DE19840570A1 - Gas measurement process comprises comparing three wavelength emissions to minimize measuring errors and maximize signal resolution - Google Patents
Gas measurement process comprises comparing three wavelength emissions to minimize measuring errors and maximize signal resolutionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Verfahren für die Signalverarbeitung eines Gasanalysa tors zur Messung von mindestens einer Gaskomponente eines Gasgemisches, bei dem Strahlung des interessierenden Wellenlängenbereiches von einer Strahlungs quelle emittiert und durch eine Meßzelle geleitet wird, in der sich das zu analysieren de Gas oder ein nicht absorbierendes Gas (Nullgas) befindet, wobei zur Messung der aus der Meßzelle austretenden Strahlung mindestens ein elektronischer Strah lungsdetektor eingesetzt wird.The invention relates to a method for signal processing of a gas analysis tors for measuring at least one gas component of a gas mixture, at the radiation of the wavelength range of interest from a radiation source is emitted and passed through a measuring cell in which to analyze it de gas or a non-absorbent gas (zero gas) is used for measurement the radiation emerging from the measuring cell has at least one electronic beam tion detector is used.
Im besonderen betrifft die Erfindung einen Verfahren für die Signalverarbeitung eines Gasanalysators bei dem zur Ermittlung der Konzentration einer zu messenden Gaskomponente die Messung der aus der Küvette austretenden Strahlungsleistung auf einer Meßwellenlänge, auf der primär die zu messende Gaskomponente Strah lung absorbiert und auf einer Referenzwellenlänge, die so gewählt wird, daß auf dieser Referenzwellenlänge die im Gasgemisch enthaltenen Gaskomponenten nur eine sehr geringe oder vernachlässigbare Absorption zeigen, erfolgt, bei dem die Festlegung der Referenzwellenlänge mittels eines Interferenzfilters erfolgt und bei dem in der Signalverarbeitung eine Quotientenbildung vorgenommen wird. In particular, the invention relates to a method for signal processing of a gas analyzer in which to determine the concentration of one to be measured Gas component the measurement of the radiation power emerging from the cuvette on a measuring wavelength on which primarily the gas component Strah to be measured lung absorbed and on a reference wavelength that is chosen so that on This reference wavelength only contains the gas components contained in the gas mixture show a very low or negligible absorption, in which the The reference wavelength is determined by means of an interference filter and at which is formed in quotient formation in signal processing.
Analysatoren, in den Verfahren zur Signalverarbeitung der vorstehend beschriebe
nen Art implementiert sind, werden zur Messung von UV- (z. B. SO2) oder IR-Strah
lung (z. B. CO, CO2, C3H8, C6H14) absorbierenden Gasen eingesetzt. Der grundle
gende Zusammenhang zwischen dem Abbildungssignal eines absorptionsphotome
trisch arbeitenden Analysators und der Gaskonzentration basiert auf dem Lambert-
Beerschen-Gesetz (Gleichung (1))
Analyzers, implemented in the signal processing method of the type described above, are used to measure UV (e.g. SO 2 ) or IR radiation (e.g. CO, CO 2 , C 3 H 8 , C 6 H 14 ) absorbent gases. The basic relationship between the imaging signal of an absorption photometric analyzer and the gas concentration is based on the Lambert-Beerschen law (equation (1))
Um ein Signal null bei der Konzentration null zu erhalten, muß der absorbierte Strah lungsabteil A gemessen werden (Gleichung (2)), wobei 10 die in die Meßzelle einge strahlte Strahlungsintensität und I die aus der Meßzelle austretende Strah lungsintensität bezeichnen.In order to obtain a zero signal at zero concentration, the absorbed beam must tion compartment A can be measured (equation (2)), 10 being inserted into the measuring cell radiated radiation intensity and I the beam emerging from the measuring cell designate intensity.
Das Ziel der Analysatorentwicklung besteht im Aufbau eines langzeitstabilen Meß systems mit geringem Kalibrieraufwand. In diesem Zusammenhang sind verschiede ne Meß- und Kalibrierverfahren bekannt geworden, die allgemein gesagt das Ziel haben Gleichung (1) bzw. Gleichung (2) gerätetechnisch umzusetzen.The goal of analyzer development is to build a long-term stable measurement systems with little calibration effort. In this context there are several ne measurement and calibration procedures become known, which is generally the goal have to implement equation (1) or equation (2) in terms of equipment.
Der Stand der Technik wird beispielsweise in den nachfolgend aufgeführten Doku
menten sichtbar:
/1/ Hengstenberg, Sturm, Winkler
Messen, Steuern, Regeln in der chemischen Technik, 3. neub. Auflage, Band
II, Springer Verlag Berlin-Heidelberg-New York 1980
/2/ Müller, G., Verfahren und Vorrichtung zur Molekülspektroskopie, DE 29 34 190,
23. 8. 1979;
/3/ Prozess-Photometer Spectran 677, Bodenseewerk Perkin Eimer GmbH,1990
/4/ Radas 1 G, Betriebsphotometer im Aufbaugehäuse, Gebrauchsanweisung
42/20-22-0, Hartmann & Braun Meß- und Regeltechnik, 1979;
/5/ IFC/GFC Gasanalysator DEFOR, Betriebsanleitung, 21.010/87.12;
Maihak AG, 1987
/6/ Passaro, R. E. et al., Infrared gas analyzer with automatic zero adjustment,
EP 0 253 872, 9. 1. 1987;
/7/ Asano, I. et al., Infrared analyzer, EP 0 400 342, 30. 4. 1990;
/8/ Apperson et al., Calibrators for infrared type analyzers, US 5 206 511, 18. 10.
1990.The state of the art can be seen, for example, in the following documents:
/ 1 / Hengstenberg, Sturm, Winkler
Measuring, controlling, regulating in chemical engineering, 3. neub. Edition, volume II, Springer Verlag Berlin-Heidelberg-New York 1980
/ 2 / Müller, G., Method and Device for Molecular Spectroscopy, DE 29 34 190, August 23, 1979;
/ 3 / Spectran 677 process photometer, Bodenseewerk Perkin Eimer GmbH, 1990
/ 4 / Radas 1 G, operating photometer in the mounting housing, instructions for use 42 / 20-22-0, Hartmann & Braun Meß- und Regeltechnik, 1979;
/ 5 / IFC / GFC gas analyzer DEFOR, operating instructions, 21.010 / 87.12; Maihak AG, 1987
/ 6 / Passaro, RE et al., Infrared gas analyzer with automatic zero adjustment, EP 0 253 872, January 9, 1987;
/ 7 / Asano, I. et al., Infrared analyzer, EP 0 400 342, April 30, 1990;
/ 8 / Apperson et al., Calibrators for infrared type analyzers, US 5,206,511, Oct. 18, 1990.
Die genannten Dokumente beschreiben Verfahren und Vorrichtungen zur Gasmes sung, die zur Erreichung einfacher und robuster Stabilitätskorrekturen bzw. Kalibrier möglichkeiten Gleichung (1) bzw. (2) gerätetechnisch umsetzen.The documents mentioned describe methods and devices for gas measuring solution to achieve simple and robust stability corrections or calibration Possibilities implement equation (1) or (2) in terms of device technology.
Das Verfahren der gleichzeitigen bzw. unmittelbar aufeinanderfolgenden Strah lungsleistungsmessung auf einer Meß- und einer Referenzwellenlänge und die Ver wendung des auf der Referenzwellenlänge gemessenen Strahlungsanteils anstatt der Größe I0 entsprechende Gleichung (1) und (2) zur Bestimmung der absorbierten Strahlung ist seit langem bekannt und wird bsw. in /21 beschrieben. Im Abschnitt "Ausführung von Industriegeräten" des Kapitels "1. Optische Betriebsanalysegeräte" von /1/ werden Geräteausführungen vorgestellt die Gleichung (1) - Photometric Ana lyzer 400 von DuPont- bzw. den Zähler von Gleichung (2) - Durchflußphotometer der Firma Lange - umsetzen. Ein weiteres Beispiel für die Realisierung von Glei chung (1) ist das Prozess-Photometer Spectran 677 /3/.The method of simultaneous or immediately successive radiation power measurement on a measurement and a reference wavelength and the use of the radiation component measured on the reference wavelength instead of the quantity I 0 corresponding equation (1) and (2) for determining the absorbed radiation has long been known and will bsw. described in / 21. In the section "Execution of industrial devices" of the chapter "1. Optical operational analysis devices" from / 1 / device versions are presented the equation (1) - Photometric Analyzer 400 from DuPont or the counter from equation (2) - flow photometer from the company Lange - implement. Another example of the implementation of equation (1) is the Spectran 677/3 / process photometer.
Bei diesen Verfahren wird vorausgesetzt, daß als Meßwert für die in die Küvette
eingestrahlte Strahlungsleistung auf der Meßwellenlänge das auf einer Referenzwel
lenlänge gewonnen Signal verwendet werden kann. Da weiterhin ein Signal null für
die Meßkonzentration null wünschenswert ist, ist der Schritt von Gleichung (1) zu
Gleichung (3) bzw. (4) zwingend auszuführen, und zwar durch eine Differenzbildung
u. U. in Verbindung mit einer Multiplikation. Durch diese Kombination der Differenz-
und Quotientenbildung wird offensichtlich ein Verfahren realisiert, bei dem die Emp
findlichkeit der Signalwandlung automatisch nachgestellt wird, wenn gilt, daß die
Nullpunkteinstellung, bsw. durch Nachstellen der Verstärkung des Meßkanals die
Differenz zu null macht. Die Verfahren realisieren damit Gleichung (3) bzw. (4)
In this method it is assumed that the signal obtained on a reference shaft length can be used as a measured value for the radiation power radiated into the cuvette on the measuring wavelength. Since a signal zero is still desirable for the measurement concentration zero, the step from equation (1) to equation (3) or (4) is mandatory, namely by forming a difference u. U. in connection with a multiplication. Through this combination of the difference and quotient formation, a method is obviously implemented in which the sensitivity of the signal conversion is automatically adjusted if it applies that the zero point adjustment, or the like. by adjusting the gain of the measuring channel makes the difference zero. The methods thus implement equations (3) and (4)
Der von Pasaro et al. in der EP 0 253 872 beschriebene Analysator verwendet zur
Messung einer Gaskomponente nur eine Wellenlänge, wobei für die Nullpunktein
stellung die Verstärkung im Meßkanal nachgeregelt wird, so daß die Differenz zwi
schen dem Meßsignal und einem vorgegebenen elektronisch erzeugten Referenz
signal zu null gemacht wird (Gleichung (5)), weil während der Nullpunkteinstellung
I = I0 gilt.
The Pasaro et al. The analyzer described in EP 0 253 872 uses only one wavelength to measure a gas component, the gain in the measuring channel being readjusted for the zero point setting so that the difference between the measuring signal and a predetermined electronically generated reference signal is made zero (equation (5)) because I = I 0 applies during zero adjustment.
XA = XRef - Kvariabel.(λmeß) (5)X A = X Ref - K variable . (Λ measured ) (5)
Schließlich wird von Asano et al. in der EP 0 400 342 ein Analysator offenbart, bei
dem zur Meßsignalbildung die Differenzbildung zwischen einem optischen Referenz
kanal und einem optischen Meßkanal analog der Vorgehensweise bei dem in /1/
vorgestellten Durchflußphotometer der Firma Lange gebildet wird (Zähler von Glei
chung (2)), wobei zur Realisierung des Quotientenverfahrens dort während der Null
punkteinstellung das Signal des optischen Meßkanals zusätzlich separat gespei
chert wird, um im Meßprozeß als Divisor (Nenner von Gleichung (2)) eingesetzt zu
werden, woraus sich Gleichung (6) ergibt.
Finally, Asano et al. EP 0 400 342 discloses an analyzer in which the formation of the difference between an optical reference channel and an optical measuring channel is formed analogously to the procedure for the flow photometer from Lange presented in / 1 / (counter of equation (2)) , to implement the quotient method there, the signal of the optical measuring channel is additionally stored separately during the zero point setting in order to be used in the measuring process as a divisor (denominator of equation (2)), from which equation (6) results.
Wie nachfolgend erläutert wird, sind alle oben beschriebenen Analysatoren, bei denen eine Quotientenbildung durchgeführt wird, bezüglich des Zusammenhangs Nullpunkteinstellung - Empfindlichkeitsnachstellung insofern identisch, daß die Em pfindlichkeit (Änderung des Abbildungssignals dividiert durch Änderung der verursa chenden Meßgröße) der Analysatoren durch die Quotientenbildung extrem stabil ist, wodurch bsw. Verschmutzungseffekte nahezu vollständig kompensiert werden. As explained below, all of the analyzers described above are at which a quotient formation is carried out with regard to the relationship Zero adjustment - sensitivity adjustment identical in that the Em Sensitivity (change in the imaging signal divided by the change in the measuring parameter) of the analyzers is extremely stable due to the formation of the quotient, whereby bsw. Soiling effects are almost completely compensated.
Die Analysatoren, bei denen zur Realisierung der Gleichung (3) und (4) direkt durch das Meßsignal des optischen Vergleichskanals dividiert wird, weisen den Nachteil auf, daß durch Störgase während der Messung der optische Vergleichskanal beein flußt werden kann, so daß der Divisor des derart realisierten Verfahrens nicht mehr dem Nenner von Gleichung (2) entspricht. Bei Gleichung (4) können desweiteren durch Temperatur- und Alterungseffekte geringfügige Verschiebungen des Signal verhältnisses auftreten, so daß im Rahmen der Nullpunktnachstellung keine korrekte Empfindlichkeitsnachstellung erfolgt.The analyzers used to implement equations (3) and (4) directly through the measurement signal of the optical comparison channel is divided, have the disadvantage on that by interference gases during the measurement of the optical comparison channel can be flowed so that the divisor of the method thus implemented no longer corresponds to the denominator of equation (2). Equation (4) can also slight shifts in the signal due to temperature and aging effects ratio occur, so that no correct Sensitivity adjustment takes place.
Die in der EP 0 253 872 und der EP 0 400 342 beschriebenen Analysatoren sind bezüglich der Nachstellung der Empfindlichkeit im Verlauf der Nullpunkteinstellung untereinander und mit dem Verfahren nach Gleichung (3) insofern identisch, daß die Nullpunkteinstellung gleichzeitig immer eine korrekte Empfindlichkeitsnachstellung bewirkt. Die in der EP 0 253 872 und der EP 0 400 342 beschriebenen Analysatoren unterscheiden sich von dem Verfahren nach Gleichung (3) /3/ jedoch dadurch, daß vorteihafterweise die im Ergebnis der Nullpunkteinstellung nachgestellte Empfind lichkeit während der Messung durch Störgase nicht beeinflußt wird, was nachteilhaf terweise dadurch erkauft wird, daß durch die Festschreibung des Divisors von Glei chung (6) bzw. durch die Festlegung der Verstärkung Kvariabel von Gleichung (5) wäh rend der Nullpunkteinstellung Verschmutzungseffekte und unspezifische Elektronik driften während der Messung nicht automatisch korrigierend auf die Empfindlichkeit des Analysators einwirken, was wiederum jedoch bei Gleichung (3) und (4) gegeben ist, so daß die zuletzt beschriebene Vorgehensweise nur für Geräte geeignet ist, bei denen der Nullpunkt häufig nachgestellt werden kann, wogegen die Driften der Signalwandlung unzureichend kompensiert werden. Bei dem Analysator der EP 0 253 872 besteht der zusätzliche Nachteil, daß auch Kurzzeitschwankungen der Elektronik nicht kompensiert werden, was die Auflösung der Signalwandlung bzw. den Signal-Rausschabstand negativ beeinflußt.The analyzers described in EP 0 253 872 and EP 0 400 342 are identical to one another with regard to the adjustment of the sensitivity in the course of the zero point adjustment and to the method according to equation (3) in that the zero point adjustment always brings about a correct sensitivity adjustment at the same time. The analyzers described in EP 0 253 872 and EP 0 400 342 differ from the method according to equation (3) / 3 /, however, in that the sensitivity reproduced in the result of the zero point adjustment is advantageously not influenced by interference gases during the measurement, which is disadvantageously bought by the fact that by specifying the divisor of equation (6) or by determining the gain K variable from equation (5) during the zero point adjustment, contamination effects and non-specific electronics do not automatically correct during the measurement Sensitivity of the analyzer act, which in turn is given in equations (3) and (4), so that the procedure described last is only suitable for devices in which the zero point can often be adjusted, whereas the drifts in signal conversion are insufficiently compensated. The analyzer of EP 0 253 872 has the additional disadvantage that even short-term fluctuations in the electronics are not compensated, which has a negative effect on the resolution of the signal conversion or the signal-to-noise ratio.
Aus den aufgeführten Dokumenten wird ersichtlich, daß auf Grund der beschriebe nen Nachteile der bekannt gewordenen Meßanordnungen und Verfahrensspezifika tionen ein Bedarf nach einer Verbesserung des allgemein bekannten und seit Jahr zehnten angewandten Quotientenverfahrens besteht. From the listed documents it can be seen that on the basis of the description NEN disadvantages of the known measuring arrangements and process specifics a need for improvement of the well-known and for years tenth quotient method applied.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Analysator be reitzustellen, der sich dadurch auszeichnet, daß während der Nullpunkteinstellung automatisch auch die Empfindlichkeit der Signalwandlung nachgestellt wird, daß keine Beeinflussung der Empfindlichkeit der Signalwandlung durch stoffliche Störun gen während der Messung zu verzeichnen ist, daß während des Meßzeitraumes auftretende Signal- und/oder Elektronikdriften und Verschmutzungseffekte weitge hend automatisch kompensiert werden und daß eine maximale Auflösung der Si gnalwandlung gewährleistet wird.Accordingly, the invention has for its object to be an analyzer to ride, which is characterized in that during the zero point adjustment the sensitivity of the signal conversion is automatically adjusted that no influence on the sensitivity of the signal conversion by material disturbances gene during the measurement is that during the measurement period occurring signal and / or electronic drifts and pollution effects automatically compensated and that a maximum resolution of the Si signal conversion is guaranteed.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Signalverarbeitung eines Gasanalysa tors gemäß Anspruch 1 gelöst, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Konzentration der zu messenden Gaskomponente (Meßkomponente) die Strah lungsleistung der aus der Meßzelle austretenden Strahlung auf mindestens drei Wellenlängen ausgewertet wird, und zwar einer Meßwellenlänge (optischer Meß kanal), auf der primär die zu messende Gaskomponente Strahlung absorbiert; einer Vergleichswellenlänge (optischer Vergleichskanal), die so gewählt wird, daß auf dieser Vergleichswellenlänge alle im Gasgemisch enthaltenen Gaskomponenten nur eine sehr geringe oder vernachlässigbare Absorption aufweisen; sowie auf minde stens einer Korrekturwellenlänge (optischer Korrekturkanal), bei der eine im Meßgas auftretende Gaskomponente, deren Absorption auf der Referenzwellenlänge nicht vernachlässigt werden kann, (Störkomponente) eine signifikante Absorption auf weist; daß die Differenzen zwischen den Ausgangssignalen des optischen Ver gleichskanals und des optischen Meßkanals sowie zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des optischen Korrekturkanals gebildet werden; daß die Differenz zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des optischen Korrekturkanals mit einem Faktor bewertet wird, der während der Kalibrierung des Meßsystems durch Aufgabe einer hohen Konzentration des Störga ses auf das Meßsystem bestimmt wird und der dabei auftretenden negativen relati ven Änderung des optischen Vergleichskanals in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des optischen Korrekturkanals entspricht; daß der Nenner des erfindungsgemäßen Quotienten verfahrens einen Faktor enthält, der die relativen Änderung des optischen Ver gleichskanals durch den Einfluß der Störkomponente über die Bewertung der Diffe renz zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des opti schen Korrekturkanals sowie der während der Nullpunkteinstellung ermittelten Diffe renz zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des opti schen Meßkanals korrigiert; daß der Nenner des erfindungsgemäßen Quotienten verfahrens als zweiten Faktor die Differenz zwischen dem aktuellen Ausgangssignal des optischen Meßkanals und der während der Nullpunkteinstellung ermittelten Differenz zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des optischen Meßkanals aufweist; und daß der Zähler des erfindungsgemäßen Quo tientenverfahrens mindestens die Differenz zwischen den Differenzen zwischen den aktuellen Ausgangssignalen des optischen Meßkanals und des optischen Ver gleichskanals sowie der während der Nullpunkteinstellung ermittelten Differenz zwi schen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des optischen Meßkanals aufweist.This task is accomplished by a method for signal processing of a gas analysis Tors solved according to claim 1, characterized in that for determining the Concentration of the gas component to be measured (measuring component) the beam performance of the radiation emerging from the measuring cell to at least three Wavelengths is evaluated, namely a measuring wavelength (optical measuring channel), on which the gas component to be measured primarily absorbs radiation; one Comparison wavelength (optical comparison channel), which is chosen so that on this comparison wavelength all gas components contained in the gas mixture only have a very low or negligible absorption; and on minde least a correction wavelength (optical correction channel), one in the sample gas occurring gas component, its absorption on the reference wavelength is not can be neglected, (interference component) a significant absorption points; that the differences between the output signals of the optical ver same channel and the optical measuring channel as well as between the output signals the optical comparison channel and the optical correction channel are formed; that the difference between the output signals of the optical comparison channel and the optical correction channel is evaluated with a factor that during the Calibration of the measuring system by applying a high concentration of the Störga ses is determined on the measuring system and the resulting negative relati ven change of the optical comparison channel depending on the difference between the output signals of the optical comparison channel and the optical Correction channel corresponds; that the denominator of the quotient according to the invention method contains a factor that determines the relative change in optical Ver equal channel through the influence of the interference component via the evaluation of the differences limit between the output signals of the optical comparison channel and the opti correction channel and the differences determined during the zero point adjustment limit between the output signals of the optical comparison channel and the opti corrected measuring channel; that the denominator of the quotient according to the invention the second factor is the difference between the current output signal of the optical measuring channel and those determined during the zero point adjustment Difference between the output signals of the optical comparison channel and the optical measuring channel; and that the counter of the quo according to the invention at least the difference between the differences between the current output signals of the optical measuring channel and the optical ver equal channel and the difference between the zero determined during the zero point adjustment the output signals of the optical comparison channel and the optical Has measuring channel.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die Anwendung eines einzelnen optischen Korrekturkanals beschränkt, und die Korrekturwellenlänge für die Meß komponente 1 kann vorteilhafterweise die Meßwellenlänge für eine Meßkomponente 2 eines Mehrkomponenten-Analysators sein kann.The dependent claims describe further advantageous embodiments of the Invention. In particular, the invention is not limited to the application of an individual optical correction channel limited, and the correction wavelength for the measurement Component 1 can advantageously be the measurement wavelength for a measurement component 2 of a multi-component analyzer.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der anhängenden Patent zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen im einzelnenThe advantages and features of the invention will be apparent from the attached patent drawing explained. In the drawing show in detail
Fig. 1 das Blockschaltbild einer dem Stand der Technik entsprechenden Vor richtung und Verfahrens, das ein modifiziertes Quotientenverfahren realisiert, Fig. 1 is a block diagram of a prior art pre device and method that realizes a modified quotient method,
Fig. 2 das Blockschaltbild eines anderen dem Stand der Technik ent sprechenden Verfahrens, das ein Quotientenverfahren gemäß Glei chung (4) realisiert, Fig. 2 is a block diagram of another prior art ent speaking procedure monitoring a quotient method according slip (4) is realized,
Fig. 3 das Blockschaltbild eines dem Stand der Technik entsprechenden Ver fahrens, das ein einem Quotientenverfahren gleichwertiges Verfahren gemäß Gleichung (5) realisiert, Fig. 3 is a block diagram of a Ver corresponding to the prior art driving, realizes an equivalent to a quotient process method according to equation (5),
Fig. 4 das Blockschaltbild eines anderen dem Stand der Technik ent sprechenden Verfahrens, das ein Quotientenverfahren gemäß Glei chung (6) realisiert, Fig. 4 is a block diagram of another prior art ent speaking procedure monitoring a quotient method according to slip realized (6),
Fig. 5 das Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Verwen dung jeweils eines optischen Meß-, Vergleichs- und Korrekturkanals. Fig. 5 shows the block diagram of the method according to the invention when using an optical measurement, comparison and correction channel.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer dem Stand der Technik entsprechenden
Vorrichtung und Verfahrens (Radas, Hartmann & Braun), das ein modifiziertes Quo
tientenverfahren realisiert, das mit einer analogen Elektronik weitgehend automa
tisch arbeitet und in /4/ beschrieben wird, wobei zur SO2-Messung im UV-Bereich
aus dem Spektrum einer UV-Strahlungsquelle 10 mittels auf einem Blendenrad 11
montierten Schmalbandinterferenzfiltern 12, 13 zwei Wellenlängen(bereiche) (SO2-
Meß- und Vergleichswellenlänge) ausgewählt werden, wobei zusätzlich zwei Strah
lengänge mit separaten Detektoren (Meßdetektor 14 hinter Strahlteiler 16 und Kü
vette 17 und Korrekturdetektor 15) eingesetzt werden. Die Interferenzfilter werden
nacheinander in den Strahlengang eingeblendet, wobei die beiden Detektoren je
weils gleichzeitig mit Strahlung der SO2-Wellenlänge bzw. der Vergleichswellenlänge
bestrahlt werden. Die Signalverarbeitung erzeugt mittels gesteuerter Sample-and-
hold-Schaltungen ein Abbildungssignal xA entsprechend Gleichung (7),
Fig. 1 shows the block diagram of a device and method corresponding to the prior art (Radas, Hartmann & Braun), which realizes a modified quotient method which works largely automatically with analog electronics and is described in / 4 /, with SO 2 measurement in the UV range from the spectrum of a UV radiation source 10 by means of a narrow-band interference filter 12 , 13 mounted on an aperture wheel 11 , two wavelengths (ranges) (SO 2 - measuring and comparison wavelength) are selected, two additional beam paths with separate detectors (Measuring detector 14 behind beam splitter 16 and Kü vette 17 and correction detector 15 ) are used. The interference filters are faded in one after the other in the beam path, the two detectors being irradiated with radiation of the SO 2 wavelength or the comparison wavelength at the same time. The signal processing uses controlled sample-and-hold circuits to generate an imaging signal x A according to equation (7),
womit eine weitgehende automatische Korrektur von Empfänger- und Strahlerdriften sowie Verschmutzungen erreicht wird, wobei zum Ausschalten stofflicher Störungen ein aufwendiger Abgleich mittels kippbarer Interferenzfilter erforderlich ist. Auch ist zu beachten, daß falls mehrere Störkomponenten mit unterschiedlichen Spektren auftreten ein derartiger Abgleich nicht länger möglich ist.with a largely automatic correction of receiver and emitter drifts as well as contamination is achieved, whereby to switch off material disturbances a complex adjustment using a tiltable interference filter is required. Is too note that if there are several interference components with different spectra such a comparison is no longer possible.
In /5/ (Defor, Maihak) wird ein Verfahren beschrieben, bei dem durch spektrale Zer legung des Empfängersignals, in dessen Strahlengang mittels Blendenrad abwech selnd ein Meßwellenlängen-Interferenzfilter und ein Vergleichswellenlängen-Interfe renzfilter eingebracht werden, zwei Signale gewonnen werden, deren Quotient ge bildet und damit ein Meßsignal S erzeugt wird, das Gleichung (4) entspricht.In / 5 / (Defor, Maihak) a method is described in which by spectral Zer placement of the receiver signal, in whose beam path alternate with the aperture wheel selnd a measuring wavelength interference filter and a comparison wavelength interference limit filter are introduced, two signals are obtained, the quotient ge forms and thus a measurement signal S is generated which corresponds to equation (4).
T1 entspricht hierin dem Detektorsignal für den vom Vergleichsfilter ausgewählten Wellenlängenbreich und T2 entspricht dem Detektorsignal für den vom Meßfilter ausgewählten Wellenlängenbreich. Auch bei diesem Verfahren führen, wie Glei chung (9) zeigt, stoffliche Störungen, die eine Änderung von T1 bewirken, zu einer Empfindlichkeitsänderung.T1 corresponds here to the detector signal for the one selected by the comparison filter Wavelength range and T2 corresponds to the detector signal for that from the measuring filter selected wavelength range. Also perform this procedure, like Glei chung (9) shows material disturbances that cause a change from T1 to one Change in sensitivity.
Bei Verwendung von mehreren preiswerten Strahlungsdetektoren mit unmittelbar im Detektorgehäuse montierten Interferenzfiltern bsw. für IR-Gasanalysatoren für die Autoabgasanalyse erfolgt im allgemeinen eine Auswertung der gleichzeitig (bei ge pulsten Strahlern) bzw. quasi gleichzeitig (bei Blendenradmodulation) erfaßten Si gnale auf Meß- und Referenzwellenlänge. Damit liegt ein Verfahren nach Gleichung (4) bzw. Fig. 2 nahe, wobei für die in den Gleichung (4) verwendeten Strah lungsintensitäten I die Empfängersignale E eingesetzt werden, woraus sich Glei chung (10) ergibt.When using several inexpensive radiation detectors with interference filters mounted directly in the detector housing, for example. for IR gas analyzers for auto exhaust analysis, there is generally an evaluation of the signals recorded simultaneously (in the case of pulsed radiators) or quasi-simultaneously (in the case of aperture wheel modulation) on the measurement and reference wavelengths. This suggests a method according to equation (4) or FIG. 2, wherein for the radiation intensities I used in equation (4), the receiver signals E are used, resulting in equation (10).
Die modulierte Strahlungsquelle 20 kann ein direkt modulierbarer Strahler (z. B. eine geeignete Glühlampe, ein Karbonfaserstrahler von der Heraeus Noblelight GmbH Hanau, ein Dünnschichtstrahler SIE von Laser Components oder eine andere ge eignete direkt modulierbare Strahlungsquelle) oder ein statisch betriebener Strahler mit Chopper sein. Durch Anpassung der Verstärkung der Signale des Meßdetektors m (Halbleiterdetektor + Interferenzfilter) 22 und des Vergleichsdetektors v 23 in 24 (Kmeß) bzw. 25 (Kvergleich) wird bei Inbetriebnahme das Ausgangssignal des Differenz verstärkers 26 auf null abgeglichen, wenn in der Meßzelle 21 Nullgas vorhanden ist. Während Nullpunktkorrekturen im Betrieb kann dann das jeweils aktuelle Differenz signal in 27 gespeichert werden, womit am Ausgang von 28 ein echtes Nullsignal entsteht und durch Quotientenbildung in 29 wird eine Vorgehensweise entsprechend /3/ und vergleichbar mit /2, 4, 5, 8/ Gleichung (2) realisiert, wodurch unspezifische Elektronikdriften und Verschmutzungen der Meßkammern, die sich auf Meß- und Vergleichskanal gleichermaßen auswirken, kompensiert werden. Tritt jedoch wäh rend der Messung eine Gaskomponente auf, die sich auf den Vergleichskanal aus wirkt, dann ist ein Meßfehler zu verzeichnen, der in Abhängigkeit von der Streuung der Durchlaßbereiche der verwendeten Intereferenzfilter zur Wellenlängenselektie rung und der Gaszusammensetzung mehrere Prozent des Meßsignals betragen kann, auch dann, wenn die im Zähler stehende Differenz bei einer von null verschie denen Konzentration der Meßkomponente durch einen additiven Term vollständig korrekt korrigiert wird.The modulated radiation source 20 can be a directly modulatable radiator (e.g. a suitable incandescent lamp, a carbon fiber radiator from Heraeus Noblelight GmbH Hanau, a thin-film radiator SIE from Laser Components or another suitable directly modulatable radiation source) or a statically operated radiator with chopper . By adjusting the amplification of the signals of the measuring detector m (semiconductor detector + interference filter) 22 and the comparison detector v 23 in 24 (K measurement ) or 25 (K comparison ), the output signal of the differential amplifier 26 is adjusted to zero when the measuring cell is started up, if in the measuring cell 21 zero gas is present. During zero point corrections in operation, the current difference signal can then be stored in 27 , which creates a real zero signal at the output of 28 and by forming the quotient in 29 , a procedure corresponding to / 3 / and comparable to / 2, 4, 5, 8 / equation (2) realized, whereby unspecific electronic drifts and contamination of the measuring chambers, which affect measuring and comparison channels equally, are compensated. However, if a gas component occurs during the measurement that affects the comparison channel, then a measurement error is to be recorded, which can be several percent of the measurement signal, depending on the scatter of the passband of the interference filter used for wavelength selection and the gas composition when the difference in the counter is completely corrected by an additive term at a concentration of the measuring component different from zero.
Ein anderer Ansatz wird von Passaro et al. in /6/ beschrieben. Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der Signalwandlung. Strahlungsquelle 30 und Meßzelle 31 entspre chen Fig. 2. Bei dem in Fig. 3 (Gleichung (5)) dargestellten Verfahren wird jedoch nur mit einem Meßdetetektor m 32 gearbeitet, und statt eines optischen Vergleichs kanals wird ein elektronisches Referenzsignal 33 gebildet. Während der Nullpunkt einstellung wird über die Schalteinrichtung 34 ein Regelkreis (Verstärker mit ver änderlicher Verstärkung Kvariabel 35, Differenzverstärker 36) geschlossen, über den die Verstärkung Kvariabell des Verstärkers 35 so nachgestellt wird, daß das Ausgangs signals des Differenzverstärkers 36 zu null wird. Wie der Fachmann erkennt, ist diese Vorgehensweise der Arbeit des Quotientenverfahrens identisch, da das beschriebe ne Verfahren die Verstärkung des Meßkanals während der Nullpunkteinstellung so nachregelt, daß zu Beginn einer nachfolgenden Messung immer von einer konstan ten Signalgröße ausgegangen werden kann. Die Auflösung der Messung wird hier bei dadurch nachteilig beeinflußt, daß Schwankungen der optischen Kanäle nicht kompensiert werden können, was durch eine bei jeder Messung stattfindende Diffe renzbildung prinzipiell möglich ist.Another approach is proposed by Passaro et al. described in / 6 /. Fig. 3 shows a block diagram of the signal conversion. Radiation source 30 and measuring cell 31 correspond to FIG. 2. In the method shown in FIG. 3 (equation (5)), however, only one measuring detector m 32 is used, and instead of an optical comparison channel, an electronic reference signal 33 is formed. During the zero point setting, a control circuit (amplifier with variable gain K variable 35 , differential amplifier 36 ) is closed via the switching device 34 , via which the gain K variable l of the amplifier 35 is adjusted so that the output signal of the differential amplifier 36 becomes zero . As the person skilled in the art recognizes, this procedure of the work of the quotient method is identical, since the described method adjusts the gain of the measuring channel during the zero point adjustment so that a constant signal size can always be assumed at the beginning of a subsequent measurement. The resolution of the measurement here is adversely affected by the fact that fluctuations in the optical channels cannot be compensated, which is possible in principle by a difference taking place with each measurement.
Der von Asano et al. in /7/ beschriebene Ansatz (Fig. 4) zeigt eine Modifikation des
in Fig. 2 dargestellten Verfahrens. Die Elemente 400 bis 409 entsprechen dabei in
ihrer Funktion den Elementen 20 bis 29 von Fig. 2. Im Unterschied dazu ist jedoch
ein weiteres Speicherglied 410 vorhanden, so daß während der Nullpunkteinstellung
nicht nur die Meßdifferenz in 407 gespeichert wird, sondern zusätzlich das Signal
des Meßkanals in 409. Das derart realisierte Verfahren entspricht Gleichung 11.
The Asano et al. Approach described in / 7 / ( Fig. 4) shows a modification of the method shown in Fig. 2. The elements 400 to 409 correspond in their function to the elements 20 to 29 of FIG. 2. In contrast, however, there is a further memory element 410 , so that not only the measurement difference is stored in 407 during the zero point setting, but also the signal of the Measuring channel in 409 . The method implemented in this way corresponds to equation 11.
Da bei diesem Verfahren einerseits während der Nullpunkteinstellung das Signal des Meßkanals gespeichert wird und andererseits eine Differenzbildung erfolgt zeigt dieses Verfahren gegenüber dem Verfahren von Fig. 3 eine verbesserte Auflösung, da sich Schwankungen der optischen Kanäle zumindest teilweise aufheben.Since in this method the signal of the measuring channel is stored on the one hand during the zero point adjustment and on the other hand a difference is formed, this method shows an improved resolution compared to the method of FIG. 3, since fluctuations in the optical channels are at least partially canceled out.
Im Unterschied zu dem Verfahren von Fig. 2 führen Auswirkungen stofflicher Stö rungen auf den optischen Vergleichskanal bei den beiden Verfahren nach Fig. 3 und Fig. 4 nicht mehr zu Änderungen der Quotientenbildung, über die eine auto matische Nachstellung der Empfindlichkeit im Rahmen der Nullpunkteinstellung erfolgt. Jedoch ist diese Vorgehensweise nur dann erfolgreich, wenn während der Meßzeiträume keine unspezifischen Driften zu verzeichnen sind, die bsw. durch Ver schmutzungen und/oder Temperaturänderungen hervorgerufen werden, da in sol chen Fällen der Quotient weiterhin mit einem konstanten Divisor gebildet wird, der nur die während der Nullpunkteinstellung vorhandenen Verhältnisse korrekt wider spiegelt. Diese zuletzt genannten Driften werden im Gegensatz dazu bei einem Ver fahren entsprechend Fig. 2 kompensiert.In contrast to the method of Fig. 2 effects lead of material Stö stanchions on the optical reference channel at the two methods according to Fig. 3 and Fig. 4 is not to changes in the quotient formation, via which an auto matic readjustment of the sensitivity during the zeroing . However, this procedure is only successful if there are no unspecific drifts during the measurement periods, which caused by dirt and / or temperature changes, since in such cases the quotient continues to be formed with a constant divisor that only correctly reflects the conditions present during the zero point adjustment. In contrast, these last-mentioned drifts are compensated for in a process according to FIG. 2.
Die vorstehenden Darstellungen machen deutlich, daß obwohl seit langem bekannt ist, daß mit Hilfe des Quotientenverfahrens langzeitstabile Messungen möglich sind, der Stand der Technik dadurch gekennzeichnet ist, daß die bekannt gewordenen Geräte und Verfahren bezüglich der Kompensation von Kurzzeitschwankungen, Langzeitdriften und stofflichen Einflüssen keine umfassenden Kompensationsmög lichkeiten bieten, insbesondere dann, wenn aus preislichen und/oder zeitlichen Gründen keine zeitaufwendige Einstellung und/oder Spezifikation der Durchlaßberei che der zu verwendenden Interferenzfilter möglich ist, was ein unterschiedliches Verhalten ansonsten gleichartiger Geräte beim Auftreten stofflicher Störungen be dingt.The above representations make it clear that although long known is that long-term stable measurements are possible with the quotient method, the prior art is characterized in that the known Devices and methods for the compensation of short-term fluctuations, Long-term drifts and material influences no comprehensive compensation offer opportunities, especially if they are based on price and / or timing No time-consuming setting and / or specification of the passage range for reasons che of the interference filter to be used is possible, which is a different Behavior of otherwise similar devices when material disturbances occur things.
Das erfindungsgemäße Verfahren, mit dem die oben beschriebenen Nachteile des Standes er Technik überwunden werden, ist in Fig. 5 dargestellt. Gleichung (12) verdeutlicht die Arbeitsweise des Verfahrens.The method according to the invention, with which the disadvantages of the prior art described above are overcome, is shown in FIG. 5. Equation (12) illustrates the method of operation.
Die Umsetzung der Aufgaben der Erfindung wird dabei dadurch möglich, daß der bestimmende Term im Divisor des Quotientenverfahrens das optisch gewonnene Vergleichssignal bleibt. Dieses wird jedoch korrigiert, so daß Auswirkungen stoff licher Störungen über einen zusätzlichen optischen Meßkanal erfaßt und zur Korrek tur des Divisors eingesetzt werden können, wobei diese Korrektur so zu erfolgen hat, daß die relative Änderung des optischen Vergleichskanals korrigiert wird. Durch die Struktur des Verfahrens wird außerdem gewährleistet, daß nicht nur der Einfluß einer Störkomponente korrigiert werden kann, sondern daß beliebig viele optische Korrekturkanäle eingerichtet werden können, wozu der aus einer Summe bestehen de Korrekturfaktor im Nenner von Gleichung (12) lediglich um weitere Summanden erweitert werden muß. The implementation of the objects of the invention is possible in that the determining term in the divisor of the quotient method is the optically obtained Comparison signal remains. However, this will be corrected so that the effects Licher interference detected via an additional optical measurement channel and correct ture of the divisor can be used, with this correction to be made has the relative change in the optical comparison channel corrected. By The structure of the process also ensures that not only the influence an interference component can be corrected, but that any number of optical Correction channels can be set up, for which consist of a sum de Correction factor in the denominator of equation (12) only by additional summands needs to be expanded.
Die Elemente 501 bis 509 entsprechen den Elementen 20 bis 29 von Fig. 2. Wie aus Fig. 5 ersichtlich wird, werden Kurzzeitschwankungen des optischen und/ oder elektronischen Systems dadurch kompensiert, daß eine permanente Differenz bildung durchgeführt wird. Während einer Nullpunkteinstellung werden in 507 die aktuelle Differenz zwischen optischem Vergleichs- und Meßkanal und in 514 zwi schen optischem Vergleichs- und Korrekturkanal gespeichert. Die Quotientenbildung erfolgt in 509 zwischen dem Ausgangssignal des Addierers 517 und einem vorver arbeiteten Signal des optischen Vergleichskanals 510. Das von dem Addierer 517 gelieferte Signal ist das um die Nullpunktdifferenz korrigiert Differenzsignal zwi schen optischem Vergleichs- und Meßkanal 508 dem zusätzlich eine Störgaskorrek tur aufgeschaltet werden kann, was erforderlich wird, wenn bei vorhandener Stör gaskomponente und nicht vorhandener Meßgaskomponente ein von null verschie denes Signal beobachtet wird. Diese Korrektur ist üblich und dem Fachmann ver traut. Die Wirkung der Erfindung beruht nun darauf, daß der Quotient mit einem aktuellen vorverarbeitetem Meßsignal erfolgt. Durch Verrechnung mit der gespei cherten Nullpunktdifferenz ergibt sich für das Quotientenverfahren nach einer Null punkteinstellung auch dann der korrekte Divisor, wenn bspw. Driften der Strahlungs quelle 500 während der Nullpunktnachstellung zu einem von null verschiedenen Differenzsignal 506 geführt haben. Wenn stoffliche Störungen auftreten, die Einfluß auf den optischen Vergleichskanal haben, werden diese nachfolgend durch eine multiplikative Korrektur kompensiert, die in ihrer Struktur die einfache Möglichkeit bietet, falls erforderlich, nicht nur eine einzelen sondern mehrere stoffliche Störun gen zu kompensieren. Die Ermittlung des Einflußfaktors K518 kann in einfacher Wei se durch Ermittlung der relativen Änderung des Vergleichskanals bei Aufgabe einer der Anwendung entsprechenden Störgaskonzentration ermittelt werden. Damit er höht sich der Kalibrieraufwand eines Systems nur unwesentlich.The elements 501 to 509 correspond to the elements 20 to 29 of Fig. 2. As can be seen from Fig. 5, short-term fluctuations of the optical and / or electronic system are compensated for by the fact that a permanent difference is formed. During a zero point adjustment, the current difference between the optical comparison and measurement channel is stored in 507 and between the optical comparison and correction channel in 514 . The quotient formation takes place in 509 between the output signal of the adder 517 and a preprocessed signal of the optical comparison channel 510 . The signal supplied by the adder 517 is the difference signal corrected for the zero point difference between the optical comparison and measuring channel 508 which can additionally be connected to an interference gas correction, which becomes necessary if an interference gas component and a sample gas component which is not present have a signal different from zero is observed. This correction is common and familiar to the expert. The effect of the invention is now based on the fact that the quotient is carried out with a current preprocessed measurement signal. By offsetting with the stored zero point difference, the correct divisor results for the quotient method after a zero point setting even if, for example, drifting of the radiation source 500 during the zero point adjustment led to a non-zero difference signal 506 . If material disturbances occur that have an influence on the optical comparison channel, these are subsequently compensated for by a multiplicative correction, the structure of which offers the simple possibility, if necessary, of compensating not only a single but several material disturbances. The determination of the influencing factor K 518 can be determined in a simple manner by determining the relative change in the comparison channel when an interference gas concentration corresponding to the application is abandoned. This increases the calibration effort of a system only insignificantly.
Relevant ist eine solche Vorgehensweise bsw. bei Abgasanalysatoren, wenn hohe Auflösungen und geringe Fehler in Mehrkomponentengemischen gefordert werden. Wenn hier bsw. mit Mischgasen kalibriert wird (ca. 3%vol CO, 16%vol CO2 und 8000 ppm C3H8), sind bei einer Vorgehensweise nach Fig. 2 bsw. systematische Fehler in der Größenordnung von 2% des angezeigten CO-Wertes zu erwarten. Weiterhin gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren die hervorragende Null punktstabilität durch permanente Differenzbildung (analog Fig. 2 und Fig. 4) in Verbindung mit einer hohen Temperatur- und Langzeitstabilität der Empfindlichkeit (im Gegensatz zu Fig. 4), da Temperatur- und Langzeitdriften, die häufig unspezi fisch auf alle optischen Kanäle wirken, durch Verwendung des optischen Ver gleichskanals im Divisor automatisch kompensiert werden. Schließlich wird durch das Verfahren wie in Gleichung (1) und (2) gefordert, durch ein Signal dividiert, das auch bei auftretenden Driften dem Meßsignal des optischen Meßkanals für die Kon zentration null nachgefüht wird und nicht nur bei Driftfreiheit diesem Signal entspricht.Such a procedure is relevant. for exhaust gas analyzers when high resolutions and low errors in multi-component mixtures are required. If here is calibrated with mixed gases (approx. 3% vol CO, 16% vol CO 2 and 8000 ppm C 3 H 8 ), with a procedure according to FIG . systematic errors of the order of 2% of the displayed CO value can be expected. Furthermore, the inventive method ensures excellent zero stability by permanent difference (analogous to FIG. 2 and FIG. 4) in conjunction with a high temperature and long-term stability of the sensitivity (in contrast to FIG. 4), since temperature and long term drift, often act unspecific on all optical channels, can be automatically compensated by using the optical comparison channel in the divisor. Finally, the method as in equations (1) and (2) requires dividing by a signal which, even when drifts occur, the measurement signal of the optical measurement channel is tracked for the concentration zero and does not correspond to this signal only when there is no drift.
Claims (7)
- 1. zur Bestimmung der Konzentration der zu messenden Gaskomponente (Meßkomponente) die Strahlungsleistung der aus der Meßzelle austretenden Strahlung auf mindestens drei Wellenlängen ausgewertet wird; und zwar ei ner Meßwellenlänge (optischer Meßkanal), auf der primär die zu messende Gaskomponente Strahlung absorbiert; einer Vergleichswellenlänge (optischer Vergleichskanal), die so gewählt wird, daß auf dieser Vergleichswellenlänge alle im Gasgemisch enthaltenen Gaskomponenten nur eine sehr geringe oder vernachlässigbare Absorption aufweisen, sowie auf mindestens einer Korrek turwellenlänge (optischer Korrekturkanal), bei der eine im Meßgas auftreten de Gaskomponente, deren Absorption auf der Referenzwellenlänge nicht vernachlässigt werden kann, (Störkomponente) eine signifikante Absorption aufweist,
- 2. die Differenzen zwischen den Ausgangssignalen des optischen Ver gleichskanals und des optischen Meßkanals sowie zwischen den Ausgangs signalen des optischen Vergleichskanals und des optischen Korrekturkanals gebildet werden,
- 3. die Differenz zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichs kanals und des optischen Korrekturkanals mit einem Faktor bewertet wird, der während der Kalibrierung des Meßsystems durch Aufgabe einer hohen Konzentration des Störgases auf das Meßsystem bestimmt wird und der da bei auftretenden negativen relativen Änderung des optischen Vergleichska nals in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des optischen Korrekturkanals entspricht,
- 4. der Nenner des im Analysator realisierten Quotientenverfahrens einen Fak tor enthält, der die relativen Änderung des optischen Vergleichskanals durch den Einfluß der Störkomponente über die Bewertung der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des optischen Korrekturkanals sowie der während der Nullpunkteinstellung ermittelten Diffe renz zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des optischen Korrekturkanals korrigiert,
- 5. der Nenner des im Analysator realisierten Quotientenverfahrens Quotienten verfahrens als zweiten Faktor die Differenz zwischen dem aktuellen Aus gangssignal des optischen Meßkanals und der während der Nullpunktein stellung ermittelten Differenz zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des optischen Meßkanals enthält, und daß
- 6. der Zähler des im Analysator realisierten Quotientenverfahrens Quotienten verfahrens mindestens die Differenz zwischen den Differenzen zwischen den aktuellen Ausgangssignalen des optischen Meßkanals und des optischen Vergleichskanals sowie der während der Nullpunkteinstellung ermittelten Dif ferenz zwischen den Ausgangssignalen des optischen Vergleichskanals und des optischen Meßkanals enthält.
- 1. To determine the concentration of the gas component to be measured (measuring component), the radiation power of the radiation emerging from the measuring cell is evaluated on at least three wavelengths; namely a measuring wavelength (optical measuring channel) on which primarily the gas component to be measured absorbs radiation; a comparison wavelength (optical comparison channel) which is selected so that all gas components contained in the gas mixture have only a very low or negligible absorption at this comparison wavelength, and at least one correction wavelength (optical correction channel) at which a gas component occurring in the sample gas whose absorption on the reference wavelength cannot be neglected, (interference component) has a significant absorption,
- 2. the differences between the output signals of the optical comparison channel and the optical measurement channel and between the output signals of the optical comparison channel and the optical correction channel are formed,
- 3. the difference between the output signals of the optical comparison channel and the optical correction channel is evaluated with a factor which is determined during the calibration of the measuring system by abandoning a high concentration of the interfering gas on the measuring system and which occurs when a negative relative change in the optical comparison channel occurs nals as a function of the difference between the output signals of the optical comparison channel and the optical correction channel,
- 4. the denominator of the quotient method implemented in the analyzer contains a factor which determines the relative change in the optical comparison channel due to the influence of the interference component via the evaluation of the difference between the output signals of the optical comparison channel and the optical correction channel and the difference determined during the zero point adjustment corrected the output signals of the optical comparison channel and the optical correction channel,
- 5. the denominator of the quotient method implemented in the analyzer quotient method as the second factor contains the difference between the current output signal from the optical measuring channel and the difference between the output signals of the optical comparison channel and the optical measuring channel determined during the zero point setting, and that
- 6. the counter of the quotient method implemented in the analyzer contains at least the difference between the differences between the current output signals of the optical measuring channel and the optical comparison channel and the difference between the output signals of the optical comparison channel and the optical measuring channel determined during zero adjustment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19840570A DE19840570A1 (en) | 1998-09-05 | 1998-09-05 | Gas measurement process comprises comparing three wavelength emissions to minimize measuring errors and maximize signal resolution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19840570A DE19840570A1 (en) | 1998-09-05 | 1998-09-05 | Gas measurement process comprises comparing three wavelength emissions to minimize measuring errors and maximize signal resolution |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19840570A1 true DE19840570A1 (en) | 2000-03-16 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE19840570A Withdrawn DE19840570A1 (en) | 1998-09-05 | 1998-09-05 | Gas measurement process comprises comparing three wavelength emissions to minimize measuring errors and maximize signal resolution |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19840570A1 (en) |
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