DE1942942A1

DE1942942A1 - Einrichtung zur Messung des Genalts an lichtabsorbierenden Stoffen in Fluiden,insbesondere des Schwebstoffgehalts in Gasen

Info

Publication number: DE1942942A1
Application number: DE19691942942
Authority: DE
Inventors: Maurer Dipl-Phys Dr Otto
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-09-23
Filing date: 1969-08-23
Publication date: 1970-03-26
Also published as: DE1942942B2

Description

Einrichtung zur Messung des Gehalts an lichtabsorbierenden Stoffen in Fluiden, insbesondere des Schwebstoffgehalts in Gasen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung des Gehalts an liclitabsorbierendcn Stoffen in Fluiden, insbesondere des Schwebstoffgehalts in Gasen mit einer Lichtquelle, einem fotoelektrischen Empfänger und einer dazwischen angeordneten, den Meßstoff führenden Meßstrecke. Pei bekannten Trübungs- bzw.
Rauchdichtemeßeinrichtungen wird der Gehalt an lichtabsorbierenden Stoffen durch direkte pressung der bichtabsorption ermittelt.
Zur Verkleinerung der Neß£ehler infolge Verschmutzung der die Meßstrecke im Strahlengang abschließenden Fenster werden relativ aufwendige Zweistrahlverfahren angewendet. Das Ausgangssignal hängt bei dcn nach der Absorptionsmethode arbeitenden @eräten logarithmisch mit der Konzentration des lichtabsorbierendcn Stoffs zusammen. Bei allen bekannten Verfahren bleibt eine r.ehr oder weniger große Abhängigkeit von der Verschmutzung von ir Strahlengang befindlichen Bauteilen erhalten, zu deren @inderung ein hoher Wartungsaufwand nötig ist.
ts besteht demgemäß die Aufgabe eine zinrichtung zur Messung des Gehalts an lichtabsorbierenden Stoffen in Fluiden, insbc-Sondere des Schwetstoffgehalts in Gasen zu schaffen, die möglichst einfach aufgebaut sein £oll und nur geringen Wartungsaufwand verlangt.
Der Erfindung liegen folgende tberlegungen zugrunde: Nach dem Lambert-Eeer'schen Gesetz ist die Lichtstärke I nach Purchlaufen einer mit lichtabsorbierenden Stoffen erfüllten Meßstrecke I = Io # e - c # l # X (1) wobei Io die ursprüngliche Lichtstärke, c eine Konstante, 1 die Länge der Keßstrecke und X die Konzentration des lichtabsorbierenden Stoffes bedeuten. Differenziert man die Gleichung nach 1, geht zum Differenzenquotienten über und dividiert durch die obengenannte Gleichung, ergibt sich # I= - I # c # X # # l (2) Falt man die Lichtstärke I durch eine entsprechend ausgeführte Regelschaltung konstant und verändert man # l periodisch mit konstanter Amplitude, so ergibt sich eine Schwankung # I, die direkt proportional der ;;onzentration X des Trübstoffs ist.
Demgemäß ist eine Einrichtung zur Kessung des Gehalts an lichtabsorbierenden Stoffen in Fluiden, insbesondere des Schwebstoffgehalts in Gasen mit den eingangs genannten Merkmalen gekennzeichnet durch eine ein nde der Keßstrecke abschließende, tcnkrecht zur optischen Achse angeordnete planparallele lichtdurchlässigen Platte, die in Richtung der optischen Achse mit konstanter, einem @ruchteil der Meßstreckenlänge entsprechender Amplitude schwingt; eine die Lichtquelle beeinflussende egelschaltung zur Konstanthaltung des Potostroms des lichtelektrischen @mpfängers; einen in den Stromkreis des lichtelektrischen @mpfüngers eingeschalteter Transformator zur @ntnahme des dem Cehalt an lichtabsorbierenden Stoffen pro-Portionalen, mit Hilfe der periodischen Meßstreckenünderung LS 1 erzeugten Wechselstromanteils.
Die Erfindung wird in folgenden anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
Das von der Lichtquelle L ausgehende Licht der Lichtstärke Ic tritt als quasiparalleles Lichtbündel durch die den Schwebstoff führende Meßstrecke 1 von der Lünge 1, durch die planparallele Glasplatte S und trifft auf den fest angeordneten fotoelektrischen Empfänger r. Dieser gibt einen der Lichtstarke I proportionalen Stron ab, der an den Widerstand R 1 als Spannung U abfüllt. rer Spannung U ist eine aus einer Konstantstromquelle K stattcnde und an den Widerstand R 2 abfallende Referenzspannung Uo entgegengeschaltet, die Differenzspannung U - U@ wird einem Regelverstärker V zugeführt, von dem direkt oder indirekt die Lampe L so gcspeist wird, daß die Spannung U konstant bleibt. rainit ist die Lichtstärke I und der ihr proportionale Potostrom des fotoelektrischen Empfängers unabhängig von Trübungen oder Verschnutzungen an den optischen Bauteilen. Schwingt die planparallele Glasplatte S mit der konstanten Amplitude # l in Richtung der optischen Achse, so wird dem Fotostrom des fotoelektrischen Empfängers E eine Wechselkomponente überlagert, die der Trübung gemäß der eingangs angestellten Überlegungen proportional ist. Diese Wechselstrcmkomponente wird über den Transformator Tr entnommen, in einem Meßverstärker M verstärkt und mit Hilfe des Anzeigeinstruments A angezeigt. Die Amplitude der planparallelcn Glasplatte S liegt in der Größcnordnung von 1mm. Bei Anordnung von hier nicht dargestellten optischen Filtern kann mit der Einrichtung auch selektiv gearbeitet werden.
2 Patentansprüche 1 Bl. Zeichnungen

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1.) Einrichtung zur Messung des Cehalts an lichtabsorbierenden Stoffen in fluiden, insbesondere des Schwebstoffgehalts in Gasen, mit einer Lichtquelle und einem fotoelektrischen Empfänger und einer dazwischen angeordneten, den Meßstoff führenden Neßstrecke, gekennzeichnet durch eine ein Ende der Meßstrecke (1) abschließende, senkrecht zur optischen Achse angeordnete planparallele, lichtdurchlässige Platte (S), die in Richtung der optischen Achse mit konstanter, einem Bruchteil ( # l) der Meßstreckenlänge (1) entsprechender Amplitude schwingt; eine die Lichtquelle (L) beeinflussende Regelschaltung zur Konstanthaltung des Fotostroms des lichtelektrischen Empfngers (E); einen in den Stromkreis des lichtelektriechen Empfängers (E) eingeschalteter Transformator (Tr) zur Entnahme des dem Gehalt an lichtabsorbierenden Stoffen proportionalen, mit Hilfe der periodischen Meßstreckenänderung (#l) erzeugten Wechselstromanteils.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung aus einem den Speisestrom der Lichtquelle (L) liefernden oder steuernden Regelverstärker (V) und einer an seinem eingang liegenden Spannungsvergleichsschaltung besteht, mit einem in Stromkreis des fotoelektrischen Empfängers (E) liegenden ersten Widerstand (R 1) und einen in Reihe geschalteten zweiten Widerstand (n 2), an den eine Konstantspannung (UO) abfüllt.

L e e r s e i t e