DE1623059C

DE1623059C - Einrichtung zur Verkürzung der Em stellzeit fur ein auf der Messung von Temperaturdifferenzen beruhendes Gas analysegerat

Info

Publication number: DE1623059C
Application number: DE19661623059
Authority: DE
Inventors: 7500 Karlsruhe Schorpp Klaus
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-09-30
Filing date: 1966-09-30
Publication date: 1973-06-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verkürzung der Einstellzeit für ein auf der Messung von Temperaturdifferenzen beruhendes Gasanalysegerät mit einer Vergleichskammer und einer Meßkammer, insbesondere für ein Infrarot-Gasanalysegerät.

Bei derartigen, nach dem Vergleichsprinzip arbeitenden Gasanalysegeräten werden thermische Meßfühler in den Kammern verwendet, welche bei bekannten Geräten aus in einer Brückenschaltung liegenden temperaturempfirrdlichen Widerstandsdrähten bestehen, die einzeln oder paarweise in mit einem Vergleichsgas gefüllten oder durchströmten Vergleichskammern und ebensolchen vom Meßgas durchströmten oder mit ihm gefüllten Meßkammern angeordnet sind. Der Meßeffekt ergibt sich aus der unterschiedlichen Temperatur der Widerstandsdrähte in den Vergleichs- und Meßkammern und der damit verbundenen Änderung der Widerstandswerte. Die an der Meßdiagonale der Widerstandsbrücke auftretende Spannung kann als Meßsignal weiterverarbeitet werden.

Bei derartigen Gasanalysegeräten wird vor Beginn der Messung zur Einstellung des Nullpunkts ein sogenanntes Nullpunktgas, z. B. N₂, in die Analysekammer eingeleitet. Tritt nach Vornahme der Nullpunkteinstellung das zu messende Gas in die Analysekammer ein, so ändert sich plötzlich die Temperatur der Meßkammer, was zur Folge hat, daß sich ein neues Tomperaturgleichgewicht einstellt. Dabei macht sich die große Wärmekapazität der in den meisten Fällen aus Metall bestehenden Wandungen der Meßkammer insofern störend bemerkbar, als sie die Einstellung auf das neue Temperaturgleichgewicht in erheblichem Maß verzögert. Die Einstellzeit beträgt bei bekannten Geräten im Durchschnitt 5 Minuten. Etwa 96 bis 97% des Endausschlags werden dabei bereits nach etwa IO Sekunden erreicht, in der restlichen Zeit erfolgt lediglich eine zusätzliche Ausschlagszunahme von etwa 3 bis 4%> vom Endausschlag.

Es besteht die Aufgabe, diese Einstellzeit zu verkürzen.

Eine Lösung der Aufgabe wird in einer Einrichtung zur Verkürzung der Einstellzeit für ein auf der Messung von Temperaturdifferenzen beruhendes Gasanalysegerät mit einer Vergleichskammer und einer

ίο Meßkammer, insbesondere für ein Infrarot-Gasanalysegerät gesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Wand der Meßkammer in thermischem Kontakt mit einem Heizelement steht, dessen Heizleistung proportional zum Ausgangssignal des Gasanalysegeräte ist. Das durch die Abkühlung des Gases infolge des Meßeffekts hervorgerufene Absinken der Temperatur der Meßkammerwand wird durch die zugeführte ausschlagsproportionale Heizleistung verhindert, das herrschende Temperaturgleichgewicht

zo bleibt also erhalten.

Das Heizelement kann auch an der Vergleichskammer angebracht werden; die zuzuführende Heizleistung ist dann dem Ausschlag umgekehrt proportional.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Heizleistung von einem Transistor erzeugt, dessen Verlustwärme auf die Wandung der Meßkammer übertragen wird. Oer Transistor wird von dem Ausgangssignal des Gasanalysegeräts gesteuert und von einer konstanten Spannungsquelle gespeist.

Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt und im folgenden erläutert.

F i g. 1 zeigt den Meßgeber eines Gasanalysegeräts, das nach dem Infrarot-Absorptionsverfahren arbeitet. In den vom Infrarotstrahler 1 ausgehenden zwei Strahlengängen ist eine zweifach aufgeteilte Analysenkammer 2 mit Gaseintritt 3 und Gasaustritt 4 eingeschaltet. Auf die Analysenkammer 2 folgt ein Empfängerblock 5, der einerseits eine mit dem Vergleichsgas, hier Stickstoff N₂, gefüllte Vergleichskammer 6 und eine mit dem Meßgas, hier z. B. CO, gefüllte Meßkammer 7 enthält. In der Vergleichskammer6 und der Meßkammer 7 sind im Strahlengang die die Zweige einer Meßbrücke bildenden Widerstandsdrähte 8 und 9 angeordnet. An der Kammerwandung der Meßkammer 7 ist mit gutem Wärmeübergang ein Transistor 10 montiert, dessen Verlustleistung auf die Kammerwartdung übertragen werden soll. Die Ansteuerung dieses Transistors 10 ist in der in Fig.2 gezeigten Schaltungsanordnung schematisch dargestellt. Der Ausgang eines Gasanalysegeräts 11 ist mit dem Eingang eines Verstärkers 12 verbunden, der einen eingeprägten' Strom abgibt, welcher ein Anzeigeinstrument 13 betätigt. Über einem vom meßwertproportionalen ■ Ausgangsstrom des Verstärkers 12 durchflossenen einstellbaren Widerstand 14 fällt eine Spannung ab, die als Steuerspannung für den Transistor 10 dient. Der Transistor 10 wird von einer konstanten Spannungsquelle gespeist. Zur Linearisierung ist der Transistor über einen Widerstand 15 gegengekoppelt. 'Ein Kondensator 16 leitet eingestreute, störende Wechselspannungskomponenten ab. Eine aus einem einstellbaren Widerstand 17 und einer mit ihm in Reihe liegenden Diode 18 bestehende Kombination dient zur Unterdrückung der Restspannung der Basiskennlinie. Mit dem

Widerstand 14 läßt sich die benötigte Heizleistung, die von den Eigenschaften des zu inessenden Gases und der Ausgestaltung der Meßkammerwandung abhängt, einstellen. Das an der Basis des Transistors 10 liegende Potential steuert den Transistor proportional dem Ausschlag des Anzeigeinstruments 13 durch, so daß seine als Wärme anfallende Verlustleistung so bemessen ist, daß sie die unerwünschte Abkühlung der Kammerwand .gerade kompensiert.

Entsprechende Einrichtungen können in ähnlicher Weise auch an Gasanalysegeräten verwendet werden, ί> deren Meßprinzip auf der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit von Gasen oder dem Paramagnetismus des Sauerstoffs beruht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Verkürzung der Einstellzeit für ein auf der Messung von Temperaturdifferenzen beruhendes Gasanalysegerät mit einer Vergleichskammer und einer Meßkammer, insbesondere für ein Infrarot-Gasanalysegerät, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand der Meßkammer (7) in thermischem Kontakt mit einem Heizelement (10) steht, dessen Heizleistung proportional zum Ausgangssignal des Gasanalysegerätes ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (10) ein Transistor ist, der an der Wand der Meßkammer (7) derart angebracht ist, daß seine als Wärme anfallende Verlustleistung auf die Wand der Meßkammer (7) übertragen wird, und daß der Transistor von dem Ausgangssignal des Gasanalysegerätes gesteuert und von einer konstanten Spannungsquelle gespeist wird.