DE2636500A1

DE2636500A1 - Linearisation device for gas analyser - using infrared calorimetric analysis of exhaust gases has operational amplifier characteristic generator

Info

Publication number: DE2636500A1
Application number: DE19762636500
Authority: DE
Inventors: Donald Conrad Carlson; James Ronald Caruth; Zoltan Voross
Original assignee: Sun Electric Corp
Current assignee: Sun Electric Corp
Priority date: 1975-08-19
Filing date: 1976-08-13
Publication date: 1977-02-24

Abstract

A linearising device for a gas analyser producing non-linear signals representing composition or concentration of gases is particularly applicable to analysis of vehicle exhaust gases containing carbon monoxide and hydrocarbons. Such analysis employs infra-red calorimetry techniques, whereby the direct display of signals produces upper scale compression and lower scale region expansion. A series of operational amplifiers is connected each with one input supplied with the input signal. Each amplifier has its other input supplied with an offset voltage, and each has a fixed gain. The first amplifier has a zero offset voltage. The amplifier outpus are connected via diodes to a common output point. The circuit constitutes a function generator of opposite characteristic to non-linear relation to be compensated.

Description

Linearisierungseinrichtung für einen Gasanalysator Die Erfindung betrifft eine Linearisierungseinrichtung für einen ein nichtlineares Signal erzeugenden Gasanalysator und insbesondere eine Linearisierungseinrichtung für einen Automobil-Abgas-Gasanalysator. Linearization device for a gas analyzer The invention relates to a linearization device for a non-linear signal generating device Gas analyzer and in particular a linearization device for an automobile exhaust gas analyzer.

Gasanalysatoren verwenden das Prinzip der Infrarot-Colorimetrie, um den Anteil oder die Konzentration einer spezifischen Substanz, die als Spurensubstanz bezeichnet wird und in der Probe enthalten ist, zu bestimmen. So verwendet beispielsweise ein zur Zeit bekannter Automobil-Abgas-Analysator Infrarotstrahlung, um Automobilverunreinigungen, z.B. Kohlenmonoxidgas und Kohlenwasserstoffe zu bestimmen. Gas analyzers use the principle of infrared colorimetry, the proportion or concentration of a specific substance that is considered to be trace substance is designated and is contained in the sample. So used for example a currently known automobile exhaust gas analyzer infrared radiation to detect automobile pollutants, e.g. to determine carbon monoxide gas and hydrocarbons.

Im idealen Fall erzeugt der Gasanalysator ein Ausgangssignal, das direkt dem Anteil oder der Konzentration der Spurensubstanzen proportional ist. Praktisch haben die zur Zeit bekannten Analysatoren jedoch ein nichtlineares Ausgangssignal. In the ideal case, the gas analyzer generates an output signal that is directly proportional to the proportion or concentration of trace substances. In practice, however, the analyzers known at present have a non-linear output signal.

Die Meßskala ist gewöhnlich am unteren Ende gedehnt und am oberen Ende komprimiert, wodurch fehlerhafte Pegelanzeigen entstehen. Dies ist besonders in Fällen von Bedeutung, in denen zulässige Pegel an Spurensubstanzen eingehalten werden müssen, beispielsweise bei Automobilabgasanalysen.The measuring scale is usually stretched at the bottom and at the top Compressed end, causing erroneous level meters develop. this is of particular importance in cases where permissible levels of trace substances must be complied with, for example in automobile exhaust gas analyzes.

Außerdem wird der Rauschfaktor durch die Ausdehnung der Meßskala am unteren Ende, an dem das Signalrauschverhältnis am geringsten ist, überbetont, wodurch bewirkt wird, daß die Ausgangssignal-Anzeigeeinrichtung, z.B. eine Nadel, abwandert und regellose Hin- und Herbewegungen vollführt. Die Komprimierung der Meßskala am oberen Ende erhöht die Fehlermöglichkeiten der Bedienungsperson aufgrund der Parallaxefehler und überbetont den Fehler, der sich aus einer ungenauen Eichung und/oder Eichungsverlust aufgrund Alterung oder Temperaturschwankungen ergibt. In addition, the noise factor is determined by the expansion of the measuring scale overemphasized at the lower end, where the signal-to-noise ratio is lowest, thereby causing the output indicating means, e.g., a needle, to migrates and makes random movements to and fro. The compression of the The measuring scale at the upper end increases the possibility of errors for the operator due to the parallax error and overemphasizes the error resulting from inaccurate calibration and / or loss of calibration due to aging or temperature fluctuations.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Nachteile der bekannten Einrichtungen nicht auftreten und insbesondere eine Linearisierung des Ausgangssignales des Gasanalysators erzielbar ist. The object of the present invention is therefore to provide a To improve device of the type mentioned so that the disadvantages of the known Facilities do not occur and in particular a linearization of the output signal of the gas analyzer can be achieved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Maßnahmen gemäß kennzeichnendem Teil des Anspruchs 1. This problem is solved by the measures according to the characterizing Part of claim 1.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit im wesentlichen eine Einrichtung zur Linearisierung eines nichtlinearen Signales, das von einem Gasanalysator erzeugt wird. Die Linearisierungseinrichtung weist eine Ausgabeeinrichtung und eine Reihe von spannungserzeugenden Einrichtungen auf, die mit der Ausgabeeinrichtung verbunden sind und wahlweise ein Ausgangssignal erzeugen, das linear proportional zum Konzentrationsanteil der durch den Gasanalysator zu analysierenden Spurensubstanz ist. The present invention thus essentially relates to a device for the linearization of a non-linear signal generated by a gas analyzer will. The linearization device has an output device and a row of voltage generating devices connected to the output device are and optionally a Generate output signal that is linearly proportional the concentration fraction of the trace substance to be analyzed by the gas analyzer is.

Die spannungserzeugende Einrichtung weist einen Verstärker auf mit einem ersten Eingang zur Aufnahme des nichtlinearen Signales des Gasanalysators, einen zweiten Eingang und einen Verstärkerausgang, ferner eine Einrichtung zur Vorspannung des zweiten Einganges des Verstärkers und eine steuerbare leitfähige Einrichtung, die den Verstärkerausgang mit der Ausgabeeinrichtung verbindet. Die Ausgabeeinrichtung und die Reihe spannungserzeugender Einrichtungen bildet kooperativ Schalter, die eine der steuerbaren leitfähigen Einrichtungen in den leitfähigen Zustand versetzt in Abhängigkeit vom nichtlinearen Signal, wodurch die entsprechende spannungserzeugende Einrichtung aktiviert wird, um das linearisierte Ausgangssignal zu erzeugen. The voltage generating device has an amplifier a first input for receiving the non-linear signal of the gas analyzer, a second input and an amplifier output, and a means for biasing the second input of the amplifier and a controllable conductive device, which connects the amplifier output with the output device. The output device and the series of voltage generating devices cooperatively forms switches that puts one of the controllable conductive devices in the conductive state depending on the non-linear signal, creating the corresponding voltage-generating Device is activated to generate the linearized output signal.

Die vorliegende Erfindung gibt somit eine Linearisierungseinrichtung an, die gut in einem Automobil-Abgas-Analysator verwendet werden kann. The present invention thus provides a linearization device which can be used well in an automobile exhaust gas analyzer.

Durch die vorliegende Erfindung wird das Ziel erreicht, eine Linearisierungseinrichtung für einen Gasanalysator anzugeben, die eine Reihe spannungserzeugender Einrichtungen aufweist zur Erzeugung eines Ausgangssignales, das dem Konzentrationsanteil der Spurensubstanz proportional ist. The present invention achieves the aim of a linearization device for a gas analyzer to specify a number of voltage-generating devices has to generate an output signal that corresponds to the concentration fraction of the Trace substance is proportional.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird eine Einrichtung zur Linearisierung des Ausgangssignales des Gasanalysators angegeben, die eine Reihe spannungserzeugender Einrichtungen aufweist, wobei die spannungserzeugenden Einrichtungen wahlweise in Abhängigkeit von dem durch den Gasanalysator erzeugten nicht linearen Signal aktivierbar sind. According to another feature of the invention, a device for Linearization of the output signal of the gas analyzer specified, which has a number of tension-generating devices, the tension-generating Facilities optional depending on that generated by the gas analyzer non-linear signal can be activated.

Von Vorteil ist, daß die gemäß der vorliegenden Erfindung angegebene Linearisierungseinrichtung für einen Gasanalysator einfach und preiswert herstellbar ist. It is advantageous that the specified according to the present invention Linearization device for a gas analyzer can be produced easily and inexpensively is.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert werden. The invention will now be based on the accompanying drawing, in which a Embodiment is shown, will be explained in more detail.

Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Gasanalysators, der eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist, Fig. 2 ein schematisches Schaltbild der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 1, Fig. 3 eine grafische Darstellung, die die Uber--tragungsfunktion einer idealen Linearisierungseinrichtung für den Gasanalysator nach Fig. 1 zeigt, und Fig. 4 eine grafische Darstellung, die die Ubertragungsfunktion der in den Fig. 1 und 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform zeigt. 1 shows a block diagram of a gas analyzer which has a preferred embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic Circuit diagram of the preferred embodiment according to FIG. 1, FIG. 3 a graphic representation, which the transfer function of an ideal linearization device for the Shows the gas analyzer of Fig. 1, and Fig. 4 is a graph showing the Transfer function of the preferred embodiment shown in FIGS shows.

Es soll Bezug genommen werden auf die Fig. 1 und 2, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Linearisierungseinrichtung lo gezeigt ist. Die Linearisierungseinrichtung lo ist eingebaut in einem colorimetrischen Analysator 12 mit einem Inverter 14, mit einem Analog-Digitalumsetzer 16 und einem Ausgangssignalmesser oder einer -meßeinrichtung 18. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform und lediglich für darstellerische Zwecke ist der Gasanalysator 12 ein Automobilgas-Analysator, der ein Gleichspannungssignal VI erzeugt in Abhängigkeit vom Anteil oder der Konzentration einer Spurensubstanz, beispielsweise Kohlenmonoxidgas, in einer Abgasprobe (nicht gezeigt). Die Amplitude des Signales VI wird in Beziehung gesetzt zum Anteil oder der Konzentration der Spurensubstanz. Die Beziehung ist jedoch nichtlinear, d.h. das Signal VI ist nicht linear proportional zum Anteil oder zur Konzentration der zu analysierenden Spurensubstanz. Reference should be made to FIGS. 1 and 2, in which a preferred embodiment of the present invention, a linearization device lo is shown. The linearization device lo is built into a colorimetric Analyzer 12 with an inverter 14, with an analog-digital converter 16 and a Output signal meter or measuring device 18. In this preferred embodiment and for illustrative purposes only, gas analyzer 12 is an automotive gas analyzer, which generates a DC voltage signal VI as a function of the proportion or the concentration a trace substance, e.g. carbon monoxide gas, in an exhaust gas sample (not shown). The amplitude of the signal VI is related to the component or the concentration of trace substances. However, the relationship is non-linear, i.e. the signal VI is not linearly proportional to the proportion or concentration of trace substance to be analyzed.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform weist die Meßeinrichtung 18 einen lo-Volt-Skalenvollausschlag auf. Die Charakteristik der Nichtlinearität des Gasanalysators 12 ist derart, daß die Meßskala am unteren Ende gedehnt und am oberen Ende verdichtet ist. Die Nichtlinearität des Signales VI in bezug auf den Anteil oder die Konzentration der Spurensubstanz ist ein dem Abgasanalysator 12 anhaftender Nachteil. In this preferred embodiment, the measuring device 18 a lo-volt full scale deflection. The characteristic of the non-linearity of the Gas analyzer 12 is such that the measuring scale is stretched at the bottom and at the top The end is condensed. The non-linearity of the signal VI with respect to the proportion or the concentration of the trace substance is that adhering to the exhaust gas analyzer 12 Disadvantage.

Die Linearisierungseinrichtung lo weist Eingabeeinrichtungen lo auf, die mit dem Gasanalysator 12 verbunden sind zur Aufnahme des nichtlinearen Signales V1. In Abhängigkeit von diesem Signal erzeugt die Linearisierungseinrichtung eine Ausgangsspannung VO an der Ausgabeeinrichtung 22. Die Ausgangsspannung V0 ist im wesentlichen linear proportional zum Anteil oder zur Konzentration der Spurensubstanz. The linearization device lo has input devices lo, which are connected to the gas analyzer 12 for recording the non-linear signal V1. Dependent on the linearization device generates from this signal an output voltage VO at the output device 22. The output voltage is V0 essentially linearly proportional to the proportion or concentration of the trace substance.

Es sei speziell Bezug genommen auf die Fig. 2, in der die Linearisierungseinrichtung lo außerdem eine Reihe spannungserzeugender Einrichtungen 24, 26, 28 aufweist. Die erste spannungserzeugende Einrichtung 24 weist einen Verstärker 30, eine Einrichtung zum Vorspannen des Verstärkers auf einen vorbestimmten Schwellwert VBl und eine steuerbare leitfähige Einrichtung 34 auf. Reference is made specifically to FIG. 2, in which the linearization device lo also has a number of voltage-generating devices 24, 26, 28. the first voltage-generating device 24 has an amplifier 30, a device for biasing the amplifier to a predetermined threshold value VBl and a controllable conductive device 34.

Der Verstärker 30, der einen Operationsverstärker 36, Widerstände 38, 40, 42, ein Potentiometer 44 und Spannungsversorgungseinrichtungen 46, 48 umfaßt, die wie dargestellt miteinander verbunden sind, weist zwei Verstärkereingänge 50, 52 und einen Verstärkerausgang 54 auf. Der erste Verstärkereingang 50 ist mit der Eingabeeinrichtung 20 über den Widerstand 38 zwecks Aufnahme des nichtlinearen Signales verbunden, das dem Signal VI proportional ist. Die steuerbare leitfähige Einrichtung 34 ist zwischen den Verstärkerausgang 54 und die Eingabeeinrichtung 22 geschaltet. The amplifier 30, which is an operational amplifier 36, resistors 38, 40, 42, a potentiometer 44 and voltage supply devices 46, 48, which are connected to one another as shown, has two amplifier inputs 50, 52 and an amplifier output 54. The first amplifier input 50 is with the Input device 20 via resistor 38 for the purpose of receiving the non-linear signal connected, which is proportional to the signal VI. The controllable conductive device 34 is connected between the amplifier output 54 and the input device 22.

Die steuerbare leitfähige Einrichtung 34 it eine Diode. The controllable conductive device 34 is a diode.

Die Diode leitet immer dann, wenn das Ausgangssignal V0 an der Ausgabeeinrichtung 22 das Verstärkerausgangssignal am Verstärkerausgang 54 übersteigt.The diode always conducts when the output signal V0 at the output device 22 exceeds the amplifier output signal at the amplifier output 54.

Der zweite Verstärkereingang 52 ist mit der Vorspannungseinrichtung 32 verbunden. Wie gezeigt, verbindet die Vorspannungseinrichtung 32 den zweiten Verstärkereingang 52 mit Erde über einen Widerstand 56. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der vorbestimmte Schwellwert VB1 der ersten spannungserzeugenden Einrichtung 24 im wesentlichen null Volt. The second amplifier input 52 is connected to the biasing device 32 connected. As shown, the pretensioner 32 connects the second Amplifier input 52 to ground through resistor 56. In this preferred embodiment is the predetermined threshold value VB1 of the first voltage generating device 24 essentially zero volts.

Der Operationsverstärker 36 ist ein Inverter mit einer Verstärkung, die geringer ist als eins. Der Operationsverstärker 36 wird durch das Potentiometer 44 auf null abgeglichen. The operational amplifier 36 is an inverter with a gain which is less than one. The operational amplifier 36 is controlled by the potentiometer 44 calibrated to zero.

Die Kombination aus dem Widerstand 42 und der Spannungsversorgung 46 erleichtert den Betrieb immer dann, wenn das Signal VI sich null Volt nähert.The combination of the resistor 42 and the power supply 46 facilitates operation whenever the signal VI approaches zero volts.

Die zweite und dritte spannungsversorgende Einrichtung 26 und 28 sind im Aufbau ähnlich der ersten spannungsversorgenden Einrichtung 24 mit Ausnahme der Nullabgleichsschaltung. Die zweite spannungserzeugende Einrichtung 26 weist einen Verstärker 58 auf mit Verstärkereingängen 60, 62 und einem Ausgang 64, eine Einrichtung 66 zur Vorspannung des zweiten Verstärkereinganges 62 auf einen vorbestimmten Schwellwert VB2, und eine steuerbare leitfähige Einrichtung 68, die miteinander wie gezeigt verbunden sind. Der Verstärker 58 umfaßt einen Operationsverstärker 70 und Widerstände 72 und 74. The second and third power supply devices 26 and 28 are similar in structure to the first voltage supply device 24 with the exception the zero adjustment circuit. The second voltage generating device 26 has an amplifier 58 with amplifier inputs 60, 62 and an output 64, one Means 66 for biasing the second amplifier input 62 to a predetermined Threshold value VB2, and a controllable conductive device 68 interconnected connected as shown. The amplifier 58 comprises an operational amplifier 70 and resistors 72 and 74.

Die Vorspanneinrichtung 66 weist Widerstände 76 und 78 und ein Potentiometer 80 auf, die wie gezeigt mit der Spannungsversorgungseinrichtung 46 und Erde verbunden sind. Der Schwellwert VB2 wird einstellbar gesteuert durch das Potentiometer 80.The biasing device 66 includes resistors 76 and 78 and a potentiometer 80 connected as shown to the voltage supply device 46 and ground are. The threshold value VB2 is adjustably controlled by the potentiometer 80.

Die dritte spannungsversorgende Einrichtung 28 weist einen Verstärker 82 mit Eingängen 84, 86 und einen Ausgang 88, eine Vorspanneinrichtung 9o und eine steuerbare leitfähige Einrichtung 92 auf. Der Verstärker 82 umfaßt einen Operationsverstärker 94 und Widerstände 96, 98; die Vorspanneinrichtung 9o weist Widerstände loo, 102 und ein Potentiometer 104 auf, die wie gezeigt miteinander verbunden sind, um einen Schwellwert VB3 einzustellen. The third voltage supply device 28 has an amplifier 82 with inputs 84, 86 and an output 88, a pretensioner 9o and a controllable conductive device 92. The amplifier 82 comprises an operational amplifier 94 and resistors 96, 98; the pretensioning device 9o has resistors 10o, 102 and a potentiometer 104 connected together as shown for a Set threshold value VB3.

Die Verstärkung des Verstärkers 32, gemessen mit der steuerbaren leitfähigen Einrichtung 92 im leitfähigen Zustand, ist größer als die Verstärkung des Verstärkers 58, die größer ist als die Verstärkung des Verstärkers 30. Das heißt, daß die vorbestimmten Verstärkungen der Verstärker 30, 58 und 82 in der Reihe spannungserzeugender Einrichtungen 24, 26 und 28 steigen. The gain of amplifier 32, measured with the controllable conductive feature 92 in the conductive state is greater than the gain of amplifier 58, which is greater than the gain of amplifier 30. That is, that the predetermined gains of amplifiers 30, 58 and 82 in the voltage generating series Facilities 24, 26 and 28 increase.

Die vorbestimmten Schwellwerte VB1, VB2 und VB3 stehen in ähnlicher Beziehung. Der zweite Verstärkereingang 86 des Verstärkers 82 ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mehr positiv vorgespannt als der zweite Verstärkereingang 62, und der zweite Verstärkereingang 62 ist stärker positiv vorgespannt als der zweite Verstärkereingang 52. The predetermined threshold values VB1, VB2 and VB3 are more similar Relationship. The second amplifier input 86 of the amplifier 82 is preferred in this one Embodiment of the present invention is more positively biased than the second Amplifier input 62, and the second amplifier input 62 is more positively biased as the second amplifier input 52.

Die Ausgabeeinrichtung 22 und die spannungserzeugenden Einrichtungen 24, 26 und 28 bilden kooperativ Schalter, allgemein mit 106 bezeichnet, um die steuerbaren leitfähigen Einrichtungen 34, 68 und 92 zu einer gegebenen Zeit in den leitfähigen Zustand zu versetzen, in Abhängigkeit vom Signal VI. The output device 22 and the voltage generating devices 24, 26 and 28 cooperatively form switches, indicated generally at 106, to control the controllable conductive devices 34, 68 and 92 at a given time in the conductive State to move, depending on the signal VI.

Der Schalter 106 aktiviert somit in Abhängigkeit von der Größe des Signales VI wahlweise eine der spannungserzeugenden Einrichtungen 24, 26, 28. Die spannungserzeugenden Einrichtungen 24, 26, 28 befinden sich in einem aktiven Zustand immer dann, wenn die entsprechenden steuerbaren leitfähigen Einrichtungen 34, 68, 92 leiten. Die aktiven spannungserzeugenden Einrichtungen 24, 26 oder 28 erzeugen ausschließlich das linearisierte Ausgangssignal VO.The switch 106 thus activates depending on the size of the Signal VI optionally one of the voltage generating devices 24, 26, 28. The Voltage-generating devices 24, 26, 28 are in an active state whenever the corresponding controllable conductive devices 34, 68, 92 direct. The active voltage generating devices 24, 26 or 28 generate only the linearized output signal VO.

Insbesondere, es sei beispielhaft Bezug genommen auf die spannungserzeugende Einrichtung 26, ist der Ausgang 64 des Operationsverstärkers 70 positiv gesättigt, wodurch die Diode 68 umgekehrt vorgespannt wird, wenn das Signal an dem Verstärkereingang 60, d.h. das um die Spannung über den Widerstand 72 verringerte Signal V1,geringer ist als der vorbestimmte Schwellwert VB2. Somit wird die spannungserzeugende Einrichtung 26 inaktiv, d.h. der Operationsverstärker 70 wird von der Ausgabeeinrichtung 22 wirksam getrennt. In particular, reference is made to the voltage-generating one by way of example Device 26, the output 64 of the operational amplifier 70 is positively saturated, thereby reverse biasing diode 68 when the signal is at the amplifier input 60, i.e. the signal V1 reduced by the voltage across resistor 72, is lower is than the predetermined threshold value VB2. Thus, the stress generating device becomes 26 inactive, i.e. the operational amplifier 70 is switched off by the output device 22 effectively separated.

Wenn das Signal an dem Verstärkereingang 60 den Schwellwert VB2 übersteigt, leitet die Diode 68, vorausgesetzt das Signal am Verstärkereingang 84 der dritten spannungserzeugenden Einrichtung 28 übersteigt nicht den vorbestimmten Schwellwert VB3 der Vorspannungseinrichtung 9o. Unter diesen Bedingungen befindet sich die spannungserzeugende Einrichtung 26 im aktiven Zustand, um das Ausgangssignal V zu steuern und zu erzeugen. If the signal at the amplifier input 60 exceeds the threshold value VB2, The diode 68 conducts, provided the signal at the amplifier input 84 of the third Voltage-generating device 28 does not exceed the predetermined threshold value VB3 of the pretensioner 9o. The voltage-generating one is under these conditions Means 26 in the active state to control and generate the output signal V.

Wenn das Signal am Eingang 84 den Schwellwert VB3 übersteigt, leitet die Diode 92 und der Verstärker 82, der eine größere Verstärkung aufweist als der Verstärker 58, erzeugt ein mehr negatives Ausgangssignal V0 als der Verstärker 58 erzeugen würde. Diese große negative Ausgangsspannung wird über den Widerstand 74 zurückgeführt, derart, daß der Verstärkerausgang 64 positiv gesättigt und die Diode 68 umgekehrt vorgespannt wird. When the signal at input 84 exceeds threshold VB3, conducts the diode 92 and the amplifier 82, which has a greater gain than that Amplifier 58, produces a more negative output signal V0 than amplifier 58 would generate. This large negative output voltage is generated via resistor 74 fed back in such a way that the amplifier output 64 is positively saturated and the diode 68 is reverse biased.

Auf diese Weise befindet sich jede spannungserzeugende Einrichtung 24, 26, 28 in dem aktiven Zustand für einen vorbestimmten Größenbereich des Signales VI. Die spannungserzeugende Einrichtung 26 z.B. ist immer dann aktiv, wenn das Signal VI, verringert um die Spannung über dem Widerstand 72, sich im wesentlichen zwischen den Schwellwerten VB2 und VB3 befindet. In Abhängigkeit von einem ansteigenden Signal VI aktiviert und entaktiviert der Schalter 106 der Reihe nach die spannungsversorgenden Einrichtungen 24, 26, 28. This is how every voltage generating device is located 24, 26, 28 in the active state for a predetermined size range of the signal VI. The voltage generating device 26, for example, is always active when the signal VI, reduced by the voltage across resistor 72, is substantially between the threshold values VB2 and VB3 is located. Depending on a rising signal VI activates and deactivates the switch 106 in sequence the power supplies Facilities 24, 26, 28.

Die Ubertragungsfunktion einer idealen Linearisierungseinrichtung für den Gasanalysator 12 ist in der Fig. 3 gezeigt. The transfer function of an ideal linearization device for the gas analyzer 12 is shown in FIG. 3.

Die Ubertragungsfunktion ist eine schwache Kurve, derart, daß zwischen den Skaleneinheiten null und zehn Volt die Ausgangsspannung einen Bruchteil der Eingangsspannung ausmacht.The transfer function is a weak curve such that between the scale units zero and ten volts the output voltage a fraction of the Input voltage.

Der Bruchteil verändert sich kontinuierlich über den Skalenbereich.The fraction changes continuously over the range of the scale.

Es sei Bezug genommen auf Fig. 4. Die Linearisierungseinrichtung 12 in Kombination mit dem Inverter 14 approximiert die ideale Ubertragungsfunktion mit Hilfe einer Reihe gerader Linienabschnitte, die die aktiven Zustände der spannungserzeugenden Einrichtungen 24, 26, 28 darstellen. Die Steigung eines jeden geraden Linienelementes ist proportional der Verstärkung der entsprechenden spannungserzeugenden Einrichtung 24, 26, 28. Reference is made to Figure 4. The linearizer 12 in combination with the inverter 14 approximated the ideal transfer function with the help of a series of straight line segments showing the active states of the voltage-generating Devices 24, 26, 28 represent. The slope of each straight line element is proportional to the gain of the corresponding voltage generating device 24, 26, 28.

Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, ist die Linearisierungseinrichtung lo mit dem Analog-Digitalumsetzer 16 und dem Hilfsausgang 18 über den Inverter 14 verbunden. Der Inverter 14 invertiert, filtert und ändert auf geeignete Art und Weise die Ausgangsspannung V0 maßstäblich vor der Analog-Digitalumsetzung und/oder Wiedergabe bzw. Anzeige. As shown in Fig. 1, the linearizer is lo with the analog-digital converter 16 and the auxiliary output 18 via the inverter 14 tied together. The inverter 14 inverts, filters and changes in a suitable manner and Way, the output voltage V0 to scale before the analog-digital conversion and / or Playback or display.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind lediglich spannungserzeugende Einrichtungen 24, 26, 28 gezeigt. Die Zahl der spannungserzeugenden Einrichtungen hängt jedoch primär von der gewünschten Genauigkeit der Linearisierungseinrichtung lo ab.Die Ubertragungsfunktion der Linearisierungseinrichtung lo nähert sich der idealen Ubertragungsfunktion mit steigender Zahl der spannungserzeugenden Einrichtungen. Somit kann die Zahl der spannungserzeugenden Einrichtungen geändert werden, um besonderen Zwecken Rechnung zu tragen. In this preferred embodiment of the present invention only voltage-generating devices 24, 26, 28 are shown. The number of voltage generating devices depends primarily on the desired accuracy of the linearization device lo. The transfer function of the linearization device lo approaches the ideal transfer function as the number of voltage-generating ones increases Facilities. Thus, the number of the voltage generating devices can be changed to accommodate special purposes.

Die vorliegende Erfindung betrifft also eine Linearisierungseinrichtung für einen Gasanalysator. Die Linearisierungseinrichtung weist eine Reihe wahlweise aktivierbarer Verstärker auf, die in Abhängigkeit vom nichtlinearen Signal des Gasanalysators ein Signal erzeugen, das linear proportional zum Anteil oder zur Konzentration der Spurensubstanz in der Probe ist. The present invention thus relates to a linearization device for a gas analyzer. The linearizer has a number of options activatable amplifier, which depends on the non-linear signal of Gas analyzer generate a signal that is linearly proportional to the proportion or to the Concentration of trace substance in the sample.

Claims

1. Linearization device for a non-linear signal generating Gas analyzer, characterized in that an output device is provided, also a number of voltage-generating devices for generating an output signal depending on the non-linear signal that the voltage generating devices Have amplifiers with a predetermined gain, furthermore a first amplifier input for receiving the non-linear signal, a second amplifier input, a Amplifier output and an amplifier output signal, means for biasing of the second amplifier input to a predetermined threshold value and controllable conductive devices between the amplifier output and the output device are switched and which always conduct when the output signal is the amplifier output signal exceeds that the voltage generating devices are in an active state are located whenever the controllable conductive device conducts that the predetermined gains and predetermined thresholds in the series voltage generating facilities increase, that the output device and the series of voltage generating devices together form a device, which puts one of the controllable conductive devices in the conductive state depending on the non-linear signal, which causes the voltage generating device, which has this controllable conductive device is in the active state, to generate the output signal.

2. linearization device according to claim 1, characterized in that that the controllable conductive device is a diode.

3. linearization device according to claim 1, characterized in that that the series of voltage-generating devices a first voltage-generating Having means with a first predetermined threshold value.

4. linearization device according to claim 3, characterized in that that the first predetermined threshold is substantially zero volts.

5. linearization device according to claim 1, characterized in that that the amplifier comprises an operational amplifier.

6. linearization device according to claim 1, characterized in that that a device for analog-digital conversion of the output signal is also provided is.

7. linearization device according to claim 1, characterized in that that a device for generating a current is also provided, which the first amplifier input is fed to the operation of the voltage-supplying Facilitate facilities whenever the nonlinear signal is zero Volt is approaching.