DE2557237A1

DE2557237A1 - Nachweissystem fuer ein infrarot- gasanalysengeraet

Info

Publication number: DE2557237A1
Application number: DE19752557237
Authority: DE
Inventors: Beantragt Nichtnennung
Original assignee: H Maihak AG
Current assignee: H Maihak AG
Priority date: 1975-12-19
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1977-06-23

Description

Nachweissystem für ein Infrarot-Gasanalysengerät
Die Erfindung betrifft ein Nachweissystem für ein Infrarot-Gasanalysengerät mit einem ersten und einem zweiten Gasvolumen, zwischen denen bei unterschiedlicher Erwärmung mittels eines Detektors eine Druckdifferenz oder eine Ausgleichsströmung gemessen wird.
Ein Infrarot-Gasanalysengerät, das nach diesem Verfahren arbeitet, ist in der DT-PS 1 573 098 beschrieben. Hierbei sind als Detektor (Strömungsmeßfühler) zwei ebene, temperaturempfindliche Gitter von geringem gegenseitigen Abstand vorgesehen, die in benachbarte Zweige einer irTheatstone'schen Brücke geschaltet sind und dort aufgeheizt werden. Die infolge der Ausgleichsströmung auftretende Widerstandsänderung der Gitter dient als Maß für die Strömung, für die Absorption des Meßgases und schließlich für den Anteil des Meßgases in der Gasmischung.
Es hat sich gezeigt, daß sich dem mit dem Detektor gemessenen Meßsignal (Druckunterschied, Strömung) ein Störsignal überlagert, das durch Vibrationen, Stöße u. dgl. verursacht wird. Insbesondere stoßartige Translationen in Richtung der Verbindungsachse beider Gasvolumina des Nachweissystems erzeugen infolge der Trägheitsbewegung des Gases ein Signal am Detektor, wodurch die Messung erheblich gestört werden kann.
Zur Verhinderung der Störungen des Meßsignals durch mechanische Stöße, Schwingungen etc. wurde gemäß der DT-OS 21 09 568 vorgeschlagen, daß das erste Gasvolumen mit einem ersten Zusatzgasvolumen und das zweite Gasvolumen mit einem zweiten Zusatzgasvolumen derart verbunden ist, daß der Abstand des gemeinsamen Schwerpunkts der ersten beiden Volumina vom gemeinsamen Schwerpunkt der beiden zweiten Volumina möglichst gering gehalten ist. In einer Ausbildung dieses Nachweissystems sollten eine erste Verbindungsleitung zwischen dem ersten Gasvolumen und dem ersten Zusatzgasvolumen und eine zweite Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Gasvolumen und dem zweiten Zusatzgasvolumen kreuzweise zueinander angeordnet sein, wobei der Detektor in einem Meßkanal zwischen den beiden Verbindungsleitungen untergebracht ist.
Bei dieser Anordnung führen Beschleunigungen in der Ebene, die durch die Schwerpunkte der vier Gasvolumina aufgespannt wird, zu keinem gegenüber dem stationären Zustand geänderten Druckunterschied an den Enden des Meßkanals, und es entstehen keine Störsignale. Die Bewegungen senkrecht zu dieser Ebene sollen nur geringe Störsignale liefern, da die Länge des Meßkanals gering ist.
Störend bei dieser bekannten Anordnung ist, daß eine wenn auch womöglich kleine Erschütterungsabhängigkeit in einer Richtung verbleibt. Selbst ein kleiner Einfluß von Stößen und dgl. kann bei empfindlichen Meßbereichen erhebliche Störungen hervorrufen. Daher wird gemäß der DT-OS 21 09 568 vorgeschlagen, an die vier Volumina Ergänzungsvolumina anzuschließen.
Diese Lösung führt jedoch in der praktischen Ausführung zu Schwierigkeiten in der Herstellung, denn in jede der zylindrischen Kammern, die zweckmäßigerweise als Drehteile o. ä. gefertigt werden, muß auf ihrem Umfang eine Öffnung gebohrt werden, auf die eine entsprechend geformte Ergänzungskammer aufgesetzt wird. Auch durch die Anordnung der sich kreuzenden Verbindungsleitungen wird die Fertigung kompliziert.
Ein weiterer Nachteil ist, daß zur exakten Kompensation die durch eine Beschleunigung in den Verbindungsleitungen entstehenden Gasströmungen gleichen Geschwindigkeitsbetrag und gleiche Phase haben müssen. Dies bedingt identischen Aufbau und gleiche Größe der vier Gasvolumina und der Verbindungsleitungen und somit eine exakte Fertigung.
Schließlich ist es nicht möglich, bestehende Geräte allein mit der Kompensationseinrichtung nachzurüsten. Vielmehr muß wegen der Anordnung der Verbindungsleitungen die gesamte Einheit mit Meß- und Kompensationskammer ersetzt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nachweissystem für ein Infrarot-Gasanalysengerät auszubilden, das die vorgenannten Nachteile nicht besitzt und eine einfache, betriebssichere Kompensation von Erschütterungseinflüssen gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu dem ersten und dem zweiten Gasvolumen mit Verbindungsleitung ein drittes und ein viertes Gasvolumen mit einer Verbindungsleitung derart hinzugefügt sind, daß die Gasvolumina gegeneinander abgeschlossen sind und gleiche Orientierung haben, und daß die Systeme je einen Detektor zur Messung von Gasströmungen oder Druckunterschieden besitzen.
Die Signale der Detektoren werden auf einen Differenzverstärker gegeben.
In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung können die Signale des Kompensationsdetektors durch einen Amplitudenabgleicher und/ oder einen Phasenschieber variiert werden.
Die Kompensationsgasvolumina mit der Verbindungsleitung und dem in ihr enthaltenen Detektor sind in einem eigenen Gehäuse untergebracht, mit dem Infrarot-Gasanalysengeräteauch nachträglich ausgerüstet werden können.
Vorzugsweise sind die vier Volumina gleich groß, und die Verbindungsleitungen mit den darin enthaltenen Detektoren besitzen gleichen Strömungswiderstand.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Ein nach dem Wechsellichtprinzip arbeitendes Infrarot-Gasanalysengerät weist zwei mit Eintrittsfenstern versehene Empfängerkammern 1 und 2 auf, wobei die Empfängerkammer 1 im Meßstrahlengang, die Empfängerkammer 2 im Vergleichsstrahlengang liegt. Die Kammern 1 und stehen miteinander über die Leitung 3 in Verbindung. Die bei dem Meßverfahren nach dem Wechsellichtprinzip in den Kammern 1 und 2 auftretenden periodischen Druckschwankungen haben eine pendelnde Gasströmung in der Verbindungsleitung 3 zur Folge. In der Leitung 3 sind senkrecht zur Strömungsrichtung zwei ebene Gitter 4 und 5 aus temperaturempfindlichem, elektrisch leitendem Material angeordnet.
Die beiden gleichartigen Gitter 4 und 5 bilden Zweige einer Brückenschaltung, die außerdem noch die einstellbaren Widerstände 6 und 7 auSweist. Eine in der Brückendiagonalen liegende Spannungsquelle 8 heizt die Gitter 4 und 5 auf eine Temperatur von etwa 2000 C auf.
Unterhalb der Kammern 1 und 2 sind in gutem thermischen Kontakt zwei weitere Kammern 1' und 2' angeordnet, die nicht von der Strahlung beaufschlagt werden. Diese Kammern 1' und 2' dienen zusammen mit -zwei weiteren Gittern 4' und 5' in einer Verbindungsleitung 3' zur Kompensation von Störungen durch Vibrationen, Stöße und dgl.
Die Gitter 4' und 5 sind in analoger Weise wie bei dem eigentlichen Meßsystem zu einer Brückenschaltung komplettiert.
Lineare Beschleunigungen in beliebiger Richtung führen in dem ungestrichenen und dem gestrichenen System zu äquivalenten Gasströmungen über die Gitter 4, 5 bzw. 4', 5' und zu entsprechenden Signalen in den Brückendiagonalen. Durch Gegeneinanderschaltung der Signale des Meßsystems und des Kompensationssystems an einem Differenzverstärker 9 werden an dem anzeigenden oder auswtrtenden Meßgerät 10 nur noch die echten Meßsignale angezeigt.
Es hat sich gezeigt, daß die identische Ausbildung der Volumina, Gasleitungen und Strömungswiderstände im allgemeinen einen hohen Aufwand erfordert. Unterschiede in der Größe der Kammern und der Strömungswiderstände führen zu verschiedenen Amplituden und Phasenlagen der Meß- und Kompensationsströmung und damit zu einem nur unvollkommenen Abgleich.
Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wird in einer Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, daß in die Verbindungsleitungen von der Kompensationsbrückenschaltung 4', 5', 6', 7' zum Differenzverstärker 9 ein Amplitudenabgleichglied 11 und/oder ein Phasenschieber 12 eingeschaltet sind. Mit diesen Einheiten 11, 12 ist es möglich, unter praktischen Bedingungen die Störeinflüsse von Vibrationen etc. exakt und problemlos zu kompensieren.
Mit dieser Ausbildung der Kompensationsvorrichtung ist es auch möglich, bestehende Geräte nachzurüsten und auf diese Weise erschütterungsunempfindlich zu gestalten.
Außer in der dargestellten Form, wobei das Nachweissystem für Geräte beschrieben wurde, die eine Gasströmung messen, kann das erfindungsgemäße System natürlich auch bei Geräten verwendet werden, die eine Druckdifferenz mittels eines Membrankondensators messen.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche C Nachweissystem Sür ein Infrarot-Gasanalysengerät mit einem ersten und einem zweiten Gasvolumen, zwischen denen bei unterschiedlicher Erwärmung mittels eines Detektors eine husgleiGhsströmung oder eine Druckdifferenz gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem ersten (1) und dem zweiten (2) Gasvolumen mit der Verbindungsleitung (3) ein drittes (1') und ein viertes (2') Gasvolumen mit einer Verbindungsleitung (3') derart hinzugefügt sind, daß die Gasvolumina (1, 2, 3) und (1', 2', 3') gegeneinander abgeschlossen sind und gleiche Orientierung haben, und daß die Systeme (1, 2, 3) und (1', 2', 3') je einen Detektor (4, 5, 6, 7, 8) bzw. (4', zu 5', 6', 7', 8') zur Messung von Gasströmungen besitzen.
2. Nachweissystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Systeme (1, 2, 3) und (1', 2', 3') äe einen Detektor zur Messung von bruckunterschieden, z. B. mittels Membrankondensatoren, besitzen.
3. Nachweissystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Detektoren (4, 5, 6, 7, 8) und (4', 5', 6', 7', 8') auf einen Differenzverstärker (9) gegeben werden.
4. Nachweissystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale des Kompensationsdetektors (4; 5', 6', 7', 8') durch einen Amplitudenabgleicher (11) und/oder einen Phasenschieber (12) variiert werden können.
5. Nachweissystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasvolumina (1', 2') mit der Verbindungsleitung (3') und dem in ihr enthaltenen Detektor (4', 5') in einem eigenen Gehäuse untergebracht sind, mit dem Infrarot-Gasanalysengeräte auch nachträglich ausgerüstet werden können.
6. Nachweissystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Volumina (1, 2, 1', 2') gleich groß sind, und daß die Verbindungsleitungen (3, 3') mit den darin enthaltenen Detektoren (4, 5; 4', 5') gleichen Strömungswiderstand besitzen.