DE19521362A1

DE19521362A1 - Messzelle für einen Wasserdampfsensor

Info

Publication number: DE19521362A1
Application number: DE19521362A
Authority: DE
Inventors: William N Mayer
Original assignee: Modern Controls Inc
Current assignee: Modern Controls Inc
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2015-06-13
Also published as: GB2290377A; CA2150056A1; US5449912A; GB2290377B; JPH0843303A; DE19521362B4; CA2150056C; GB9511562D0

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Wasserdampfkonzentrationen in einem Gas, insbesondere be trifft die Erfindung den Aufbau einer Meßzelle für einen Wasserdampfsensor.

Instrumente zur Messung von kleinsten Mengen von Wasserdampf in einem Gas sind nach dem Stand der Technik weit entwickelt. Beispielsweise zeigt das US-Patent Nr. 3,174,037, erteilt am 16. März 1965, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Konzentration eines Gases in einem Gasgemisch auf, wobei die bevorzugte Ausführungsform die Messung von Wasserdampf in Luft betrifft. Das US-Patent 3,902,068, erteilt am 6. August 1975, das dem Erwerber der vorliegenden Erfindung gehört, zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Menge eines Prüfgases, zum Beispiel Butan, auf, welches in einer Absorptionszelle vorhanden ist. Dieses Patent betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Permeabilität einer Membran, die so positioniert ist, daß sie die Prüfgaszelle von der Ab sorptionszelle isoliert.

Die US-Patentanmeldung Seriennummer 08/126,921, eingereicht am 27. September 1993, die dem Erwerber der vorliegenden Er findung gehört, zeigt ein System zur Messung der Wasserdampf permeabilität einer Membran auf und nutzt die allgemeinen Prinzipien des ′068 Patents zur Messung der Wasserdampfkon zentration in einer Absorptionszelle.

Alle vorstehend genannten Patente verwenden eine Infrarot strahlungsquelle zur Erzeugung von Strahlung durch Fenster in die Absorptionszelle, und die Menge dieser Strahlung, die durch die Zelle tritt, wird durch einen geeigneten Detektor überwacht. Das US-Patent 3,902,068 verwendet ferner eine Pumpeinrichtung, um das Gas in der Absorptionszelle pulsie renden Druckschwankungen auszusetzen, wodurch abwechselnd die Gasdichte in der Absorptionszelle erhöht und verringert wird. Die durch die Zelle tretende Strahlungsenergie wird durch die relativen Druckschwankungen beeinflußt, was zu einem Strah lungsausgangssignal führt, welches in ein elektrisches Wech selstromausgangssignal übersetzt werden kann, das zur Gaskon zentration in der Zelle proportional ist.

Eines der Probleme bei der Verwendung einer Absorptionszelle des vorstehend beschriebenen Typs wird durch unerwünschte Strahlungssignale verursacht, die aus Erwärmungseffekten der Absorptionszelle und/oder inneren Reflexionen der Strahlungs energie innerhalb der Zelle resultieren können. Das Strah lungsenergiesignal, das durch die Fenster in der Zelle durch die Zelle geleitet wird, enthält ein erwünschtes Strahlungs signal plus ein zusätzliches Strahlungssignal, das einem "Rauschen" zuzuordnen ist, das durch die vorstehend beschrie benen und eventuell durch weitere Effekte verursacht wird. Bei dem Stand der Technik waren die gemessenen Wasserdampf konzentrationen recht hoch und daher ist die erwünschte Si gnalstärke ausreichend groß, so daß es möglich ist, die Rauschkomponente des Strahlungsenergiesignals zu filtern, während eine ausreichende Amplitude des gewünschten Signals erhalten bleibt. Dies schränkt jedoch die Linearität des In struments bei Wasserdampfpermeationspegeln unter etwa 10 Gramm pro Quadratmeter pro Tag (10 g/m²/Tag) ein und erfor dert Einstellungen der Durchflußmenge und weitere Einstellun gen bei äußerst niedrigen Pegeln der Wasserdampfpermeation, d. h. bei Pegeln unter etwa 1 g/m²/Tag. Eine Wasserdampfper meation unter diesem Pegel war an sich schon schwierig, wenn nicht unmöglich zu messen. Äußerst niedrige Pegel von Wasser dampfkonzentration treten in einer Absorptionszelle auf, wenn ein Instrument des beschriebenen Typs zum Prüfen der Permea bilität von Membranen verwendet wird, die als inhärente Ei genschaft eine niedrige Wasserdurchlässigkeit haben. Bei spielsweise können Folien, die eine Wasserdampfdurchlässig keit bis hinab in den Bereich von annähernd 10 Gramm pro Qua dratmeter pro Tag (g/m²/Tag) haben, ohne weiteres in Absorp tionszellen des in dem ′068 Patent aufgezeigten Typs gemessen werden, ohne daß die Strahlungsrauschkomponente des Signals berücksichtigt werden muß. Der technische Fortschritt bei der Herstellung von Folien, wie zum Beispiel beschichteten Fo lien, in jüngerer Zeit ergibt Durchlässigkeitsraten bis hinab in den Bereich von unter 0,01 g/m²/Tag und derartige Ablese werte werden durch die vorstehend beschriebenen Strahlungs rauschkomponenten stark beeinflußt.

Ein wesentliches Problem, das bei dem Versuch festgestellt wurde, Absorptionszellen nach dem Stand der Technik zur Mes sung von sehr niedrigen Wasserdampfpermeationspegeln zu ver wenden, ist das Problem der Nichtlinearität. Es wurde festge stellt, daß das gemessene Strahlungssignal bei Permeabili tätsmessungen von 5 bis 6 g/m²/Tag nichtlinear wird, und die Verwendbarkeit des Instruments wurde dadurch eingeschränkt. Die Gründe für dieses nichtlineare Verhalten sind nicht voll ständig geklärt und empirische Versuche haben gezeigt, daß die Nichtlinearitätscharakteristik von Instrument zu Instru ment in einem gewissen Ausmaß variiert. Diese Probleme schränken die Nutzbarkeit der Instrumente nach dem Stand der Technik zur Messung einiger neuentwickelter Folien ein.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Absorpti onszelle des vorstehend beschriebenen Typs zu schaffen, mit welcher sehr niedrige Konzentrationen von Wasserdampf in ei nem Gas exakt erfaßt werden können. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Absorptionsmeßzelle mit einer linearen Übertragungscharakteristik zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen.

Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Verbesserung in dem Aufbau einer Absorptionszelle des vorstehend beschriebenen Typs, bei welcher die Rauschkomponente der Strahlungssignale gesteuert wird, um so exakte und lineare Durchlässigkeitsmes sungen bei niedrigen Pegeln zu erlauben, die mit den Instru menten nach dem Stand der Technik nicht zu erreichen waren. Die Strahlungsrauschkomponente wird so gesteuert, daß das re sultierende Signal, das durch Kompressionsenergie in der Ab sorptionszelle und Strahlungsrauschen in der Absorptionszelle verursacht wird, unter Trockengasbedingungen immer ein gemes senes Strahlungssignal erzeugt, welches mit Strahlungssigna len, die durch eine Menge von Wasserdampf in der Absorptions zelle erzeugt werden, in Phase ist. Eine Technik zur Erzie lung dieses resultierenden Signals ist der Aufbau der Absorp tionszelle in Form einer Bohrung durch einen Metallblock, wo bei die Oberflächenrauhigkeit der Bohrung so gesteuert wird, daß sich eine aufgerauhte Oberfläche ergibt, wobei die Ober fläche nicht weniger als etwa 0,381 µm (15 mikroinches) Rau higkeit hat, gemessen an der relativen Höhe von Oberflächen variationen in der gesamten Absorptionszelle. Dies hat den Effekt der Steuerung der Rauschkomponente des Strahlungssi gnals, so daß die Nichtlinearitäten bei relativ niedrigen Permeabilitätsmessungen eliminiert werden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Einfachheit der Konstruktion der vorstehend beschriebenen Absorptions meßzelle, bei welcher die ordnungsgemäße Steuerung der Ober flächenendbearbeitung bzw. -feinheit innerhalb der Zelle das Erzielen der gewünschten Resultate erlaubt.

Die Erfindung ist anhand der folgenden Beschreibung und der Patentansprüche unter Bezug auf die beigefügten Figuren am besten verständlich.

Fig. 1 zeigt eine teilweise ausgebrochene isometrische An sicht der Meßzelle gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein System und eine Vorrichtung, in welcher die Meßzelle verwendet werden kann;

Fig. 3 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung der Meß zelle;

Fig. 4 zeigt ein elektrisches Schaltbild, das die durch die Erfindung erzeugten Signale darstellt;

Fig. 5A und 8A zeigen Darstellungen der durch einen Falten balg 76 erzeugten Kompressionsenergie;

Fig. 5B und 8B zeigen Darstellungen der innerhalb der Absorp tionszelle erzeugten Strahlungsenergie;

Fig. 5C und 8C zeigen resultierende Signale, die jeweils auf Fig. 5A-5B und Fig. 8A-8B basieren;

Fig. 5D und 8D zeigen entsprechende Gleichstromsignale, die jeweils Fig. 5C und Fig. 8D entsprechen;

Fig. 6A und 6B und Fig. 9A und 9B zeigen repräsentative Strahlungssignale, die aus einer ersten Wasserdampfkonzentra tion in der Absorptionszelle resultieren;

Fig. 6C und 6D und Fig. 9C und 9D zeigen repräsentative Strahlungssignale, die aus einer zweiten Wasserdampfkonzen tration in der Absorptionszelle resultieren;

Fig. 6E und 6F und Fig. 9E und 9F zeigen repräsentative Strahlungssignale, die aus einer dritten Wasserdampfkonzen tration in der Absorptionszelle resultieren;

Fig. 7 zeigt die Übertragungscharakteristik eines Systems, das die von Fig. 6A-6F dargestellten Eigenschaften hat; und

Fig. 10 zeigt die Übertragungscharakteristik des durch die Wellenformen von Fig. 9A-9F beschriebenen Systems.

Fig. 2 zeigt ein System und eine Vorrichtung des im US-Patent Seriennummer 08/126,921 aufgezeigten Typs. Die Offenbarung dieser Patentanmeldung wird hiermit durch Bezugnahme einge schlossen. Eine Kunststoffolie 10, wie z. B. Polyethylen, Mylar oder Saran, ist in eine Diffusionszelle 11 geklemmt, die aus zwei trennbaren Hälften zusammengesetzt ist, wobei ein oberes Gehäuse 12 und ein unteres Gehäuse 14 vorhanden sind, die in Fig. 2 in Schnittansicht erscheinen. Die Kanten 16 der Gehäuse 12 und 14, die an der Kunststoffolie 10 anlie gen, haben weiche Gummidichtungen 6, die an ihrem Umfang ver laufen. Mittels geeigneter Klammern, wie z. B. C-Klammern (nicht dargestellt), werden die beiden Gehäusehälften 12, 14 fest aneinander und gegen die Folie gepreßt.

Das obere Gehäuse 12 bildet einen Hohlraum oder eine Kammer 18, in welche ein Volumen von Wasser unter Verwendung eines Befeuchtungsschwammes oder über eine Leitung 26 eingeführt wird. Die obere Kammer 18 weist eine ausreichende Wassermenge auf, um eine vollständig gesättigte Kammer zu schaffen, deren eine Wand durch die Folie 10 gebildet ist. Ein trockenes Trä gergas, wie z. B. Stickstoff, Helium oder Argon oder eine an dere Art Inertgas, wird unter Druck in eine untere Kammer 46 der Diffusionszelle 11 über ein einstellbares Dosierventil 22 und eine Leitung 42 gefördert. Die Gasflußrichtung ist durch die Pfeile 90 angegeben. Das Trägergas verläßt die Kammer 46 über eine Leitung 48. Die Leitung 48 verläuft von der Diffu sionszellenkammer 46 zum Mittelpunkt einer Venturidüse 32. Ein Ende der Venturidüse 32 ist über eine Leitung 50 mit ei ner Absorptionszelle 52 verbunden und das andere Ende der Venturidüse 32 ist über eine Leitung 53 mit einer Gasmessein richtung 55 verbunden. Eine Form einer Gasmesseinrichtung 55, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung besonders nützlich ist, ist ein "Mikrobrücken-Massenluftstromsensor", hergestellt von der Mikroschalterabteilung von Honeywell. Dieser Luftstromsensor hat tatsächliche Massenstromerfas sungsfähigkeiten und ist empfindlich für Ströme in der Grö ßenordnung von 0 bis 200 Standardkubikzentimetern pro Minute (sccm). Er gibt eine analoge Ausgangsspannung ab, die die er faßte Durchflußmenge darstellt. Die Gasmesseinrichtung 55 ar beitet auf der Basis der Theorie der Wärmeübertragung auf grund des Massenluftstromes, der über die Oberfläche eines Sensorelements gerichtet ist. Die Ausgangsspannung variiert proportional zum Massenstrom der Luft oder eines anderen Gases durch die Einlaß- und Auslaßöffnung des Sensors. Vom Hersteller der Mikrobrücken-AWM2000 Serie wird angegeben, daß sie eine Ausgangsspannung entwickelt, die von 0 bis 45 Milli volt (mV) variiert, wenn der gemessene Luftstrom von 0 bis 200 sccm variiert.

Die Absorptionszelle 52 bildet einen Teil einer Infrarot-Gas analyseeinrichtung 60, die ferner eine Quelle infraroter (IR) Energie 62 enthält, die unmittelbar an einem Fenster 54 posi tioniert ist. Die IR-Quelle 62 gibt Strahlungsenergie ab, die vollständig durch die Zelle 52 und Fenster 54 und 56 tritt und anschließend durch ein Interferenzfilter 64, welches so ausgewählt ist, daß es ein schmales Strahlungsband überträgt, dessen Mitte nahe 2,6 µm liegt, was eine der Wellenlängen ist, bei welchen Wasserdampf eine hohe Dämpfung der IR-Ener gie hat. Die IR-Quelle 62 kann eine breite Strahlung über das IR-Spektrum von 0,76 bis 200 µm erzeugen und die Anwesenheit von Wasserdampf dämpft diese Strahlung in bestimmten schmalen Bandsegmenten der gesamten Wellenlänge. Eines dieser Dämp fungssegmente liegt bei etwa 2,6 µm, und aus diesem Grund wird das Interferenzfilter 64 so gewählt, daß es Strahlung bei dieser Wellenlänge durchläßt. Selbstverständlich exi stieren andere Dämpfungsbänder für Wasserdampf innerhalb des IR-Spektrums und andere Interferenzfilter, die zu diesen Dämpfungsbändern gehören, wären ebenfalls in geeigneter Weise mit der Erfindung verwendbar.

Nach dem Durchlaufen des Filters 64 trifft die Strahlung auf eine photoelektrische Zelle 66 auf. Die Photozelle 66 wandelt die auftreffende Strahlung in ein elektrisches Signal um, welches zu einem Verstärker 68 geleitet wird, wo das elektri sche Signal in geeigneter Weise verstärkt wird. Das Ausgangs signal vom Verstärker 68 wird zu einem Verstärker "G" mit va riabler Verstärkung, der mit 69 bezeichnet ist, geleitet, und das Ausgangssignal von dem Verstärker 69 mit variabler Ver stärkung wird zu einer Anzeigeeinrichtung geleitet, wie etwa einem Streifenschreiber 72. Die Verstärkung des Verstärkers 69 mit variabler Verstärkung wird durch ein Signal über eine Leitung 67 eingestellt, welches von der Gasmesseinrichtung 55 stammt. Dieses Signal ist direkt proportional zu dem Volumen durchfluß des durch die Gasmesseinrichtung 55 und durch ein Auslaßrohr 57 nach außen tretenden Gases. Die Verstärkung des Verstärkers 69 ist umgekehrt proportional zu dem über die Leitung 67 geleiteten Signal; mit zunehmender Durchflußmenge durch die Gasmesseinrichtung 55 wird daher die Verstärkung des Ausgangssignals von der IR-Gasanalyseeinrichtung ent sprechend reduziert.

Das Ausmaß des Gasstromes durch die Venturidüse 32 wird durch die Wirkung eines Faltenbalgs 76 bestimmt, der eine oszillie rende Druckschwankung in der Absorptionszelle 52 und zurück durch die Leitung 50 erzeugt. Aufgrund dieses Effektes liegt am Mittelabgriff der Venturidüse 32 immer ein verringerter Druck vor, wodurch ein Nettostrom des Trägergas- und Wasser dampfgemischs innerhalb der Kammer 46 in die durch Pfeile 90 angezeigte Richtung geschaffen wird. Dieses Trägergas- und Wasserdampfgemisch wird in den Mittelabgriff der Venturidüse gesaugt und verteilt sich durch die mit dieser verbundenen Leitungen und in die Absorptionszelle 52.

Der Faltenbalg 76 wird durch einen Kurbeltrieb 78 angetrie ben, der über eine Kurbelscheibe mit einer drehbaren Antriebseinrichtung 80 verbunden ist. Die Antriebseinrichtung 80 dreht in der durch den Pfeil angegebenen Richtung und er zeugt dadurch eine hin- und hergehende Betätigung zum Antrieb des Faltenbalges 76, wodurch über eine Leitung 74 in die Ab sorptionszelle 52 Gaspulse erzeugt werden.

Eine Repräsentativkurve 72a zeigt das typische Ansprechen des Streifenschreibers 72 auf die Erfassung einer vorbestimmten Menge von Wasserdampf in der Zelle 46 als Ergebnis des Be triebes der Erfindung. Die Kurve 72a zeigt, daß die gemessene Wasserdampfkonzentration allmählich auf einen Stabilisie rungspegel ansteigt und anschließend relativ konstant bleibt, in Abhängigkeit von der relativen Permeabilität des Wasser dampfes durch die Folie 10. Der stabilisierte Abschnitt der Kurve 72a ist dann für die Permeabilität der Folie 10 reprä sentativ.

Es sei angemerkt, daß die in Fig. 2 dargestellten elektri schen Funktionen gleichermaßen in einem in geeigneter Weise programmierten digitalen Computer ausgeführt werden können, in welchem die jeweiligen Messungen in digitale Werte umge wandelt werden, die anschließend dem Computerprozessor zur Berechnung und weiteren Manipulationen eingegeben werden, um das erforderliche Ansteuersignal für eine geeignete Anzeige einrichtung zu erzeugen.

Fig. 1 zeigt eine isometrische Darstellung der Venturidüse 32 und der Absorptionszelle 52 in der bevorzugten Ausführungs form, die im Zusammenhang mit dieser Erfindung verwendet wird. Die Absorptionszelle 52 ist vorzugsweise in einem Me tallblock 200 durch Bohren eines Kanales durch diesen zur Bildung einer Kammer 61 ausgebildet. Die Kammer 61 wird durch Durchbohren der gesamten Länge des Blockes 200 gebildet. Die Venturidüse 32 wird ebenfalls in dem Metallblock 200 durch Bohren und Querbohren von mehreren Kanälen gebildet. Diese Kanäle sind in Fig. 2 als Eintrittspunkte für die Leitungen dargestellt und es sei angemerkt, daß der in Fig. 1 gezeigte Kanal 50′ in derselben Weise wie der Kanal 50′ und die Lei tung 50 wirkt, die in Fig. 2 gezeigt sind. Beispielsweise wird ein Kanal 53′ von einer oberen Öffnung nach unten ge bohrt, so daß er einen Kanal 48′ schneidet. Der Kanal 74′ stellt die in Fig. 2 gezeigte Leitung 74 dar und ist dieser äquivalent, welche die Verbindung zwischen dem Faltenbalg 76 und der Absorptionszelle 52 herstellt. Der Kanal 50′ verbin det den Kanal 74′ und Kanäle 52′ und 48′. Der Kanal 48′ ist quergebohrt, so daß er den Kanal 50 und den Kanal 53 an ihrem Verbindungspunkt schneidet. Der Schnittpunkt 232 entspricht funktionell dem Mittelschnittpunkt der Venturidüse 32 und der Kanal 48′ stellt die Verbindung zur Leitung 48 und der Kanal 53′ zur Leitung 53 her. Es sei angemerkt, daß der Kanal 50′ aus Fig. 1 tatsächlich den Kanal 74′ schneidet, wohingegen in Fig. 2 die Leitung 50 so dargestellt ist, daß sie in die Ab sorptionszelle 52 an einem vom Eintrittspunkt der Leitung 74 getrennten Punkt eintritt. Der Kanal 50′ in Fig. 1 ist funk tionell der zeichnerischen Darstellung von Fig. 2 äquivalent, obgleich der Kanal 50′ in den Kanal 74′ gebohrt ist. Der Ein trittspunkt des Kanals 50′ ist der Kammer 61 ausreichend nahe, so daß diese funktionelle Äquivalenz gegeben ist.

Fig. 3 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung, die den Metallblock 200 und die verschiedenen daran angebrachten Be standteile zeigt. Der Faltenbalg 76 ist entlang einer Seite des Metallblockes 200 über dem Kanal 74′ angebracht. Eine O- Ringdichtung 201 ist in die Öffnung des Kanals 74′ einge setzt, um einen luftdichten Strömungsweg vom Faltenbalg 76 zum Kanal 74′ sicherzustellen. Der Kanal 53′ nimmt einen O- Ring 202 und einen Leitungsanschluß 203 auf, der zum Anschluß einer geeigneten Leitung zur Gasmesseinrichtung 55 ausgelegt ist. Diese Gegenstände sind an der Außenseite des Metall blockes 200 mittels einer Befestigungseinrichtung 204 befe stigt. In ähnlicher Weise nimmt der Kanal 48′ einen O-Ring 205 sowie ein rohrförmiges Verbindungsstück 206 zur Befesti gung eines Leitungsabschnitts zur Verbindung mit der Diffusi onszelle 11 auf. Eine Befestigungseinrichtung 207 wird zur Befestigung dieser Verbindungseinrichtungen an der Seite des Metallblockes 200 verwendet.

Die Infrarotquelle 62 und ihre elektrischen Verbindungen 217 sind unmittelbar an einem Ende der Kammer 61 durch Befesti gungseinrichtungen und ein Gehäuse 208 angebracht. Ein Fen ster 54 ist durch eine Befestigungsscheibe 215 gegen einen O- Ring 209 und zwischen dem Gehäuse 208 und der Öffnung in die Kammer 61 geklemmt. Die andere Öffnung in die Kammer 61 nimmt ein Fenster 56 und das Filter 64 auf, die am Ende der Kammer 61 über einen O-Ring 212 durch eine Befestigungseinrichtung 213 befestigt sind. Eine Photozelle 66 ist an der Befesti gungseinrichtung 213 anbringbar und elektrische Verbindungs einrichtungen 216 leiten die elektrischen Signale von der Photozelle 66 zum Verstärker 68.

Fig. 4 zeigt ein repräsentatives elektrisches Schaltbild zur Darstellung der jeweiligen elektrischen Signale, die als ein Resultat der Strahlung von der Infrarotquelle 62, die durch die Absorptionszelle 52 tritt und den Empfang eines entspre chenden Signales durch die Photozelle 66 verursacht, erzeugt werden. Das Signal von der Photozelle 66 wird durch den Ver stärker und die Verstärkungsschaltung 68, 69 in den Funkti onsdarstellungen von Fig. 4 geleitet. Das heißt, daß das Ein gangsstrahlungssignal A verstärkt und gefiltert wird, um ein gefiltertes Signal B zu erzeugen. Dieses Signal wird gleich gerichtet, um ein gleichgerichtetes Gleichstromsignal C zu erzeugen, und das gleichgerichtete Signal wird gefiltert, um ein Signal D mit konstantem Gleichspannungspegel zu erzeugen. Die relative Gleichspannung "V" gibt die durch die Photozelle 66 empfangene Strahlung wieder und stellt daher die Wasser dampfkonzentration innerhalb der Absorptionszelle 52 dar.

Das Photozellensignal A ist ein zusammengesetztes Signal, das verschiedene Komponenten enthält, die der Strahlung von der Quelle 62, der Durchlässigkeit der optischen Bauteile 54, 56 und 64, den Erwärmungseffekten des Blockes 200, dem Reflexi onsvermögen innerhalb der Kammer 61 und den Oszillationsef fekten des Faltenbalges 76 zuzuschreiben sind. Der Faltenbalg 76 hat einen zweifachen Effekt: Der Faltenbalg arbeitet typi scherweise mit einer Frequenz von 30 Takten pro Sekunde (Hz), was dieser Geschwindigkeit entsprechende Kompressionsenergie schwankungen in der Absorptionszelle 52 erzeugt, und der Be trieb des Faltenbalges 76 erzeugt ferner eine mechanische Vi bration des gesamten Blockes 200, von welcher angenommen wird, daß sie sich auf das zusammengesetzte Strahlungssignal auswirkt, das durch die Absorptionszelle 52 tritt. Es ist schwierig, alle Signalkomponenten zu definieren, die die Pho tozellenspannung A erzeugen, und es ist unmöglich, jede die ser Komponenten einzeln zu messen. Empirische Prüfungen unter einer Anzahl von verschiedenen Bedingungen ermöglichen es je doch, eine allgemeine "Rausch"-Komponente des Strahlungssi gnals zu definieren, die ein zusammengesetzter Wert aller der mitwirkenden "Rausch"-Faktoren ist, und diese "Rausch"-Si gnalzusammensetzung als von dem gewünschten Wasserdampfkon zentrationssignal verschieden abzuleiten.

Fig. 5A zeigt eine Darstellung der Kompressionsenergie, die auf die Absorptionszelle 52 durch die Wirkung des Faltenbal ges 76 ausgeübt wird; Fig. 5B zeigt eine Darstellung der Strahlungs-"Rausch"-Energie, die aus empirischen Versuchen der Absorptionszelle hergeleitet werden kann und die all den be kannten und unbekannten, die Strahlung beeinflussenden Fakto ren zuschreibbar ist. Die Tatsache ist von Bedeutung, daß die "Rausch"-Energie von Fig. 5B immer außer Phase mit der Kom pressionsenergie von Fig. 5A ist.

Fig. 5C zeigt das Strahlungssignal, das als ein zusammenge setztes Ergebnis der in Fig. 5A und 5B gezeigten Energieef fekte unter Bedingungen von in die Absorptionszelle fließen dem trockenem Gas erzeugt wird. Dies entspricht dem Signal A, welches in Fig. 4 dargestellt ist. Fig. 5D zeigt die resul tierende Gleichspannung VR, die von den Schaltungen von Fig. 4 als Resultat des Strahlungssignals von Fig. 5C erzeugt wird; dies entspricht dem Signal D, das in Fig. 4 dargestellt ist, unter Trockengasbedingungen. Daher kann die Spannung VR als eine Grundlinienreferenzspannung gedacht werden, die eine Wasserdampfkonzentration Null anzeigt, und alle nachfolgenden Wasserdampfkonzentrationen können auf diesen Spannungspegel bezogen werden. Die Darstellungen von Fig. 5A bis 5D zeigen die Bedingungen an, die bei den Instrumenten nach dem Stand der Technik beobachtet und gemessen wurden, wobei das Strah lungssignal für trockene Luft von Fig. 5C "in Phase" mit dem Kompressionsenergiesignal von Fig. 5A ist, und sind "außer Phase" mit der Strahlungssignaldarstellung von Fig. 5B. Das Gleichspannungssignal V_R von Fig. 5D stellt die Grundlinien spannung für trockene Luft dar, die mit Instrumenten nach dem Stand der Technik gemessen wurde; es sei angemerkt, daß die Referenzspannung V_R immer eine positive Spannung ist, unab hängig von den zugehörigen "Phasen" der Wellenformen von Fig. 5A bis 5C, da die in Fig. 4 dargestellte Schaltung das Strah lungssignal gleichrichtet und immer eine positive Spannung D entsprechend dem Durchschnittswert des gleichgerichteten Si gnals erzeugt.

Fig. 6A bis 6F zeigen Strahlungssignale und resultierende Gleichspannungen, die drei unterschiedlichen gemessenen Was serdampfkonzentrationen in der Absorptionszelle unter den in Fig. 5A bis 5D gezeigten Bedingungen nach dem Stand der Tech nik entsprechen. Fig. 6A zeigt das aus einer ersten niedrigen Wasserdampfkonzentration resultierende Signal und die Gleich spannung V₁ von Fig. 6B zeigt die resultierende Ausgangsspan nung. Es sei angemerkt, daß die Spannung V₁ auf einem niedri geren Pegel als die Spannung V_R ist, was eine ins negative gehende Übertragungscharakteristik anzeigt; das heißt, daß die Spannung V_R für trockenere Luft auf einem höheren Pegel ist als das erste Wasserdampfkonzentrationssignal V₁.

Fig. 6C zeigt ein Strahlungssignal, das einer zweiten Wasser dampfkonzentration in der Absorptionszelle entspricht, und dies erzeugt eine zweite Ausgangsgleichspannung V₂, wie in Fig. 6D gezeigt. Der zweite Wasserdampfkonzentrationsspan nungspegel V₂ ist exakt gleich der Referenzspannung V_R für trockene Luft, was daher rührt, daß das Strahlungssignal von Fig. 6C hinsichtlich des Spitzenwertes mit dem Strahlungssi gnal von Fig. 5C identisch ist, jedoch um 180° außer Phase ist. Daher ist offenbar, daß nach dem Stand der Technik eine Nichtlinearität resultiert, bei welcher steigende Pegel von Wasserdampfkonzentration als scheinbar trockenere Bedingungen erfaßt werden, wenn auf die Spannung V_R Bezug genommen wird.

Fig. 6E zeigt das Strahlungssignal, das aus einer dritten und höheren Wasserdampfkonzentration resultiert. Dies erzeugt eine Ausgangsgleichspannung von Fig. 6F, das heißt V₃. Da der Spitzenwert des Signals von Fig. 6E größer ist als der Spit zenwert der Spannung von Fig. 5C, scheint die Gleichspannung V₃ auf einem höheren Pegel zu liegen als die Referenzspannung VR, wodurch das Nichtlinearitätsproblem verschlimmert wird.

Fig. 7 zeigt die Übertragungsfunktionscharakteristik entspre chend dem Stand der Technik und zur Erläuterung der Wellen formen von Fig. 5A bis Fig. 5D und 6A bis 6F. Es ist offen sichtlich, daß die Spannung V₁, die eine niedrige Wasser dampfkonzentration darstellt, ein niedrigeres Gleichstromaus gangssignal als die Trockengas-Äquivalenzspannung VR erzeugt. Die Spannung V₁ entspricht einem Wasserdampfkonzentrationspe gel (1) wie auf der x-Achse von Fig. 7 dargestellt. Es ist ebenfalls offensichtlich, daß die Wasserdampfkonzentration (2), die in Fig. 7 dargestellt ist, eine Ausgangsspannung V₂ ergibt, die gleich V_R ist. Schließlich erzeugt die höchste Wasserdampfkonzentration (3), wie in Fig. 7 dargestellt, eine höhere Ausgangsspannung V₃, die größer ist als V_R. Die inhä rente Nichtlinearität der Ausgangsspannungen bei Wasserdampf pegeln von (2) oder niedriger läßt das Instrument für Wasser dampfkonzentrationen unter diesem Mindestpegel unbrauchbar werden. Das Instrument kann zur Messung von Wasserdampfkon zentrationen verwendet werden, die höher sind als Konzentra tion (2), da die Kurve von Fig. 7 über diesem Punkt linear wird.

Fig. 8A bis 8D und Fig. 9A bis 9F und die in Fig. 10 gezeigte Übertragungsfunktion stellen die Arten von Ergebnissen dar, die mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden. In Fig. 8A ist die gleiche Kompressionsenergiewellenform dargestellt, wie sie in Fig. 5A gezeigt ist. Fig. 8B zeigt die Strahlungs energiewellenform, die in ähnlicher Weise mit der Wellenform von Fig. 5B "in Phase" ist, die jedoch so ausgewählt ist, daß sie eine Spitzenamplitude hat, die höher ist als die Energie wellenform von Fig. 8A. Diese Auswahl führt zu einem Trocken gas-Strahlungssignal, wie in Fig. 8C gezeigt, das immer mit der Strahlungsenergiewellenform von Fig. 8B "in Phase" ist, und daher eine Ausgangsgleichspannung V_R1 erzeugt, wie in Fig. 8D dargestellt.

Fig. 9A bis 9C und 9E zeigen Strahlungssignale, die denselben Wasserdampfkonzentrationen entsprechen, wie sie in Fig. 6A, 6C und 6E dargestellt sind, das heißt zunehmend höheren Kon zentrationen von Wasserdampf. Fig. 9B zeigt eine Ausgangs gleichspannung V₁₁, die als ein Resultat des Erhaltes des Strahlungssignals von Fig. 9A erzeugt wird. Es sei angemerkt, daß die Spannung V₁₁ geringfügig größer ist als die Referenz spannung V_R1, und die Differenz zwischen diesen beiden Span nungen gibt den Wasserdampfkonzentrationspegel in der Absor ptionszelle an. Fig. 9C zeigt einen Wasserdampfkonzentra tionspegel (2) und Fig. 9D zeigt die daraus resultierende Ausgangsgleichspannung. Diese Ausgangsgleichspannung V₁₂ ist größer als die Trockengas-Referenzspannung V_R1 und ist eben falls größer als die Ausgangsgleichspannung V₁₁, die einen erhöhten Wasserdampfkonzentrationspegel (2) darstellt. Fig. 9E zeigt einen noch höheren Wasserdampfkonzentrationspegel (3) und der Graph von Fig. 9F zeigt die daraus resultierende Ausgangsgleichspannung V₁₃. Die Spannung V₁₃ ist größer als die Referenzspannung V_R1 und ist größer als die Ausgangs gleichspannung V₁₁ und ist größer als die Ausgangsgleichspan nung V₁₂ und gibt einen noch höheren Wasserdampfkonzentrati onspegel in der Absorptionszelle an. Fig. 10 zeigt eine Über tragungscharakteristik der vorliegenden Erfindung, welche die jeweiligen Ausgangsgleichspannungen von Fig. 8D, 9B, 9D und 9F sowie die diesen entsprechenden Wasserdampfkonzentrations pegel darstellt. Es ist offensichtlich, daß zunehmende Pegel von Wasserdampfkonzentration zu einer linearen Steigerung der jeweiligen Ausgangsspannungen bis hinab zum Referenzpegel V_R1 führen.

Prinzipiell ausgedrückt, reguliert die vorliegende Erfindung steuerbar die Strahlungsenergieübertragungscharakteristiken innerhalb der Absorptionszelle in der Weise, daß das Trocken gasstrahlungssignal immer mit dem Wasserdampfstrahlungssignal "in Phase" ist, das durch einen Wasserdampfkonzentrationspe gel erzeugt wird, der mit dem Instrument gemessen werden soll. Dies ist aus einem Vergleich der jeweiligen Phasen der Wellenformen von Fig. 8C, 9A, 9C und 9E offensichtlich. Die ses Prinzip erzeugt einen linear variierenden Ausgangsgleich spannungspegel, der proportional zu dem Wasserdampfkonzentra tionspegel in der Absorptionszelle ist.

Es wurde festgestellt, daß die Leistung der Absorptionszelle 52 durch die relative Glattheit der Innenwände der Kammer 61 stark beeinflußt wird. Wenn die Kammer 61 durch ein Bohrwerk zeug gebildet wird und anschließend poliert wird, haben die Wände der Kammer 61 typischerweise eine Oberflächenrauhigkeit im Bereich von 0,058 µm bis 0,254 µm (2 bis 10 microinches), die als die Differenz zwischen den hohen und niedrigen Ober flächenunregelmäßigkeiten gemessen wird. Unter diesen Umstän den wird angenommen, daß die von der IR-Quelle 62 erzeugte Strahlung in einem beträchtlichen Ausmaß von den Wandoberflä chen 61 vor dem Austreten aus der Kammer 61 durch das Fenster 56 reflektiert wird. Diese Strahlungsreflexionsfähigkeit trägt offensichtlich zu einigen der Strahlungs-"Rausch"-Si gnalvariationen bei, die durch den Betrieb des Faltenbalges 76 verursacht werden, und kann daher als "Strahlungsrauschen" betrachtet werden, das innerhalb der Kammer 61 erzeugt wird. Es wurde festgestellt, daß das Aufrauhen der Innenwandober fläche der Kammer 61 eine Technik zur Steuerung dieser "Rausch"-Strahlung durch offensichtliches Reduzieren des Re flexionsvermögens von den Wänden der Kammer 61 und/oder Erhö hen der Erwärmungseffekte der Absorptionszelle bietet und in einem linearen Ansprechverhalten der Photozelle 66 entspre chend den gewünschten Wasserdampfkonzentrationen in der Ab sorptionszelle resultiert. Das "Rausch"-Signal kann ohne wei teres durch Betreiben der Vorrichtung unter Bedingungen mit trockenem Trägergas und Messen des elektrischen Signals der Photozelle 66 unter diesen Bedingungen gemessen werden.

Versuche haben gezeigt, daß die beträchtliche Verbesserung der Gesamtlinearität erreichbar ist, wenn die Wandoberfläche der Kammer 61 auf wenigstens 0,381 µm (15 microinches) aufge rauht wird und vorzugsweise auf eine Oberflächenrauhigkeit im Bereich von 0,381 µm bis 1,778 µm (15 bis 70 microinches). Dies hat wenigstens zur Verbesserung der Linearität der Vor richtung um eine Größenordnung geführt und hat es ermöglicht, daß die Vorrichtung exakte Permeabilitätsmessungen eines breiteren Bereichs von Materialien durchführt, die zur Prü fung verfügbar sind. Beispielsweise wurde die Vorrichtung mit Wandoberflächen der Kammer 61 in poliertem oder nicht aufge rauhten Zustand auf einen Pegel von etwa 5 Gramm pro Quadrat meter pro Tag bei der Messung von Wasserdampfpermeabilität durch Mylarfolie getestet. Wenn die Wände der Kammer 61 auf wenigstens 0,381 µm (15 microinches) aufgerauht werden, er gibt die verbesserte Linearität des Instrumentes im Gegensatz dazu eine exakte Messung von Wasserdampfpermeabilität bis hinab in den Bereich von 0,01 Gramm pro Quadratmeter pro Tag, wenn eine Messung an beschichteter Folie durchgeführt wird. Diese beträchtliche Verbesserung wird vollständig dem Ausmaß der Linearitätsverbesserung zugeschrieben, die durch die Steuerung der Oberflächenrauhigkeit in der Kammer 61 verur sacht wird.

Es wurde festgestellt, daß eine Erhöhung der Oberflächenrau higkeit der Wandoberfläche der Kammer 61 über etwa 1,27 µm (50 microinches) tatsächlich den Nutzungsbereich des Instru ments verringert. Der Effekt dieser gesteigerten Oberflächen rauhigkeit ist die Erhöhung des "Null"-Referenzpegels der Ausgangsgleichspannung, wodurch kleine Spannungsveränderungen um den Nullpunkt verdeckt werden. Es ist wichtig, den "Null"- Referenzpunkt unter etwa 100 Millivolt zu halten, um eine ad äquate Spannungsauflösung zur Unterscheidung von kleinen Ver änderungen der Permeabilität zu schaffen. Beispielsweise zeigt die Prüfung des Instruments bei äußerst niedrigen Per meabilitätsraten eine Variation von etwa 12 mV/g/m²/Tag unter Bedingungen eines relativ hohen Gasstromes durch die Absorp tionszelle. Bei sehr niedrigen Strömungsraten und der Prüfung niedriger Permeabilität wurden Meßwerte von 0,125 mV entspre chend 0,001 g/m²/Tag gemessen. Diese überaus kleinen Milli volt-Schwankungen sind schwer zu identifizieren, wenn nicht die Nullpunktspannung unter etwa 100 mV gehalten wird.

Die vorstehend beschriebenen Prüfungen haben gezeigt, daß die Regulierung der Strahlungsenergie innerhalb der Absorptions zelle die Linearität der Übertragungsfunktion bezüglich der von dem Sensor hergeleiteten Strahlungssignale stark beein flußt. Diese Prüfungen haben ebenfalls gezeigt, daß die Strahlungsenergie innerhalb der Absorptionszelle durch Steue rung der Oberflächenrauhigkeit der Zellwände in der Weise re guliert werden kann, daß das durch trockenes Gas innerhalb der Zelle erzeugte Strahlungssignal in Zeitphasenkoinzidenz mit Strahlungssignalen variiert, die durch plausible Wasser dampfkonzentrationspegel in dem Gas erzeugt werden. Diese Phasenbeziehung schafft einen Meßstandard zur Bewertung des Ausmaßes der für eine bestimmte Zelle erforderliche Regulie rung.

Es wird angenommen, daß andere Formen der Strahlungsenergie regulierung ebenfalls in geeigneter Weise in bestimmten Zell konstruktionen verwendet werden können. Beispielsweise wird angenommen, daß der Innendurchmesser und die Gesamtlänge der Absorptionszelle Faktoren sind, die die inneren Zellstrah lungspegel beeinflussen, und in geeigneten Situationen kann es wirksam sein, die gesamte innere Zelloberfläche oder einen Teil davon mit einer schwarzen Farbe zu beschichten, das heißt, einen Schwarzkörpereffekt innerhalb der Absorptions zelle zu erzeugen. Eine weitere wirksame Steuerung der inter nen Zellstrahlungseffekte kann die Verwendung eines mit einem Gewinde versehenen Elements sein, das selektiv in das Zellin nere eingeführt werden kann, um die internen Zellstrah lungscharakteristiken zu modifizieren. Ein derartiges mit Gewinde versehenes Element kann mit einer schwarzen Farbe be schichtet sein, um den Einfluß auf Strahlungsenergieeffekte im Inneren der Absorptionszelle zu verbessern. Andere und weitere Einrichtungen können in bestimmten Situationen ge eignet sein, wobei das gewünschte beobachtete Resultat die mit der Zeit variierende Koinzidenz mit Strahlungssignalen, die von trockenem Gas, und Strahlungssignalen die von Gasen mit Wasserdampfkonzentrationen erzeugt werden, ist.

Im Betrieb kann die Ausgangsgleichspannung, die einem Trockengasbetrieb entspricht, aufgezeichnet werden, und mit der Ausgangsgleichspannung von wenigstens zwei Proben bekann ter Permeabilität verglichen werden, wobei es bekannt ist, daß die Proben eine Permeabilität haben, die wenigstens un terhalb des Permeabilitätsbereichs liegt, in dem der Betrieb erfolgen soll. Das Instrument wird geprüft, um sicherzustel len, daß die Ausgangsgleichspannungen konsistent gemäß der Anordnungen von Fig. 8D, 9B, 9D und 9F gemessen werden, wo durch eine Übertragungsfunktion des in Fig. 10 gezeigten Typs sichergestellt wird. Wenn die gewünschte Linearität nicht er zielt wird, kann eine Einstellung der relativen Oberflächen rauhigkeit der Absorptionszelle erforderlich sein, bis die gewünschte Übertragungscharakteristik erzielt wird. Andere und weitere Modifikationen können möglich sein, um die ge wünschte lineare Übertragungsfunktionscharakteristik zu er zielen, es wurde jedoch festgestellt, daß die Einstellung der Oberflächenrauhigkeit der Absorptionszelle zufriedenstellende Ergebnisse bei der vorliegenden Erfindung erbringt.

Die vorliegende Erfindung kann in anderen bestimmten Formen ausgeführt werden, ohne vom Gedanken oder wesentlichen Merk malen derselben abzuweichen, und die vorliegende Ausführungs form soll daher in jeder Hinsicht als erläuternd und nicht als einschränkend betrachtet werden, wobei auf die beigefüg ten Ansprüche eher als auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen wird, um den Schutzbereich der Erfindung anzugeben.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung von trockenen Gasproben und Was serdampfgasproben in einer Prüfzelle, die eine Gaskammer hat, umfassend:

(a) eine im Takt arbeitende Einrichtung zur periodischen Druckbeaufschlagung des Gases in der Kammer;
(b) zwei Fenster, die jeweils an einem Ende der Kammer ange ordnet sind, um dadurch einen Strahlungsweg durch die Kammer zu bilden;
(c) eine Strahlungsquelle außerhalb der Kammer, benachbart zu einem der Fenster, und einen Strahlungsdetektor außerhalb der Kammer, benachbart zu dem anderen der Fenster, welche Strah lungsquelle eine Einrichtung zur Erzeugung von Strahlungssi gnalen als ein Ergebnis des Empfanges von Strahlung von der Strahlungsquelle aufweist, welche Strahlungssignale eine pe riodische Wellenform haben, die durch die Einrichtung zur pe riodischen Druckbeaufschlagung des Gases in der Kammer beein flußt ist;
(d) ein Mittel zur Regulierung der Strahlungsenergieübertra gungseigenschaften der Kammer; und
(e) ein Mittel zur Einstellung der Einrichtung zum Regulie ren, wodurch ein durch ein trockenes Gas in der Kammer er zeugtes Strahlungssignal in der gleichen Phase zeitlich ver änderlich ist wie ein Strahlungssignal, das durch ein Gas er zeugt wird, das eine Wasserdampfkonzentration in der Kammer hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle Infrarot strahlungsenergie ausstrahlt und der Strahlungsdetektor auf die Infrarotstrahlungsenergie anspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Takt arbeitende Einrich tung zur periodischen Druckbeaufschlagung des Gases mit einer Frequenz von etwa 30 Takten pro Sekunde arbeitet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Regulierung der Strahlungsenergieübertragungseigenschaften das Steuern der Oberflächenrauhigkeit der Wände der Kammer umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Einstellung der Einrichtung zur Regulierung das Variieren der Oberflächenrau higkeit der Wände der Kammer umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Einstellung über den Bereich von 0,381 µm bis 1,778 µm (15 bis 70 microinches) Oberflächenrauhigkeit variabel ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend wenigstens ein Filter benachbart zu einem der beiden Fenster, welches Filter eine Einrichtung zum Durchlaß von Strahlung bei einer Wellenlänge von etwa 2,6 µm hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer eine Bohrung durch einen Metallblock umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Fenster über der Bohrung gegen den Block geklemmt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiter umfassend Gaskanäle in dem Block zwischen der Bohrung und der Einrichtung zur pe riodischen Druckbeaufschlagung des Gases.

11. Vorrichtung zur Messung von Trockengas- und Wasserdampf konzentrationen in einer Prüfzelle mit einer Gaskammer, um fassend:

(a) einen im Takt arbeitenden Kompressor, der mit der Kammer verbunden ist und eine Einrichtung zur periodischen Druckbe aufschlagung des Gases in der Kammer aufweist;
(b) zwei Fenster, von welchen jeweils eines auf einer Seite der Kammer angeordnet ist, um dadurch einen Strahlungsweg durch die Kammer zu schaffen;
(c) eine Strahlungsquelle außerhalb der Kammer, benachbart zur einem der Fenster, und einen Strahlungsdetektor außerhalb der Kammer, benachbart zu dem anderen der Fenster, welcher Strahlungsdetektor eine Einrichtung zur Erzeugung von Strah lungssignalen als Ergebnis des Erhalts von Strahlung von der Strahlungsquelle hat; und
(d) die Kammer, die Innenwände hat, die in einem ausreichen den Ausmaß aufgerauht sind, um ein Trockengasstrahlungssignal zu erhalten, welches mit allen Wasserdampfstrahlungssignalen in Phase ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine Ein richtung zum Ausstrahlen von IR-Energie hat und der Strah lungsdetektor auf die IR-Energie anspricht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die im Takt arbeitende Kompres soreinrichtung zur periodischen Druckbeaufschlagung mit etwa 30 Takten pro Sekunde arbeitet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer ferner eine längliche Bohrung durch einen Metallblock umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände der Kammer auf zwischen 0,381 µm bis 1,778 µm (15 bis 70 microinches) Ober flächenrauhigkeit aufgerauht sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster jeweils über der Boh rung gegen den Block geklemmt sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, ferner umfassend wenigstens ein Filter, benachbart zu einem der Fenster, welches Filter eine Einrichtung zum Durchlassen von Strahlung bei im wesent lichen 2,6 4µ hat.

18. Vorrichtung nach Anspruch 14, ferner umfassend Gaskanäle in dem Metallblock, die die Bohrung und die Einrichtung zur periodischen Druckbeaufschlagung des Gases verbinden.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der im Takt arbeitende Kompressor eine Einrichtung zur periodischen Druckbeaufschlagung hat und ferner einen mechanisch betätigten Faltenbalg umfaßt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, ferner umfassend Kanäle in dem Metallblock, die eine Verbindung zwischen der Bohrung und einer Einrichtung zur Zufuhr der Gases schaffen.

21. Bei einer Vorrichtung zur Messung von Gaskonzentrationen in einer Gaskammer, die innere Gaskammerwände aufweist, um faßt die Verbesserung Gaskammerwände, die auf zwischen 0,381 µm bis 1,778 µm (15 bis 70 microinches) aufgerauht sind.

22. Vorrichtung zur Messung von Gaskonzentrationen in einer Kammer, durch die Infrarotenergie tritt, umfassend:

(a) Fenster, die die Kammer aufweist, welche nahe den jewei ligen entgegengesetzten Enden befestigt und so positioniert sind, daß sie die Infrarotenergie empfangen und durchlassen; und
(b) Innenwände der Kammer, die auf 0,381 µm bis 1,778 µm (15 bis 70 microinches) aufgerauht sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 23, ferner umfassend einen Me tallblock, der die Kammer umschließt und dicht mit den Fen stern versiegelt ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, ferner umfassend eine Ein richtung zur abwechselnden Druckbeaufschlagung und Druckent lastung der Kammer.