DE1932120A1

DE1932120A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Analyse der Zusammensetzung eines Gases

Info

Publication number: DE1932120A1
Application number: DE19691932120
Authority: DE
Inventors: John Lueckers
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1968-06-28
Filing date: 1969-06-25
Publication date: 1970-10-22
Also published as: BE717412A; NL6909606A; LU58884A1; FR2014367A6

Description

CENTRE NATIONAL DE RECHERCHES METALLURGIQUES Association sans but lucratif

47, rue Montoyer Brüssel / BELGIEN

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Analyse der Zusammensetzung eines Gases

Zusatzpatentanmeldung zur Patentanmeldung

P 16 48 875.8

Die Erfindung betrifft Verbesserungen, Ergänzungen und Abwandlungen zum Verfahren zur kontinuierlichen Analyse der Zusammensetzung eines Gases gemäss der von der Anmelderin am 25. Oktober 1967 unter der Nummer P 16 48 875.8 eingereichten Hauptpatentanmeldung.

in dieser Hauptpatentanmeldung ist ein Verfahren zur automatischen Tarierung von Gasanalysatoren beschrieben, bei dem die Charakteristik der Tariereinheit durch voneinander völlig unabhängige Korrekturen des Nullzustands und der Verstärkung verändert wird, um trotz der unvermeidlichen Abweichung der Gasanalysatoren am Ausgang der Tariereinheit gleichbleibende Angabe beizubehalten. Diese Angaben können dann zur Auswertung in eine entsprechende Vorrichtung wie beispielsweise eine Registriereinrichtung oder einen Elektronenrechner eingegeben worden. Gemäss diesem

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Verfahren wurden die Aus gangs spannungen, der'Analysatoren nach Durchgang durch den Ausgangsfilter direkt in die Tariereinheit eingeführt.

Dieses Verfahren "bringt "bei den ursprünglich vorgesehenen Anwendungen ausgezeichnete Ergebnisse« Im Rahmen der von der Anmelderin weitergeführten Untersuchungen wurde von • ihr jedoch festgestellt, dass bei bestimmten neuen Einsatz- ^ mö'glichkeiten dieses Sarierverfahrens eine-schnellere An-"sprechung des Systems "Analysator + Sariereinheit" auf Veränderungen in der äisammensetzung des analysierten Gases erforderlich ist.

Die vorliegende Verbesserung hat daher eine Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit der Eariereinaeit zur Aufgabe dergestalt, dass die Ahsprechgeschwindigkeit des Systems "Analysator + Tarier einheit" nur von der eigentlichen Anspfechgeschwindigkeit des Analysators abhängig ist, und betrifft eine Verbesserung der Genauigkeit des in der HauptPatentanmeldung beschriebenen Verfahrens zur Analyse eines Gases.

Das Verfahren gemäss der vorliegenden Verbesserung, bei dem die Zusammensetzung eines Gases entsprechend der Hauptpatentanmeldung kontinuierlich analysiert wird, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsimpuls der Analysatoren mindestens einem Vorgang mit einer elektrischen Entkopplung, mit einer K-l^terung und mit einer linearen Ausrichtung ausgesetzt wird, bevor er in die Tariereinheit eintritt. " .

Es ist bekannt, daas die Tariereinheit sich nicht unbedingt in unmittelbarer Nähe der Analysatoren befinden muss-j. diese entfernte Anordnung bedingt jine Verbindung durch Kabel, die ■im allgemeinen eine Störung das flossimpulaüs duroh St;ör~

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wellen und insbesondere durch Nebengeräusche zur Folge hat, die gleichzeitig auf den beiden Leitern der Verbindung auftreten. Darüberhinaus ist die Erdspannung des Analysators normalerweise nicht gleich; der der Sariereinheit, wobei
dieser Spannungsunterschied den Messimpuls ebenfalls stört.

Durch die elektrische Entkopplung, welcher der Eingangsimpuls der Tariereinheit erfindungsgemäss unterzogen wird,.-können diese Έebengerausehe und die Erdspannungsdifferenz ausgeschaltet werden.

Von der Anmelderin wurde ebenfalls festgestellt, dass der Ausgangsfilter der Analysatoren im allgemeinen keine ausreichend schnelle Elimination der Zeitkomponente des G-I ei chri chtungsimpulses des Analysators gestattet. Diese Komponente kann Tor allem darauf zurückzuführen sein, dass der eigentliche Messimpuls des Analysators oftmals durch.
Demodulation eines Alternativimpulses gebildet wird; dies ist speziell bei gewissen Infrarot-Analysatoren der FaIl₅ wo der Ausgangsimpuls der Signalgleichrichtereinheit eine amplitudenmoduli.i'te Spannung ist. Desweiteren können dean von der Sariereinheit aufgenommenen Impuls als "Reihengeräusche" bezeichnete Störweilen anhaften, die auf den
einen oder den anderen Anschlussdraht einwirken.

Der Impuls umfasst aufgrund dieser (Tatsache nicht nur eine alternative Zeitkomponente., sondern ebenfalls eine grosse Anzahl von Störfrequenzen* die mit dem einfachen Ausgangsfilter der Analysatoren nur durch eine sehr starke Dämpfung ausgeschaltet v/erden können, wodurch sich eine für die vorgesehenen Anwendungen zu lange Ansprechzeit ergibt.

Aus diesem Grunde wird es als vorteilhaft angesehen, den
einfachen Ausgangsfilter der Analysatcren durch einen
wesentlich trennschärferen Aktivfilter zu ersetzen, durch

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den alle Störkomponenten des Impulses unter sehr starker Verkürzung der Ansprechzeit des Filters besser ausgeschaltet werden können.

Der entkoppelte und gefilterte Impuls kann erfindungsgemäss ausserdem noch eine lineare Ausrichtung erfahren, bevor er in die Tariereinheit eingegeben wird. Diese lineare Ausrichtung bestellt darin, dass der nicht lineare Teil der Charakteristik des Analysators korrigiert wird, indem der Messimpuls durch einen Kurvengenerator geht, dessen Kurvenverlauf im Vergleich zu dem des Analysators umgekehrt ist, so dass der resultierende Impuls linear ist. Durch diese Ausrichtung kann die Genauigkeit der Analyse erhöht werden, da auf diese Weise kein Fehler mehr bei. Berücksichtigung der Eichkurven als Geraden auftreten kann.

Erfindungsgemäös ist es weiterhin möglich, nur einen dieser Vorgänge, beispielsweise die Filterung, oder zwei derselben wie zum Beispiel die Entkopplung und Filterung oder die Filterung und lineare Ausrichtung vorzusehen. Dennoch ist es ein wesentlicher Vorteil, alle drei Vorgänge in der angegebenen Reihefolge, d.h. Entkopplung, Filterung und lineare Ausrichtung, anzuwenden, um am Eingang der Tariereinheit einen x^irksaniGii linearen und von jeglichen Störungen freien Impuls zu erhalten.

Von der Anmelderin wurde ebenfalls festgestellt, dass die •Tariereinheit gemäes der Hauptpatentanmeldung jegliche j^.. weichung der Analysatoren automatisch korrigiert. Eine grössere Abweichung hat dennoch, eine anomale !funktion der Analysatoren zur FoIfe,. so dasB deren Arbeitsweise überwacht weiden musu. Andererseits kann der Messimpuls sehr beträchtliche ocli\.x lkungen aufweisen, die auf stark© Veränderungen in der iiuEjammenseteung des analysierten Grases zurücktjufuhreii sind, welche wiederum im allgemeinen die

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Polge eines anomalen Betriebs der das zu analysierende Gas freisetzenden Vorrichtung sind. Hier muss die Bedienungskraft ebenfalls auf diesen anomalen Betriebsablauf aufmerksam gemacht werden_σ

Aus diesem Grunde kann das Verfahren gemäss der vorliegen- den Verbesserung möglichst zwischen der filterung und der linearen Ausrichtung des Impulses einen zusätzlichen Vorgang umfassen^ der darin besteht, dass die Messimpulsstärke zum Beispiel durch Vergleichen dieses Impulses mit Bezugsspannungen, zwischen denen er liegen muss, kontrolliert wird«, Überschreitet dieser Impuls eine der vorbestimmten ",

Grrenzen, so löst das Vergleichselement automatisch eine . (

optische* akustische oder sonstige Warnanzeige aus₅ um die j

Bedienungskraf 1; auf den anomalen Betriebsablauf aufmerksam zu machen. ι

Andererseits kam es nach einer grossen Ansah! von Tarierun- ι

gen geschehen, dass im Verlauf einer 'Darierung der Eingangs- j

impuls zur Sariereinlxeit die Grenzen überschreitet', zwischen denen dieee.arbeiten muss, Ia diesem Falle arbeitet die Sari er stufe alt aiolxt mehr riohtig, so dass die Bedienungskraft ebenfalls hierauf aufmerksam gemacht werden muss-, um die erfordernohen Mtseuagen vorzunehmen.

Gremäaa dtja in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Verfahren wird 4ie Hegistrierung der Analysenergebnisse duroh eine Registrier einrichtung gewährleistet, wobei die Amplitude des registrierten Impulses durch ein Potentiometer goatouerii wird, das auf der Welle eines Motors wie zum üöiapiel eines durch Relais gesteuerten Synchronkleineti'Tbca's aufgekeilt iat. Oie Einschaltung dieses Motors wird ■^; :■ ■■-■-"-1 die Aufgangs spannung dea lotsten Operationsverstärkurs - t'ariex'üinheit guateuert, wobei, d'lt, ürviumg ciieüiäs Motors ■-.air ^ä*"i '■' irüh d A Vt

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kera weitergeht^ Sie Anzeige auf der Registriereinrichtung ist proportional dem Drehwinkel dieses Motors. Dieses aus dem Motor und dem Potentiometer "bestehende Steuerungssystem wird als "SerYO-folgemeohanismus" "bezeichnet.

Die Anmelclerin hat jedoch im Rahmen von Punktionsabläufen . mit dam zu. analysierenden Gas festgestellt, dass die Stabilität des Hegelkreises, zu dem der Motor-gehört, eine •niedrige Drehzahl des letzteren erforderlich macht., !atsächlich ergehen sich bei einer zu hohen Drehzahl solche Erägheitsmomente, dass der Motor am Ende eines lunktionslaufes über die andere Ansprechgrenze hinaus angetrieben werden kann j so dass' er sich wieder in der umgekehrten Richtung in Gang setzt. Auf diese Weise kann eine den einwandfreien Betriebaablauf der Einrichtung beeinträchtigende "!Pumpwirkung" erzeugt werden. Analoge Überlegungen können bei allen Motortypen angestellt werden, die möglicherweise für den Ausgleich des. Regelkreises zur Verwendung kommen, wobei die niedrige Drehzahl zwangsläufig zu einer verhältnismäsaig !engen Ansprechzeit führt.

Diese Ansprechzeit ist für gewisse Anwendungen zu lang. Daher beateht eine weitere Zielsetzung der vorliegenden Verbesserung in der Schaffung eine· Verfahrens zur koatinuierlichen Analyse der Sisammeneetzung eines Gases entsprechend der HauptPatentanmeldung, dadurch gekennzeichnet, dass der korrigierte Messimpuls direkt 'am Ausgang der letzten Verstärkerstufe der Tariereinheit geholt wird und dass dieser Impuls zur Auswertung direkt zu einer Vorrichtung wie zum Beispiel zu einer Registriereinrichtung oder zu einem Rechner übertragen wird.

Durch diese AbvniuUu^g kami der Servo-folgeniechani (Motor und Sot.-nru·■-■ \b-.iv) ^r,r.;gfallen, wobei der hierdurch ori'lelbfir«! fei "-■ 'vi., beträchtlich ist.

Sie hat jedoch den Ifaehteil, dass bei' der Registrier einrichtung· die Speicherfunktion für die letzten sich aus dem Betriebsablauf mit dem zu. analysierenden Gas ergebenden Angaben aufgehoben wird.

Erfindungsgemäss ist es ebenfalls möglich, diese Speicherfunktion dadurch wiederherzustellen, dass zwischen dem Ausgang des letzten Verstärkers der Tariereinheit und dem Eingang der Vorrichtung zur Auswertung des Impulses (Registriereinrichtung usw.) ein auf Speicherung umschaltbarer äisatzverstärker vorgesehen wird, wie dies an sich dem Elektronikfachmann, bekannt ist.

Diese abgewandelte Ausführungsform ist in doppelter Hinsicht vorteilhaft, da hierdurch nicht nur die Speicherfunfction für die mit dem zn analysierenden G-as erhaltenen Daten wiederhergesfeilt» sondern auch die grosse Geschwindigkeit des Punktionsablaufes beibehalten werden kann, die sich durch den Fortfall des Servo-Folgemechanismus ergeben hat.

Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls die Vorrichtungen zur .Durchführung der im Vorstehenden beschriebenen Verfahren zum Gegenstand.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Analyse der 2&sammensetzung eines Gases gemäss der Hauptpatentanmeldung, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor der Siariereinheit mindestens eine der Vorrichtungen me ein Entkopplungsteil, ein Filter und eine Einheit für lineare Ausrichtung zusätzlich angeordnet wird.

Eine andere vorteilhafte erfindungsgemässe Ausführungaform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Servo-"-FolgemechanismttB in Fortfall gebracht und eventuell durch einen auf ST>eiclieri»ig umsahalfbaren Verstärke'r ersetzt wird.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur kontinuierlichen Analyse der Zusammensetzung eines Gases nach Patentanmeldung P 16 48 875.8, dadurch gekennzeichnet_Λ dass der Ausgangsimpuls des Analysators direkt vor seinem Eintritt in die Tariereinheit mindestens einem der Vorgänge einer elektrischen Entkopplung, einer Filterung und einer linearen Ausrichtung ausgesetzt wird.
2. Verfahren zur kontinuierlichen Analyse der Zusammensetzung eines Gases nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgänge in der angegebenen Reihenfolge, d.h. Entkopplung, Filterung und lineare ·Ausrichtung, ablaufen.
3. Verfahren zur kontinuierlichen Analyse der Zusammensetzung eines Gases nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet j dass der Messimpuls einem Vorgang ausgesetzt wird, der darin besteht, die Messimpulsstärke zu kontrollieren, damit sofort auf Unregelmässigkeiten im Funktionsablauf der Analysatoren bzw. der das zu analysierende Gas erzeugenden Vorrichtung aufmerksam gemacht werden kann.
Ar Verfahren zur kontinuierlichen Analyse dernZusammensetzung eines Gases nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet₃ dass die Messimpulsstärke zwischen seiner Filterung und seiner linearen Ausrichtung kontrolliert wird.
5. Verfahren zur kontinuierlichen Analyse der Zusammensetzung eines Gases nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass der korrigierte Messimpuls am Ausganq der letzten Verstärkerstufe der Tariereinheit geholt wird und dass dieser korrigierte Impuls zur Auswertung direkt zu einer Registriereinrichtung oder zu einem Rechner übertragen wird.

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6. Verfahren zur kontinuierlichen Analyse der Zusammensetzung eines Gases nach Anspruch 5, * dadurch gekennzeichnet₃ dass zwischen dem Ausgang der letzten Verstärkerstufe der Tariereinheit und dem Eingang der Vorrichtung zur Auswertung des Impulses ein auf Speicherung umschaltbarer Verstärker vorgesehen wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung irgendeines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis A₁ dadurch gekennzeichnet₃ dass sie zwischen dem Analysator und der Tariereinheit mindestens * eine der Einrichtungen wie ein Entkopplungsteil, einen Filter und eine Einheit für lineare Ausrichtung umfasst.
8. Vorrichtung zur Durchführung irgendeines Verfahrens nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet₃ dass der •Servo-Polgemechanismus in Fortfall gebracht und eventuell durch einen auf Speicherung umschaltharen Verstärker ersetzt wird.

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