DE1917628A1

DE1917628A1 - Verfahren zur beruehrungslosen Messung der Konzentration von Substanzen in bewegten Messgutbahnen

Info

Publication number: DE1917628A1
Application number: DE19691917628
Authority: DE
Inventors: Thomas Schentzinger
Original assignee: Frieseke and Hoepfner GmbH
Current assignee: Frieseke and Hoepfner GmbH
Priority date: 1969-04-05
Filing date: 1969-04-05
Publication date: 1970-10-08
Also published as: DE1917628B2; DE1917628C3

Description

Verfahren zur beruhgslosen Messung der Konzentration von Substanzen in bewegten Meßgutbahnen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur berührungslosen Messung der Konzentration von Substanzen in bewegten Meßgutbahnen durch Beaufschlagung des Meßgutes mit von der Substanz absorbierbarer Lichtstrahlung (Meßstrahlung) und nicht absorbierbarer Lichtstrahlung (Vergleichsstrahlung) sowie elektrischer Quotientenbildung aus den vom Meßgut beeinflußten Anteilen dieser Strahlungen.
Bei Messungen nach diesem Verfahren treten dann Meßfehler auf, wenn in dem Meßgut bestimmte zusätzliche Substanzen vorhanden sind, zum Beispiel Phenole, Melamine oder fetthaltige Smprägnierungsstoffe.
Diese Stoffe haben eine Absorptionsbande, die beispielsweise der Absorptionsbande von Wasser sehr eng benachbart ist, dieselbe teilweise überdeckt und eine genaue Messung des Wassergehaltes stört, weil sie mit üblichen optischen Mitteln nicht von der Wasserbande zu trennen ist.
Es ist Aufgabe der vorlietenden Erfindung, ein Verfahren zur beruhriingslosen Messung der Konzentration von Substanzen nach der einleitend geschilderten Art anzugeben, bei dem eine Eliminierung des Einflusses einer derartigen Fremdsubstanz, von welcher eine Absorptionsbande die Absorptionsbande der zu messenden Substanz teilweise überdeckt, erzielt wird.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, -daß das Meßgut zusätzlich von einer dritten und auf eine weitere Absorptionsbande der Fremdsubstanz abgestimmten Lichtstrahlung beaufschlagt wird (Drittstrahlung), daß zwei Quotienten gebildet werden, von denen sich der eine aus den empfangenen Intensitäten der Meßstrahlung und der Vergleichsstrahlung und der andere aus den empfangenen Intensitäten der Drittstrahlung und der Vergleichs strahlung zusammensetzt und daß von den beiden so erhaltenen Quotienten die Differenz gebildet wird, wobei- einer der Quotienten mit einem Faktor so korrigiert wird, daß die Differenz beider Quotienten bei fehlender Meßsubstanz zu Null wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zieht also nicht den von der genannten Störbande bewirkten und als solchen bei der Messung kaum erfaßbaren Intensitätsanteil selbst zur Korrektur heran, sondern bedient sich einer anderen Absorptionsbande der Fremdsubstanz, welche sich mit Eilfe-einer dritten Strahlung leicht erfassen läßt und deren spezifische Absorption in bestimmtem, materialbedingtem Verhältnis zur spezifischen Absorption der genannten Störbande steht, die die Absorptionsbande der zu messenden Substanz überdeckt. Dank dieses vorgegebenen Verhältnisses der spezifischen Absorptionen zueinander läßt sich eine Korrekturgröße gewinnen, mit deren Hilfe schließlich der Einfluß der störenden Substanz auf Null reduziert werden kann.
Die Vorrichtung zur Iurchführungdes geschilderten Meßverfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßgut gegenüber ein motorisch drehbarer Filterträger mit drei verschiedenen Schmalband-Interferenzfiltern angeordnet ist, mit dem eine Synchronisierscheibe mit mindestens zwei Lichtschranken für eine Schaltlogik zwangsgekoppelt ist, daß diese Schaltlogik mit drei Ausgängen eines an dem Strahlungsdetektor angeschlossenen Verstärkers im Sinne abwechselnder und zur Bewegung des Filterträgers -t synchroner Freigabe der Ausgänge in Verbindung steht, daß einer dieser Ausgänge mit den zwei Quotientenbildnern gemeinsam und die anderen dieser Anschlüsse mit Je einem dieser Quotientenbildner über Steuerleitungen verbunden sind und daß die Äusgänge dieser Quotientenbildner unter Einfügting eines einstellbaren Eorrektureingabegliedes über Steuerleitungen mit einem Differenzbildner verbunden sind, an dem ein Anzeigeinstrument angeschlossen ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand des in der Zeichnung schematisiert veranschaulichten iusführungsbeispieles einer Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens erläutert.
Es zeigen: Figur 1 die Meßmechnnik dieser Vorrichtung, Figur 2 den zugehörigen luswerteteil der Vorrichtung nach Figur 1.
Gemäß Figur 1 ist dem Neßgut 1 gegenüber der Filterträger 2 angeordnet, der durch den Motor 3 antreibbar ist. Der Filterträger 2 besitzt die Schmalband-Interferenzfilter 4, 5 und 6. Von diesen blendet eines eine für die Vergleiche strahlung geeignete Wellenlange, das andere eine der eu messenden Absorptionsbande entsprechende Wellenlänge und das dritte eine für die weiter oben genannte Dritt strahlung geeignete Wellenlänge aus dem Licht der Lampe 7 aus, welches noch in einem Kondensor 8 gesammelt und parallel gerichtet wird.
In Zwangskupplung zum Filterträger 2 befindet sich eine Synchronisierscheibe 9. Diese ist mit drei winklig versetzten kreisbogenförmigen Durchbrüchen 10, 11 und 12 versehen. Letztere befinden sich ebenfalls im Strahlungsbereich der Lampe 7 und geben bei Drehung der Scheibe 9 den Strahlungsweg zu drei lichtelektrischen Elementen 1f, 14 und 15 frei. Die von letzteren über die Leitungen a, b, c abnehmbaren Impulse sind in ihrer zeitlichen Folge bei 16 symbolisiert. Je nach Ausbildung der den lichtelektrischen Elementen nachfolgenden und weiter unten angeführten Schaltlogik kann man auch mit zwei Durchbrüchen auf der Scheibe 9 und zwei licht elektrischen Elementen auskommen.
Dem Meßgut ebenfalls benachbart, aber winklig unterschiedlich zu der vom Filter 4 durchgelassenen Primärstrahlung ist der Strahlungsdetektor 17 angeordnet, dessen Ausgangsleitung mit e bezeichnet ist.
Die Meßimpulse des Detektors 17 werden gemeinsam vom Verstärker 18 (Figur 2) verstärkt. An dessen Ausgang liegt ein elektronischer Umschalter aus den Widerständen 19, 20, 21 und den Transistoren 22, 23 und 24. Der elektronische Umschalter wird von der Schaltlogik 25 angesteuert.
Wie leicht ersichtlich, gibt der so gesteuerte elektronische Umschalter jeweils einen der aus Längswiderstand und Transistor bestehenden Ausgänge am Verstärker 18 frei. Einer derselben steht über eine Steuerleitung f mit zwei an sich bekannten Quotientenbildnern Q1 und Q2 gemeinsam in Verbindung, während die beiden anderen Ausgänge über Steuerleitungen g, h jeweils mit einem dieser Quotientenbildner verbunden sind. Die Steuerleitung f wird hier immer dann durchgeschaltet, wenn das die Vergleichswellenlänge ausblendende Filter der Gruppe 4, 5, 6 sich zwischen Lampe 7 und Meßgut 1 befindet. Die beiden anderen Steuerleitungen g, h werden dann durchgeschaltet, wenn sich das die Drittstrahlung ausblendende Filter oder das die Meßstrahlung ausblendende Filter des Trägers 2 im Strahlengang zum Meßgut befindet, wie die weiter oben angeführte Verfahrensbeschreibung lehrt. Dementsprechend werden die beiden zur verfhrensgerechten Arbeitsweise erforderlichen Quotienten in den Stufen Q1 und Q2 gebildet.
Die Ausgänge der Quotientenbildner sind an einen Differenzbildner D geführt, wobei mit dem Korrekturglied K eine einstellbare Korrekturgröße vorgegeben werden kann, die den spezifischen Absorptionen der Fremdsubstanz bei der die Absorptionsbande der zu messenden Substanz überdeckenden Störbande einerseits und der von der Drittstrahlung erfaßten anderen Absorptionsbande der Fremdsubstanz andererseits entspricht.
Am Ausgang des Differenzbildners D steht der Meßwert unmittelbar zur Verfügung und wird vom Instrument 26 angezeigt.

Claims

P a t e n t a n s D r ü c h e

9 erfahren zur berührungslosen Messung der Eonzentration-von Substanzen in bewegten ZeEgutbahnen durch Beaufschlagung des Meßgutes mit absorbierbarer Lichtstrahlung (Meßstrahlung) und nicht absorbierbarer Liohtstrahlung (Vergleichs strahlung) sowie elektrischer Quotientenbildung aus den vom Meßgut beeinflußten Anteilen dieser Strahlungen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Eliminierung des Einflusses einer Fremdsubstanz, von welcher eine Absorptionsbande die Absorptionsbande der zu messenden Substanz teilweise überdeckt, dadurch erfolgt, daß das Meßgut zusätzlich von einer dritten und auf eine weitere Absorptionsbande der Rrendsubstanz abgestimmten Lichtstrahlung beaufschlagt wird (Drittstrahlung), daß zwei Quotienten gebildet werden, von denen sich der eine aus den empfangenen Intensitäten der Meßstrahlung und der Vergleichs strahlung und der andere aus den empfangenen Intensitäten der Drittstrahlung und der Vergleichs strahlung zusammensetzt und daß von den beiden so erhaltenen Quotienten die Differenz gebildet wird, wobei einer der Quotienten mit einem Faktor so korrigiert wird, daß die Differenz beider Quotienten bei fehlender Meßsubstanz zu Null wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a a u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Meßgut (1) gegenüber ein motorisch drehbarer Filterträger (2) mit drei verschiedenen Schmalband-Interferenzfiltern (4, 5, 6) ) angeordnet ist, mit dem eine Svnchronisierscheibe (9) mit mindestens zwei (9, 10) Lichtschranken für eine Schaltlogik zwangsgekoppelt ist, daß diese Schaltlogik mit drei Ausgängen eines an dea Strahlungsdetektor angeschlossenen Verstärkers im Sinne abwechselnder und zur Bewegung des-Filterträgers synchroner Freigabe der Ausgänge in Verbindung steht, daß einer dieser Ausgänge (f) mit den zwei Quotienten bildnern (Q12 Q2) gemeinsam und die anderen dieser Anschlüsse mit je einem dieser Quotientenbildner über Steuerleitungen (g, h) verbunden sind und daß die Ausgänge dieser Quotientenbildner unter Einfügung eines einstellbaren Korrektureingabegliedes (x) über Steuerleitungen mit einem Differenzbildner (D) verbunden sind, an dem ein Anzeigeinstrument (26) angeschlossen ist.