DE1123139B

DE1123139B - Non-dispersive ultra-red absorption gas analyzer

Info

Publication number: DE1123139B
Application number: DES70495A
Authority: DE
Inventors: Dr Gustav Schulz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-09-23
Filing date: 1960-09-23
Publication date: 1962-02-01

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

S 70495 IXb/421S 70495 IXb / 421

ANMELDETAG: 23. SEPTEMBER I960REGISTRATION DATE: SEPTEMBER 23, 1960

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 1. F E B R U AR 1962 NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF
EDITORIAL: 1. F E BR U AR 1962

Bei einer Gruppe bekannter Ultrarot-Absorptions-Gasanalysatoren werden zwei Strahlungswege der ultraroten Strahlung gebildet, in denen das Gas, dessen Konzentration in einem vorgegebenen Gasgemisch bestimmt werden soll, einen Intensitätsunterschied hervorruft. Auf diesen Intensitätsunterschied sprechen zwei gasgefüllte Empfängerkammern in Differenzschaltung an, von denen je eine am Ende jedes Strahlungsweges angeordnet ist. Bei vielen Analyseproblemen enthält das zu untersuchende Gasgemisch Gaskomponenten, deren Absorptionsbanden sich mit den Banden des zu bestimmenden Gases überlappen. Die Selektivität des Gerätes für das zu bestimmende Gas wird hierdurch stark verringert. Um den Einfluß der störenden Gaskomponenten zu vermindern, ist es bekannt. in beide Strahlungswege Filterkammern einzuschalten und diese mit den störenden Gaskomponenten zu füllen.In a group of known ultrared absorption gas analyzers, two radiation paths are used ultrared radiation is formed in which the gas, its concentration in a given gas mixture is to be determined, causes a difference in intensity. Talk to this difference in intensity two gas-filled receiver chambers in differential circuit, one of which at the end of each radiation path is arranged. In the case of many analysis problems, the gas mixture to be examined contains gas components, whose absorption bands overlap with the bands of the gas to be determined. the This greatly reduces the selectivity of the device for the gas to be determined. To the influence of the It is known to reduce disruptive gas components. to switch on filter chambers in both radiation paths and to fill them with the interfering gas components.

Die Erhöhung der Selektivität durch Einschalten von Filterkammern ist jedoch dadurch begrenzt, daß Filter auch im Absorptionsbereich des zu analysierenden Gases Strahlung absorbieren und die Meßempfindlichkeit verringern und außerdem von Filtern die weniger absorbierbaren Anteile im Randbereich der überlappenden Banden nicht beseitigt werden.However, the increase in selectivity by switching on filter chambers is limited by the fact that Filters also absorb radiation in the absorption range of the gas to be analyzed and the measurement sensitivity and also reduce the less absorbable fractions of filters in the edge area the overlapping bands cannot be eliminated.

Es ist weiter bekannt, in beiden Empfängerkammern unterschiedliche Gasfüllungen zu verwenden und die Füllgase so auszuwählen, daß die Selektivität optimal wird.It is also known to use different gas fillings in the two receiver chambers and to select the filling gases so that the selectivity is optimal.

Die Selektivität läßt sich noch wesentlich verbessern wenn gemäß der Erfindung beide Empfängerkammern zusätzlich mit den störenden Gaskomponenten gefüllt werden. Die Erfindung kann sowohl bei Geräten angewendet werden, die mit periodisch unterbrochener Strahlung arbeiten, als auch bei solchen Geräten, deren Strahlung kontinuierlich auf beide Empfängerkammern trifft.The selectivity can be significantly improved if, according to the invention, both receiver chambers can also be filled with the interfering gas components. The invention can be used both at Devices are used that work with periodically interrupted radiation, as well as those Devices whose radiation continuously hits both receiver chambers.

Der mit den angegebenen Maßnahmen erzielbare Effekt ist an sich überraschend und nicht voraussehbar, da die Annahme naheliegt, die zusätzliche Absorption im Störgas beider Empfängerkammern könnte die Empfindlichkeit des Gerätes verringern, denn diese Absorptionen erhöhen das Temperaturniveau in beiden Empfängerkammern. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in Verbindung mit den Filterkammern eine deutliche Verbesserung der Selektivität auftritt. Die Selektivität wird noch weiter verbessert, wenn die Konzentration der störenden Gaskomponenten in den beiden Empfängerkammern unterschiedlich, jedoch im ganzen möglichst hoch, z. B. auf 40 und 60⁰O eingestellt wird. Es ist dabei jeweils die Konzentration in der unselektivierten Empfänger-Nichtdispersiver Ultrarot -Absorptions-Gasanalysator The effect that can be achieved with the measures specified is in itself surprising and not predictable, since the assumption is obvious that the additional absorption in the interfering gas of both receiver chambers could reduce the sensitivity of the device, because these absorptions increase the temperature level in both receiver chambers. However, it has been shown that in connection with the filter chambers there is a significant improvement in the selectivity. The selectivity is further improved if the concentration of the interfering gas components in the two receiver chambers is different, but as high as possible as a whole, e.g. B. to 40 and 60 ⁰ O is set. It is in each case the concentration in the unselected receiver-non-dispersive ultrared -absorption gas analyzer

Anmelder:Applicant:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. Gustav Schulz, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Gustav Schulz, Karlsruhe,
has been named as the inventor

kammer größer zu wählen, d. h. in der Kammer, die am Ende des Vergleichsstrahlungsweges liegt, der von den bei der Analyse zu bestimmenden Gaskomponenten nicht beeinflußt wird.to choose a larger chamber, d. H. in the chamber at the end of the reference radiation path, the is not influenced by the gas components to be determined during the analysis.

Die Anwendung der Erfindung bei zwei Gerätetypen soll an Hand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert werden. Nach Fig. 1 trifft die Strahlung einer Strahlungsquelle S über Umlenkspiegel 2 und 3 auf den Wegen 4 und 5 auf eine Unterbrecherscheibe 1, die in bekannter Weise die Strahlungswege abwechselnd unterbricht und freigibt. Die Strahlung fällt dann durch die zweiteilige Analysenkammer 6, 12 der das zu analysierende Gasgemisch über den Anschlußstutzen 7 zugeführt und über den Rohrstutzen 8 entnommen wird. Die Strahlung gelangt über die Filterkammer 9 bzw. die Selektivierungskammer 13 in die Empfängerkammern 10 und 11. Die Kammern 10 und 11 sind durch eine Kondensatormembran 14 voneinander getrennt und mit dem Gas gefüllt, dessen Konzentration in der Analysenkammer 6,12 bestimmt werden soll. Wenn sich die Unterbrecherscheibe 1 dreht, gelangt abwechselnd Strahlung auf den Wegen 4 und 5 in die Empfängerkammern 10 und 11, und die Wellenlängen der Strahlung, die vom Gas in den Kammern 10 und 11 absorbiert werden, verursachen Druckimpulse auf die Kondensatormembran. Der bisher beschriebene Aufbau des Gerätes nach Fig. 1 ist bekannt.The application of the invention to two types of device will be explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 2 of the drawing. According to FIG. 1, the radiation from a radiation source S strikes via deflection mirrors 2 and 3 on the paths 4 and 5 on an interrupter disk 1, which alternately interrupts and releases the radiation paths in a known manner. The radiation then falls through the two-part analysis chamber 6, 12 to which the gas mixture to be analyzed is supplied via the connection piece 7 and removed via the pipe socket 8. The radiation reaches the receiving chambers 10 and 11 via the filter chamber 9 or the selection chamber 13. The chambers 10 and 11 are separated from one another by a condenser membrane 14 and filled with the gas, the concentration of which is to be determined in the analysis chamber 6, 12. As the breaker disc 1 rotates, radiation passes alternately on paths 4 and 5 into receiving chambers 10 and 11, and the wavelengths of radiation absorbed by the gas in chambers 10 and 11 cause pressure pulses to be applied to the condenser diaphragm. The structure of the device according to FIG. 1 described so far is known.

Gemäß der Erfindung werden nun in die Empfängerkammern 10 und 11 die störenden Gaskompo-According to the invention, the disruptive gas components are now in the receiving chambers 10 and 11

209 507/179209 507/179

nenten in bestimmter Konzentration eingefüllt. Zweckmäßig wird die Konzentration der störenden Komponenten in der Empfängerkammer 11 etwas höher als die der gleichen Komponenten in der Empfängerkammer 10 gewählt.nents filled in in a certain concentration. The concentration of the disturbing ones is expedient Components in the receiving chamber 11 slightly higher than those of the same components in the receiving chamber 10 elected.

Fig. 2 zeigt ein Gerät, bei dem die Strahlung auf beiden Wegen 4 und 5 kontinuierlich durch eine Analysenkammer 15 trifft. Über die Filterkammern 9 und 13 gelangt die Strahlung in gasgefüllte Empfängerkammern 16 und 17. In den Empfängerkammern ist je ein Widerstandsthermometer 18, ζ. Β. in Form eines über den Querschnitt der Kammer mehrfach ausgespannten Drahtes, angeordnet. Die Widerstandsthermometer liegen in einer Differenzschaltung. Im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 1 ist hier nur die Empfängerkammer 16 mit dem Gas gefüllt, dessen Konzentration in der Analysenkammer 15 bestimmt werden soll, während dagegen die Empfängerkammer 17 ein Gas enthält, das im gleichen Spektralbereich nicht absorbiert, z. B. Stickstoff oder Argon. Auch der Gerätetyp nach Fig. 2 ist bereits vorgeschlagen worden. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Empfängerkammern 16 und 17 zusätzlich mit den störenden Gaskomponenten gefüllt. Die Konzentration der störenden Gaskomponenten in der Kammer 17 wird wieder so viel höher als in der Kammer 16 gewählt, daß der Resteinfluß der störenden Komponenten auf den Meßeffekt in der Differenzschaltung der Empfängerkammern möglichst klein wird.Fig. 2 shows a device in which the radiation on both paths 4 and 5 continuously through a Analysis chamber 15 meets. The radiation reaches the gas-filled receiver chambers via the filter chambers 9 and 13 16 and 17. In each of the receiver chambers there is a resistance thermometer 18, ζ. Β. in the form of a wire stretched several times over the cross section of the chamber. the Resistance thermometers are in a differential circuit. In contrast to the execution after Fig. 1 here only the receiving chamber 16 is filled with the gas, its concentration in the analysis chamber 15 is to be determined, while on the other hand the receiving chamber 17 contains a gas that is in same spectral range not absorbed, e.g. B. nitrogen or argon. The device type according to FIG. 2 is also has already been proposed. In accordance with the present invention, the receiving chambers 16 and 17 additionally filled with the interfering gas components. The concentration of the interfering gas components in the chamber 17 is again chosen so much higher than in the chamber 16 that the residual influence the interfering components on the measuring effect in the differential circuit of the receiver chambers becomes as small as possible.

Für ein praktisch erprobtes Ausführungsbeispiel der Bestimmung von Äthan in einem Gasgemisch, das als Störkomponente Methan enthält, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in der Kammer 16 eine Konzentration von 6O°/o Methan und in der Kammer 17 eine solche von 40 Vo zu wählen. In der Kammer 16 sind dann noch 40% Stickstoff und in der Kammer 17 6O°/o Äthan vorhanden.For a practically tested embodiment of the determination of ethane in a gas mixture, which contains methane as an interfering component, it has proven advantageous to have a concentration in the chamber 16 of 60% methane and in chamber 17 one of 40 Vo. In chamber 16 40% nitrogen and 17 60% ethane in the chamber are then still present.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Non-dispersive ultrared absorption gas analyzer with two radiation paths, one-sided selectivation and filter chambers to reduce the influence of interfering gas components with overlapping absorption bands and with two gas-filled receiver chambers in a differential circuit, characterized in that both receiver chambers are also filled with the interfering gas components.

2. Ultrared absorption gas analyzer according to claim 1, which has a receiving chamber is filled with the gas whose concentration is to be measured and whose other receiving chamber in the same spectral range is not contains absorbing neutral gas, characterized in that the concentration of interfering Gas components in the receiving chamber containing the neutral gas are so much higher than in the other receiving chamber is chosen that the residual influence of the interfering components on the measuring effect in the differential circuit of the receiver chambers is as small as possible.

3. Ultrared absorption gas analyzer according to claim 1, wherein both receiving chambers are filled with the gas whose concentration is to be measured and in which the radiation a radiation path through a selectivation chamber filled with the component to be measured is performed, characterized in that the concentration of the interfering gas components is enlarged in the receiving chamber at the end of that radiation path, which with the to measuring component is filtered.

Considered publications:
Gas-Wärme, 1957, p. 153;
Journal of Applied Physics, 1954, p. 570.

1 sheet of drawings