certain, characteristic of the gas sought Energy absorbed by spectral regions. With an increasing proportion of the searched gas in the gas to be analyzed Mixture also decreases the radiation energy in the other radiation path, which is the selectivation chamber does not contain. The energy difference in the two radiation paths that forms the measurement effect results here as the difference of relatively large proportions of energy, since the radiation receiver for the are sensitive to the entire spectral range of the emitter.
Bei den Geräten mit positiver Filterung werden als Strahlungsempfänger Kammern verwendet, die mit dem gesuchten Gas oder einem Ersatzgas gefüllt sind, das mindestens in einem Hauptbereich des Spektralgebietes das gleiche Absorptionsverhalten wie das gesuchte Gas zeigt. Die Analysenkammer ist hierbei nur in einem Strahlungsweg angeordnet, und in diesem Strahlungsweg fällt mit zunehmendem Anteil des gesuchten Gases in dem zu analysierenden Gasgemisch weniger Strahlungsenergie in die Empfängerkammer. Infolge der hierdurch verursachten unterschiedlichen Erwärmung der Gase in den Empfängerkammern tritt ein Druckunterschied auf, der mit Hilfe eines Membrankondensators gemessen werden kann. Um die Messung zu erleichtern, wird die Strahlung mit einer umlaufenden Blende moduliert.In devices with positive filtering, chambers with the sought gas or a substitute gas are filled, which is at least in a main area of the spectral range shows the same absorption behavior as the gas sought. The analysis chamber is here only arranged in a radiation path, and in this radiation path falls with increasing proportion of the searched Gas in the gas mixture to be analyzed, less radiation energy into the receiving chamber. As a result of the different heating of the gases caused in the receiver chambers occurs a pressure difference that can be measured with the help of a membrane capacitor. To the To facilitate measurement, the radiation is modulated with a rotating screen.
Es ist auch bekannt, mit nichtmodulierter Strahlung (Gleichlicht) zu arbeiten und in den mit dem gesuchten Gas gefüllten Empfängerkammern elektrische Berührungsthermometer anzuordnen, welche die Temperatur der Gase messen, die selektiv in bezug auf das gesuchte Gas ist. Auch die Oberfläche dieser Berührungsthermometer absorbiert hierbei Strahlung, jedoch ist diese Oberflächenabsorption nicht selektiv in bezug auf das gesuchte Gas, sondern hängt von der Zusammensetzung Nichtdispersiver Ultrarot -Absorptions-Gasanalysator It is also known to work with non-modulated radiation (constant light) and to work with the one you are looking for Gas-filled receiver chambers to arrange electrical contact thermometers, which show the temperature measure the gases that are selective with respect to the gas sought. Also the surface of these touch thermometers absorbs radiation, but this surface absorption is not selective with respect to the searched gas, but depends on the composition of the non-dispersive ultrared absorption gas analyzer
Anmelder:Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
ίο Berlin und München,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
ίο Berlin and Munich,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Munich 2, Wittelsbacherplatz 2
Dr. rer. nat. Gustav Schulz, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt wordenDr. rer. nat. Gustav Schulz, Karlsruhe,
has been named as the inventor
der Restgase in der Analysenkammer ab. Bei der Differenzschaltung der Thermometer in den beiden Empfängerkammern hebt sich deren Oberflächenabsorption nicht auf, so daß Meßfehler, insbesondere eine Ver-Schiebung des Gerätenullpunktes, auftreten.the residual gases in the analysis chamber. With the differential switching of the thermometers in the two receiver chambers their surface absorption does not cancel out, so that measurement errors, in particular a shift of the device zero point.
Aus diesem Grunde wurde bereits vorgeschlagen, die Empfängerkammern mit einem strahlungsdurchlässigen Boden zu versehen und hinter jeder Empfängerkammer eine weitere Kammer anzuordnen, die mit einem im s 30 Absorptionsbereich des gesuchten Gases durchlässigen Gas gefüllt ist.For this reason it has already been proposed that the receiver chambers be equipped with a radiation-permeable To provide the bottom and to arrange another chamber behind each receiving chamber, which is marked with an im s 30 Permit the absorption area of the gas you are looking for Gas is filled.
In diesen Kammern werden Berührungsthermometer angebracht, die sich in bezug auf die Oberflächenabsorption wie die Berührungsthermometer in den Empfängerkammern verhalten, und diese Thermometer zur Kompensation der Oberflächenabsorption den Thermometern in den Empfängerkammern entgegengeschaltet. Da an den zuerst von der Strahlung getroffenen Berührungsthermometern eine wesentlich größere Oberflächenabsorption als an den Thermometern auftritt, auf welche die Strahlung erst nach Durchdringen der Empfängerkammer und des Abschlußfensters am Boden trifft, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um eine ausreichende Kompensation zu erhalten. Hierzu wird z. B. die Empfindlichkeit der Thermometer in den Empfängerkammern durch Vor- oder Nebenwiderstände verringert oder die Absorption der Thermometer hinter den Empfängerkammern vergrößert. Um eine wirksame Kompensation zu erhalten, muß somit ein umfangreicher Aufwand an Justierarbeit geleistet werden, abgesehen davon, daß der konstruktive Aufwand für die Empfänger verdoppelt ist, da jeder Empfänger aus zwei Kammern mit zwei Thermometern besteht.In these chambers, contact thermometers are placed, which deal with the surface absorption how the touch thermometers behave in the receiving chambers, and these thermometers To compensate for surface absorption, the thermometers in the receiving chambers are connected opposite. Since the contact thermometers hit by the radiation first have a much larger one Surface absorption than occurs on the thermometers, on which the radiation only occurs after penetration the receiving chamber and the closing window on the floor must take special measures be taken in order to obtain sufficient compensation. For this purpose z. B. the Sensitivity of the thermometers in the receiving chambers reduced by series or shunt resistances or the absorption of the thermometers behind the receiver chambers is increased. To be effective To get compensation, therefore, a large amount of adjustment work must be done, apart from from the fact that the design effort for the receiver is doubled, since each receiver consists of two chambers with two thermometers.
109 507/264109 507/264
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, das nach dem Gleichlichtverfahren arbeitet und bei dem zwei in einer Richtung verlaufende parallele Strahlenbündel vorhanden sind, in denen die mit dem Analysengas gefüllte ein- oder zweiteilige Analysenkammer liegt. Nach der Analysenkammer sind die gasgefüllten Empfängerkammern angeordnet, welche elektrische Berührungsthermometer enthalten. Gemäß der Erfindung ist die eine Empfängerkammer mit dem Gas, dessen Konzentration gemessen werden soll, oder einem Ersatzgas mit gleichem Absorptionsverhalten gefüllt, und die andere Empfängerkammer ist mit einem im gleichen ultraroten Bereich durchlässigen Gas gefüllt. Da hierbei beide Strahlenbündel durch die Analysenkammer verlaufen, ist der Restgaseinfluß auf die Oberflächenabsorption in beiden Bündeln der gleiche. Der Unterschied in der Oberflächenabsorption, der dadurch hervorgerufen wird, daß die eine Empfängerkammer mit dem Gas gefüllt ist, dessen Konzentration gemessen werden soll, läßt sich durch eine Eicheinstellung am Gerät praktisch beseitigen, da er sich lediglich als Nullpunktverschiebung bemerkbar macht.The present invention relates to a device which operates according to the constant light method and at in which there are two parallel bundles of rays running in one direction, in which those with the One or two-part analysis chamber filled with analysis gas is located. After the analysis chamber are the gas-filled Arranged receiver chambers which contain electrical contact thermometers. According to the Invention is the one receiving chamber with the gas whose concentration is to be measured, or a Substitute gas filled with the same absorption behavior, and the other receiving chamber is filled with an im same ultra-red area filled permeable gas. Since here both bundles of rays through the analysis chamber run, the residual gas influence on the surface absorption is the same in both bundles. Of the Difference in surface absorption, which is caused by the fact that the one receiving chamber is filled with the gas whose concentration is to be measured, can be adjusted by a calibration setting on Practically eliminate the device as it is only noticeable as a zero point shift.
Gegenüber den obenerwähnten Geräten mit negativer Filterung, bei denen am Ende des einen Strahlungsweges eine Selektivierungskammer und am Ende des anderen Strahlungsweges eine mit ultrarotem Gas gefüllte Kammer, jeweils mit nachgeschaltetem unselektivem Strahlungsempfänger angeordnet ist, tritt bei dem vorliegenden Gerät mit zwei Empfängerkammern, die je ein elektrisches Berührungsthermometer enthalten, der Vorteil auf, daß praktisch nur die Temperatur des Gases in der Empfängerkammer gemessen wird, die selektiv in bezug auf das gesuchte Gas ist. Es ist somit der Nachteil vermieden, daß als Meßeffekt die Differenz großer Energieanteile zu bilden ist.Compared to the above-mentioned devices with negative filtering, in which at the end of a radiation path a selectivation chamber and at the end of the other radiation path one with ultrared gas filled chamber, each arranged with a downstream non-selective radiation receiver, occurs in the case of the present device with two receiver chambers, each with an electrical contact thermometer contain the advantage that practically only the temperature of the gas is measured in the receiving chamber which is selective with respect to the gas sought. It avoids the disadvantage that as a measuring effect the difference between large amounts of energy is to be formed.
Ein Ausführungsbeispiel für ein gemäß der Erfindung aufgebautes Gerät ist rein schematisch in der Zeichnung dargestellt. Die Strahlung des Strahierst wird über zwei gleichartige Spiegel 6"P1 und SV2 nach unten umgelenkt und durchsetzt die Analysenkammer K1 und K2. Beide Kammern werden von dem zu analysierenden Gas durchströmt. Das Gas braucht dabei die Kammern nicht nacheinander zu durchströmen, sondern kann auch gleichzeitig in beide Kammern auf getrennten Wegen ein- und austreten. In den Empfängerkammern Ekl, Ek2 sind z. B. Platindrähte E1 und E2 als Temperaturfühler ausgespannt, deren Anordnung bekannt und nicht näher dargestellt ist. Die Kammer Ekl ist mit dem gesuchten Gas gefüllt, während die Kammer Ek2 ein neutrales Gas, ζ. Β. Stickstoff, enthält. Vor den Kammern K1, K2 sind gestrichelt Filterkammern Fkl und Fk2 angedeutet, die in bekannter Weise zusätzlich zur Selektivierung verwendet werden können.An embodiment of a device constructed according to the invention is shown purely schematically in the drawing. The radiation from the radiation beam is deflected downwards via two similar mirrors 6 ″ P1 and S V2 and passes through the analysis chambers K 1 and K 2. The gas to be analyzed flows through both chambers can also be switched on at the same time in both chambers on separate paths and exit. in the receiver chambers e kl, e k2 are spread as a temperature sensor, whose arrangement is not shown known and closer z. B. platinum wires e 1 and e 2. the chamber e kl is filled with the gas sought, while the chamber E k2 contains a neutral gas, ζ. Β. nitrogen. In front of the chambers K 1 , K 2 , broken lines indicate filter chambers F kl and F k2, which are also used in a known manner for selectivation can be.
Zweckmäßig wird für die Füllung der unselektiv wirkenden Empfängerkammer Ek2 ein Gas gewählt, dessen Wärmeleitfähigkeit mit der des Gases in der selektiv wirkenden Kammer Ekl mindestens annähernd übereinstimmt.A gas is expediently selected for filling the non- selectively acting receiver chamber E k2, the thermal conductivity of which at least approximately corresponds to that of the gas in the selectively acting chamber E kl.
Der Nullpunkt des Gerätes nach der Erfindung ist wie bei allen mit negativer Filterung arbeitenden Geräten von der Strahlertemperatur abhängig, und diese muß daher möglichst konstant gehalten werden. Der Einfluß der Strahlertemperatur wird jedoch herabgesetzt, wenn zur Füllung der unselektiv wirkenden Kammer Ek2 ein ultrarotabsorbierendes Gas in geeigneter Konzentration gewählt wird, das einmal in dem zu analysierenden Gasgemisch nicht enthalten ist undThe zero point of the device according to the invention is, as in all devices working with negative filtering, dependent on the radiator temperature, and this must therefore be kept as constant as possible. The influence of the radiator temperature is reduced, however, if an ultraredabsorbing gas is selected in a suitable concentration to fill the unselective acting chamber E k2, which is not contained in the gas mixture to be analyzed and
ίο dessen Absorptionsstellen sich mit denen des untersuchten Gasgemisches nicht überlappen. Gelingt es, für die unselektiv wirkende Kammer ein solches Gas zu finden, so bleibt der Nullpunkt des Gerätes auch bei Temperaturschwankungen des Strahlers erhalten, daίο whose absorption points do not overlap with those of the gas mixture examined. Succeeds for the unselective acting chamber to find such a gas, the zero point of the device remains at Temperature fluctuations of the radiator received because
dann in beiden Empfängerkammern praktisch der gleiche Energieanteil aus dem Spektrum des Strahlers absorbiert wird, so daß keine Temperaturdifferenz zwischen den Empfängerkammern E1 und E2 auftritt.then practically the same amount of energy from the spectrum of the radiator is absorbed in both receiver chambers, so that no temperature difference occurs between the receiver chambers E 1 and E 2 .
Claims (3)
Zeitschrift für angewandte Physik (1954), S. 563 bis 576;Considered publications:
Zeitschrift für angewandte Physik (1954), pp. 563 to 576;
USA.-Patentschrift Nr. 2 386 831.-Gas —Wärme (1957), pp. 148 to 159;
U.S. Patent No. 2,386,831.
Deutsches Patent Nr. 1 037 727.Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1 037 727.
Priority Applications (1)
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DES54538A DE1098243B (en) | 1957-07-30 | 1957-07-30 | Non-dispersive ultra-red absorption gas analyzer |
Applications Claiming Priority (2)
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DES54538A DE1098243B (en) | 1957-07-30 | 1957-07-30 | Non-dispersive ultra-red absorption gas analyzer |
GB2714958A GB851634A (en) | 1958-08-25 | 1958-08-25 | Improvements in or relating to infra-red gas analysers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1098243B true DE1098243B (en) | 1961-01-26 |
Family
ID=25995413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DES54538A Pending DE1098243B (en) | 1957-07-30 | 1957-07-30 | Non-dispersive ultra-red absorption gas analyzer |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE1098243B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1297362B (en) * | 1961-12-15 | 1969-06-12 | Howard Grubb Parsons & Company | Device for displaying the concentration of one or more components of an analysis gas |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US2386831A (en) * | 1942-09-02 | 1945-10-16 | Dow Chemical Co | Method and apparatus for continuous analysis of organic mixtures while in motion and for control of systems comprising such mixtures |
-
1957
- 1957-07-30 DE DES54538A patent/DE1098243B/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1297362C2 (en) * | 1961-12-15 | 1973-05-30 | Howard Grubb Parsons & Company | Device for displaying the concentration of one or more components of an analysis gas |
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