DE1120770B

DE1120770B - Device to compensate for fluctuations in the radiator temperature in ultrared absorption gas analyzers

Info

Publication number: DE1120770B
Application number: DES70536A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Gustav Schulz; Klaus Goebel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-09-26
Filing date: 1960-09-26
Publication date: 1961-12-28

Description

Einrichtung zur Kompensation von Schwankungen der Strahlertemperatur bei Ultrarot -Absorptions- Gasanalysatoren Bei den bekannten nicht dispersiven Ultrarot-Absorptions-Gasanalysatoren, die in einem der beiden miteinander zu vergleichenden Strahlungswege Stoffe, z. B. gasgefüllte Absorptionskammern enthalten, die in bezug auf die zu analysierenden Gaskomponenten selektiv wirken, z. B. bei allen Geräten mit negativer Filterung, muß die Temperatur des Strahlers mit besonderen Mitteln konstant gehalten werden, da Temperaturänderungen des Strahlers mit einer Wanderung des Gerätenullpunktes verbunden sind. Wird der Strahler elektrisch beheizt, so können Heizstromschwankungen von 1 bis 2 S bereits Nullpunktsfehler in der Größenordnung von 10/0 hervorrufen. Der Heizstrom muß daher auf mindestens 0,1S genau konstant gehalten werden, um eine Meßgenauigkeit von lig vom Skalenbereich zu halten. Da als Heizstromquelle für den Strahler im allgemeinen die Netzwechselspannung verwendet wird, müssen sehr wirksame und daher Aufwand erheischende Spannungskonstanthalter eingesetzt werden, damit die oben angegebene scharfe Forderung erfüllt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abhängigkeit des Nullpunktes von der Strahlertemperatur zu beseitigen und den für den Konstanthalter erforderlichen Aufwand zu verringern. Device to compensate for fluctuations in the heater temperature with ultra-red absorption gas analyzers With the known non-dispersive ultra-red absorption gas analyzers, the substances in one of the two radiation paths to be compared, e.g. B. contain gas-filled absorption chambers with respect to the to be analyzed Acting gas components selectively, e.g. B. for all devices with negative filtering, the temperature of the heater must be kept constant by special means, because temperature changes of the heater with a migration of the device zero point are connected. If the heater is heated electrically, fluctuations in the heating current can occur from 1 to 2 S already cause zero point errors in the order of magnitude of 10/0. The heating current must therefore be kept constant to an accuracy of at least 0.1S in order to achieve a To keep the measurement accuracy of lig within the range of the scale. As a heating power source for the Radiators generally used the AC mains voltage must be very effective and therefore voltage stabilizers requiring effort are used the strict requirement given above is met. The invention has the task based on eliminating the dependency of the zero point on the heater temperature and to reduce the effort required for the stabilizer.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß von einem die Temperatur des Strahlers messenden elektrischen Thermometer eine Korrekturspannung abgeleitet und in die Meßschaltung eingeführt ist. Als elektrische Thermometer können sowohl Thermoelemente als auch Widerstandsthermometer verwendet werden. According to the invention this is achieved in that the An electrical thermometer measuring the temperature of the radiator provides a correction voltage is derived and introduced into the measuring circuit. As an electrical thermometer you can both thermocouples and resistance thermometers can be used.

Die angegebene Kompensation läßt sich mit Vorteil bei allen Gasanalysegeräten verwenden, bei denen Nullpunktfehler mit einer Änderung der Strahlertemperatur verbunden sind. Dies ist unter anderem bei allen mit negativer Filterung arbeitenden Geräten der Fall. The specified compensation can be used to advantage with all gas analyzers use where zero point errors are associated with a change in the heater temperature are. Among other things, this is the case with all devices that work with negative filtering the case.

An Hand der Zeichnung soll die neue Kompensationsmethode näher erläutert werden. Das Gasanalysegerät ist hier abweichend von den üblichen mit negativer Filterung arbeitenden Geräten mit gasgefüllten Empfängerkammern ausgerüstet. Die Selektivität wird dadurch erreicht, daß in der Empfängerkammer 1 das Gas enthalten ist, dessen Konzentration in einem vorgegebenen Gasgemisch bestimmt werden soll, während die Empfängerkammer 2 ein neutrales Gas enthält, das in dem für die Messung verwendeten Wellenlängenbereich keine Absorptionsstellen besitzt. The new compensation method is to be explained in more detail using the drawing will. The gas analyzer here differs from the usual one with negative filtering working devices equipped with gas-filled receiver chambers. The selectivity is achieved in that the gas is contained in the receiving chamber 1, its Concentration in a given gas mixture should be determined while the Receiver chamber 2 contains a neutral gas that is used in the measurement Wavelength range has no absorption sites.

Die ultrarote Strahlung fällt von einem Strahler 3 in bekannter Weise auf Umlenkspiegel4 und 5 und auf den beiden Strahlungswegen I und II durch die Kammer 6, der das zu untersuchende Gasgemisch zugeführt wird. In den Empfängerkammern 1 und 2 sind Widerstandsthermometer 7 und 8 angeordnet, welche die Gastemperatur in der Kammer messen. Diese Widerstandsthermometer liegen mit Festwiderständen9 und 10 in einer Brückenschaltung, die an den Klemmenll und 12 an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Die Spannung in der Brückendiagonalen an den Punkten 13 und 14 ist ein Maß für den Gehalt des zu untersuchenden Gases in der Kammer 6 an der zu bestimmenden Gaskomponente. Da diese Gaskomponente in die Kammerl eingefüllt ist, tritt dort durch Strahlungsabsorption eine Erwärmung auf, die um so größer ist, je geringer die Konzentration der zu bestimmenden Gaskomponente im Gasgemisch der Kammer 6 ist, während dagegen in der mit neutralem Gas gefüllten Kammer 2 dieser Effekt fehlt. Die Temperatur des Gases in der Kammer 1 ist jedoch auch von der Intensität der vom Strahler 3 ausgesandten Strahlungsenergie abhängig und nimmt mit der Temperatur des Strahlers zu. Der Strahler 3 kann z. B. aus einem keramischen Körper bestehen, in den Heizdrähte eingebettet sind. Diese Heizdrähte sind an AnschlußklemmenlS und 16 geführt, die z. B. über einen Transformator an die Netzwechselspannung anzuschließen sind. The ultra-red radiation falls from a radiator 3 in a known manner on deflection mirrors 4 and 5 and on the two radiation paths I and II through the chamber 6, to which the gas mixture to be examined is fed. In the recipient chambers 1 and 2 resistance thermometers 7 and 8 are arranged, which measure the gas temperature in the chamber. These resistance thermometers have fixed resistors9 and 10 in a bridge circuit connected to Terminals and 12 to a DC voltage source connected. The tension in the bridge diagonal at points 13 and 14 is a measure for the content of the gas to be examined in the chamber 6 at the to determining gas component. Since this gas component is filled into the chamber, If there is a heating due to radiation absorption, which is all the greater, the lower the concentration of the gas component to be determined in the gas mixture Chamber 6 is, while on the other hand in the chamber 2 filled with neutral gas this No effect. However, the temperature of the gas in the chamber 1 also depends on the intensity depends on the radiation energy emitted by the radiator 3 and increases with the temperature of the spotlight. The radiator 3 can, for. B. consist of a ceramic body, are embedded in the heating wires. These heating wires are connected to terminals LS and 16 out, the z. B. to be connected to the AC mains voltage via a transformer are.

Nach dem Erfindungsvorschlag wird die Temperatur des Strahlers 3 von einem Widerstandsthermometer 17 gemessen, das mit Festwiderständen in eine Brücke 18 geschaltet ist, die wiederum von der Gleich- spannungsquelle 19 gespeist wird. Die Spannung der Diagonalen dieser Brücke, die ein Maß für die Temperatur des Strahlers ist, wird in Reihe mit der Diagonalspannung der Meßbrücke an den Punkten 13 und 14 an das Meßinstrument 20 geschaltet. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr einfach aufgebaute Kompensationsschaltung, die die Anforderungen an die Konstanz des Strahlerstromes wesentlich herabsetzt. According to the proposal of the invention, the temperature of the radiator 3 measured by a resistance thermometer 17 with fixed resistors in a bridge 18 is switched, which in turn is from the equal voltage source 19 is fed. The tension of the diagonals of this bridge, which is a measure of the The temperature of the radiator is in series with the diagonal voltage of the measuring bridge connected to the measuring instrument 20 at points 13 and 14. That way results a very simply constructed compensation circuit that meets the requirements significantly reduces the constancy of the emitter current.

Das Thermometerl7 wird zweckmäßig in unmittelbarer Nähe der Heizwendel angebracht, so daß es von den die Heizwendel umgebenden hitzebeständigen Massen eingeschlossen ist.The Thermometerl7 is expediently in the immediate vicinity of the heating coil attached so that it is of the heat-resistant masses surrounding the heating coil is included.

Wenn in der elektrischen Meßschaltung des Gerätes Verstärker verwendet werden, ist die Korrekturspannung in die Eingangsschaltung des Verstärkers einzuführen. Das Widerstandsthermometer 17 kann auch, wie bereits erwähnt, durch ein Thermoelement oder mehrere Thermoelemente in Vielfachschaltung ersetzt werden. When used in the electrical measurement circuit of the device amplifier the correction voltage is to be introduced into the input circuit of the amplifier. The resistance thermometer 17 can, as already mentioned, by a thermocouple or multiple thermocouples are replaced in multiple circuits.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device to compensate for the influence of Fluctuations in the radiator temperature in the case of non-dispersive ultrared absorption gas analyzers, characterized in that an electrical measuring the temperature of the radiator Thermometer derived a correction voltage and introduced into the measuring circuit is.

2. Device according to claim 1, characterized in that the correction voltage on a thermocouple or as a voltage drop on a resistance thermometer can be tapped.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the electric thermometer from the refractory mass of the radiating body is enclosed.

4. Device according to claim 1 and following, characterized in that that the correction voltage of the interference voltage caused by changes in the radiator temperature is switched in the opposite direction.

5. Device according to claim 1 and following for ultrared - absorption - Gas analyzers with resistance thermometers in bridge circuit as receivers (Measuring bridge), characterized in that a bridge circuit with the resistance thermometer Correction voltage taken from the radiator in series with the diagonal of the measuring bridge is switched.