DE19738138A1

DE19738138A1 - Nichtdispersiver Gasanalysator

Info

Publication number: DE19738138A1
Application number: DE19738138A
Authority: DE
Inventors: Claude Dr Ruch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 1999-03-04

Description

Die Erfindung betrifft einen nichtdispersiven Gasanalysator mit einer mit Meßgas füllbaren und von einer Meßstrahlung durchstrahlten Meßküvette und mindestens einem außerhalb des Meßstrahlengangs angeordneten Detektor.

Bei einem derartigen aus der US 4 914 719 A bekannten Gas analysator sind im Meßstrahlengang hinter der Meßküvette Strahlungsteiler angeordnet, die jeweils einen Teil der Meßstrahlung in einen außerhalb des Meßstrahlengangs liegen den Detektor reflektieren und den übrigen Teil zu einem nachfolgenden Strahlungsteiler oder schließlich zu einem letzten Detektor passieren lassen.

Bei einem aus der US 5 331 409 A bekannten Laser-Gasanalysa tor enthält die Meßküvette einen Strahlenteiler, der einen Teil der Meßstrahlung zu einem seitlich an der Meßküvette liegenden Detektor reflektiert und den übrigen Teil der Meßstrahlung zu einem im Meßstrahlengang hinter der Meß küvette liegenden weiteren Detektor durchläßt.

Ein aus der JP 5-215684 A bekannter Infrarot-Gasanalysator weist im Meßstrahlengang hinter der Meßküvette eine Spiegel anordnung auf, die die Meßstrahlung je zur Hälfte auf zwei seitlich angeordnete Detektoren umlenkt.

Bei den bekannten Gasanalysatoren wird mittels der Strah lungsteiler oder Spiegelanordnungen immer ein Teil der Meß strahlung gezielt ausgekoppelt und auf den jeweils zugeordne ten Detektor gelenkt, so daß jeder Detektor nur einen ggf. unzureichenden Bruchteil der Gesamtstrahlung enthält. Erfor derlichenfalls muß daher bei der Erzeugung der Meßstrahlung die Strahlungsintensität erhöht werden.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß bei dem nichtdisper siven Gasanalysator der eingangs angegebenen Art bei strah lungsreflektierend ausgebildeter Innenwand der Meßküvette der mindestens eine Detektor hinter einer Öffnung in einer zum Meßstrahlengang parallelen Seitenwand der Meßküvette mit ge ringstmöglichem Abstand zum Innenraum der Meßküvette angeord net ist, wobei die Meßküvette strahlungsteilerlos ausgebildet ist. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die in den seitlich an der Meßküvette angeordneten Detektor einfallende Strahlungsmenge etwa in der gleichen Größenordnung liegt, wie die in einen im Meßstrahlengang direkt hinter der Meßküvette liegenden Detektor einfallende Strahlungsmenge.

Um zu erreichen, daß der seitlich zu der Meßküvette angeord nete Detektor möglichst nahe am Innenraum der Meßküvette liegt, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Seitenwand der Meßküvette um die Öffnung herum außen eine zum Inneren der Meßküvette hin gerichtete Vertiefung enthält, in der der De tektor angeordnet ist.

Der Abstand zwischen der Stelle, an der die Meßstrahlung in die Meßküvette eintritt, und der Stelle, an der der Detektor an der Meßküvette anliegt, ist vorzugsweise in Abhängigkeit von einer in dem Meßgas enthaltenen und zu detektierenden Gaskomponente und ihrer zu erwartenden Konzentration in dem Meßgas bemessen. Bei Gaskomponenten mit hohem Absorptionsver mögen und/oder hoher Konzentration in dem Meßgas liegt der Detektor näher zu der Stelle, an der die Meßstrahlung in die Meßküvette eintritt, als ein anderer Detektor, der zur Be stimmung einer Gaskomponente mit geringerem Absorptionsver mögen und/oder geringerer Konzentration in dem Meßgas dient.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gasana lysators und

Fig. 2 eine Einzelheit des in Fig. 1 gezeigten Gasanalysa tors.

Fig. 1 zeigt einen nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysator mit einer Infrarot-Strahlungsquelle 1, deren Strahlung mit tels eines Blendenrades 2 moduliert wird. Die modulierte Meß strahlung 3 gelangt durch ein Eintrittsfenster 4 in eine Meß küvette 5, die über Anschlüsse E mit einem zu analysierenden Meßgas bzw. mit einem Kalibrier- oder Eichgas füllbar ist. In der Meßküvette 5, die innen strahlungsreflektierend ausgebil det ist, findet je nach Art und Konzentration der in dem Meß gas enthaltenen und zu analysierenden Gaskomponenten eine wellenlängenabhängige Vorabsorption der Meßstrahlung 3 statt. Die Meßstrahlung 3 verläßt die Meßküvette 5 durch ein Aus trittsfenster 7 und fällt anschließend in einen in dem Meß strahlengang unmittelbar hinter der Meßküvette 5 liegenden opto-pneumatischen Detektor 8.

An einer zum Meßstrahlengang parallelen Seitenwand 9 der Meß küvette 5 liegt außen ein weiterer opto-pneumatischer Detek tor 10, in den durch eine Öffnung 11 in der Seitenwand 9 die Streustrahlung der die Meßküvette 5 durchstrahlenden Meß strahlung 3 fällt.

Wie Fig. 2 zeigt, enthält die Seitenwand 9 der Meßküvette 5 um die Öffnung 11 herum außen eine zum Inneren der Meßküvette hin gerichtete Vertiefung 12, in der der Detektor 10 mit sei nem Strahlungseintrittsfenster 13 angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß der Detektor 10 mit geringstmöglichem Ab stand zum Innenraum der Meßküvette 9 liegt, wobei die in den Detektor 10 einfallende Strahlungsmenge etwa in der gleichen Größenordnung liegt, wie die in den Detektor 8 einfallende Strahlungsmenge.

Die opto-pneumatischen Detektoren, z. B. 8, bestehen in be kannter Weise jeweils aus zwei in Strahlungsrichtung hinter einanderliegenden Detektorkammern 15 und 16, die ein der je weils nachzuweisenden Gaskomponente in dem Meßgas entspre chendes Füllgas erhalten. Die Detektorkammern 15 und 16 sind miteinander über eine Leitung 17 mit einem darin angeordneten strömungs- oder druckempfindlichen Sensor 18 verbunden. Die in die Detektorkammern 15 und 16 fallende modulierte Meß strahlung 3 bewirkt dort Druckschwankungen, deren Höhe von der Vorabsorption der Meßstrahlung 3 in der Meßküvette 5 ab hängig ist. Während in der ersten Detektorkammer 15 die Strahlung der Mitte und der Flanken der Absorptionslinie der zu bestimmenden Gaskomponente absorbiert wird, wird in der dahinterliegenden Detektorkammer 16 im wesentlichen die Strahlung der Linienflanken absorbiert, so daß zwischen den beiden Detektorkammern 15 und 16 Druckdifferenzen entstehen, die von dem Sensor 18 erfaßt werden.

Zusätzlich zu den Detektoren 8 und 10 können weitere, hier gestrichelt angedeutete, Detektoren 14 an der Seitenwand 9 oder einer der anderen Seitenwände der Meßküvette 5 vorge sehen werden. Dabei ist der Abstand der seitlich an der Meß küvette 5 angeordneten Detektoren 10, 14 in Abhängigkeit von der durch den jeweiligen Detektor 10, 14 zu detektierenden Gaskomponente bemessen, wobei der Detektor um so näher zu dem Eintrittsfenster 4 der Meßküvette 5 angeordnet ist, je höher das Absorptionsvermögen der Gaskomponente und je höher ihre Konzentration in dem Meßgas ist.

Claims

1. Nichtdispersiver Gasanalysator mit einer mit Meßgas füll baren und von einer Meßstrahlung (3) durchstrahlten Meßkü vette (5) und mindestens einem außerhalb des Meßstrahlengangs angeordneten Detektor, dadurch gekennzeichnet, daß bei strahlungsreflektierend ausgebildeter Innenwand der Meß küvette (9) der mindestens eine Detektor (10) hinter einer Öffnung (11) in einer zum Meßstrahlengang parallelen Seiten wand (9) der Meßküvette (5) mit geringstmöglichem Abstand zum Innenraum der Meßküvette (5) angeordnet ist und daß die Meß küvette (5) strahlungsteilerlos ausgebildet ist.

2. Nichtdispersiver Gasanalysator nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (9) der Meßküvette (5) um die Öffnung (11) herum außen eine zum Inne ren der Meßkammer (5) hin gerichtete Vertiefung (12) enthält, in der der Detektor (10) angeordnet ist.

3. Nichtdispersiver Gasanalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine De tektor (10) als opto-pneumatischer Detektor ausgebildet ist.

4. Nichtdispersiver Gasanalysator nach einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab stand zwischen der Stelle, an der die Meßstrahlung (3) in die Meßküvette (5) eintritt und der Stelle, an der der Detektor (10) an der Meßküvette (5) anliegt, in Abhängigkeit von einer in dem Meßgas enthaltenen und zu detektierenden Gaskomponente und ihrer zu erwartenden Konzentration in dem Meßgas bemessen ist.