DE2651481A1

DE2651481A1 - Photometric appts. for concn. measurements - with tiltable interference filter before radiation detector for min. cross sensitivity

Info

Publication number: DE2651481A1
Application number: DE19762651481
Authority: DE
Inventors: Walter Fabinski
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1976-11-11
Filing date: 1976-11-11
Publication date: 1978-05-18

Abstract

A photometric appts. to measure the concn. of a component in a mixt., e.g. a gas concn., includes in the path of the rays before the detector an interference filter which can be tilted and locked in the tilted position. An evaluation circuit compiles the ratio of the detector signal caused by rays, attenuated by the desired component, to the sum of the signals caused by unattenuated rays. This ensures that the reading is not affected by other components which are present in the mixt. The cross sensitivity of the photometric appts. is thereby removed.

Description

Photometrische Geräte zur Messung der Konzentration einer Photometric devices for measuring the concentration of a

Stoffkomponente in einem Stoffgemisch Die Erfindung bezieht sich auf photometrische Geräte zur Messung der Konzentration einer Stoffkomponente in einem Stoffgemisch gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2. In der DAS 11 59 184 ist ein photometrisches Gerät dieser Art zur Konzentrationsanzeige eines Gases oder einer Flüssigkeit eines Gemisches beschrieben, bei dem aus den Detektorsignalen der von einer Strahlungsquelle mittels eines Drehfilters erzeugten drei monochromatischen Strahlenbündel nahe benachbarter Wellenlängen, zwei Signaldifferenzen mit unterschiedlicher Frequenz gebildet sind. Die Filter sind so ausgewählt, daß ein Strahlenbündel aufgrund der selektiven Absorption der zu messenden Stoffkomponente eine Schwächtung erfährt, die beiden anderen Strahlenbündel dagegen nicht geschwächt werden. Ein Bandpass für jedes Differenzsignal ist in Reihe mit einem Gleichrichter geschaltet und die eine Reihenschaltung ist mit dem Eingang eines Selbstabgleich-Potentiometers verbunden, während die andere Reihenschaltung über ein in Konzentrationen geeichtes Strommeßgerät an den Schleifer des Selbstabgleich-Potentiometers angeschlossen ist. Substance component in a substance mixture The invention relates to on photometric devices for measuring the concentration of a substance component in a mixture of substances according to the preamble of claims 1 and 2. In the DAS 11 59 184 is a photometric device of this type for displaying the concentration of a Gas or a liquid of a mixture described in which from the detector signals the three monochromatic ones generated by a radiation source using a rotary filter Beams of near adjacent wavelengths, two signal differences with different Frequency are formed. The filters are selected so that a beam due to the selective absorption of the substance component to be measured is weakened, the other two beams, however, are not weakened. A band pass for each differential signal is connected in series with a rectifier and the a series circuit is connected to the input of a self-adjustment potentiometer, while the other series connection uses an ammeter calibrated in concentrations is connected to the wiper of the self-alignment potentiometer.

Als vorteilhafte Eigenschaft dieses Gerätes wird erwähnt, daß Änderungen der Intensität der Strahlungsquelle keine Auswirkung auf das Meßergebnis haben.As an advantageous property of this device it is mentioned that changes the intensity of the radiation source have no effect on the measurement result.

Demgegenüber stellt sich die Erfindung, die teilweise von den Merkmalen des bekannten Gerätes Gebrauch macht, das Ziel, photometrische Geräte zu schaffen, bei denen die Meßwertanzeige möglichst unbeeinflußt von im Stoffgemisch anwesenden, nicht zu messenden Stoffkomponenten bleibt, die im Wellenlängenbereich der Strahlenbündel ein von der Wellenlänge abhängiges hbsorptionsverhaltenaufweisen. Mit anderen Worten ausgedrückt, es soll die durch derartige Stoffkomponenten bewirkte "&uerempfindlichkeit" des photometrischen Gerätes beseitigt bzw. auf vernachlässigbare Werte herabgesetzt werden.In contrast, the invention, which is partly from the features makes use of the known device, the aim of creating photometric devices, in which the measured value display is as unaffected as possible by those present in the substance mixture, Substance components that cannot be measured remain in the wavelength range of the bundle of rays exhibit an absorption behavior that is dependent on the wavelength. In other words In other words, the "sensitivity" caused by such material components of the photometric device eliminated or reduced to negligible values will.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichneten photometrischen Geräte gelöst.This task is characterized by those in claims 1 and 2 photometric devices solved.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Gerätebeispiele noch näher erläutert.In the following the invention is illustrated schematically with reference to the in the drawing illustrated device examples explained in more detail.

Es zeigt: Fig. 1 ein erstes Gerät nach der Erfindung Fig. 2 eine Frontansicht der in diesem Gerät benutzten Filterscheibe und Big. 3 ein zweites Gerät nach der Erfindung.1 shows a first device according to the invention. FIG. 2 shows a front view the filter disc used in this device and Big. 3 a second device after the Invention.

In den Figuren sind einander entsprechende Geile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding Geile are with the same in the figures Provided with reference numerals.

Bei dem Gerät der Fig. 1 wird ein von einer Strahlungsquelle 1 ausgehendes Strahlenbündel 2 durch eine umlaufende Filterscheibe 3 so moduliert, daß periodisch aufeinanderfolgend drei Strahlenbündel mit Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge einen Strahlenweg durchlaufen, in dem in Strahlungsrichtung eine mit strählungsdurchlässigen Fenstern 4, 5 versehene Küvette 6 für das Probengemisch, ein kippbares Interferenzfilter 7 und ein Strahlungsdetektor 8 angeordnet sind. Zur Erzeugung der drei Strahlenbündel ist die Filterscheibe 3 mit drei Filtern 26, 27 und 28 bestückt (Fig. 2), wobei die Filter so ausgewählt sind, daß die Wellenlänge der Strahlung eines Strahlenbündels einer Absorptionswellenlänge der zu messenden Stoffkomponente entspricht und die beiden anderen Strahlenbündel Strahlung unter schiedlicher, der Absorptionswellenlänge nahe benachbarter iJellenlängen aufweisen. Diese beiden Strahlenbündel erfahren keine Schwächung durch das Stoffgemisch in der Küvette 6. Die Bandbreite des Interferenz filters erstreckt sich über den Bereich der drei Wellenlängen der Strahlenbündel.In the device of FIG. 1, an emanating from a radiation source 1 is used Beam bundle 2 modulated by a rotating filter disk 3 so that periodically successively three bundles of rays with radiation of different wavelengths traverse a beam path in which one is permeable to radiation in the direction of radiation Windows 4, 5 provided cuvette 6 for the sample mixture, a tiltable interference filter 7 and a radiation detector 8 are arranged. To generate the three bundles of rays the filter disk 3 is equipped with three filters 26, 27 and 28 (Fig. 2), wherein the filters are selected so that the wavelength of the radiation of a beam corresponds to an absorption wavelength of the substance component to be measured and the two other bundles of rays radiation under different, the absorption wavelength have near neighboring wavelengths. Experience these two bundles of rays no weakening by the mixture of substances in the cuvette 6. The bandwidth of the interference filters extends over the range of the three wavelengths of the beam.

An den Detektor 8 ist unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 9 eine Auswerteschaltung 10 angeschlossen, die unter anderem eine Steuer- und Speichereinheit 11 enthält. Die Steuer- und Speichereinheit empfängt von der Filterscheibe mit Hilfe einer Lichtquelle 12, einer Fotozelle 13 und Schlitzen 14, 15 und 16 in der Filterscheibe abgeleitete elektrische Impulse über die Leitung 17. Diese Impulse bewirken, daß die den einzelnen Strahlenbündeln entsprechenden Detektorsignale jeweils gleichzeitig auf verschiedenen Leitungen 18, 19, 20 zur Verfügung stehen.An amplifier 9 is connected to the detector 8 an evaluation circuit 10 is connected, including a control and storage unit 11 contains. The control and storage unit receives from the filter disc with help a light source 12, a photocell 13 and slots 14, 15 and 16 in the filter disc derived electrical pulses on line 17. These pulses cause the detector signals corresponding to the individual beams at the same time are available on different lines 18, 19, 20.

Ein Summierverstärker 21 bildet die Summe der Detektorsignale, die von den beiden Strahlenbündeln herrühren, die keine Schwächung durch die Meßkomponente erfahren. Durch einen Dividierer 22 wird schließlich das Verhältnis zwischen dem vom geschwächten Strahlenbündel herrührenden Detektorsignal und der Summe dieser Detektorsignale als Maß für die Konzentration der zu messenden Komponente im Stoffgemisch ermittelt und mit einem in Konzentrationswerten geeichten Meßinstrument 23 angezeigt.A summing amplifier 21 forms the sum of the detector signals, the originate from the two bundles of rays that are not attenuated by the measuring component Experienced. By a divider 22 is finally the ratio between the detector signal originating from the weakened beam and the sum of these Detector signals as a measure of the concentration of the component to be measured in the mixture of substances determined and displayed with a measuring instrument 23 calibrated in concentration values.

Es nsurde lun erkannt, daß durch Kippen des Interferenzfilters in eine bestimmte Lage die Qiierempfindlichkeit des Gerätes gegenüber Stoffkomponenten mit einer wellenlängenabhängigen Absorption im Probengemisch weitgehend beseitigt werden kann. Das Kippen beeinflußt die Intensitäten der drei Strahlenbündeln in unterschiedlichem Maße, da sich die Durchlässigkeit des Filters dabei mit der Wellenlänge ändert. Es läßt sich dadurch eine Kippstellung finden, bei der die Querempfindlichkeit ein Minimum ist. Besonders brauchbar sind Interferenzfilter mit einer Schiefverteilung ihrer Durchlässigkeit mit der Wellenlänge.It was recognized that by tilting the interference filter in a certain position the sensitivity of the device to material components largely eliminated with a wavelength-dependent absorption in the sample mixture can be. The tilting affects the intensities of the three beams in to different degrees, as the permeability of the filter changes with the wavelength changes. A tilted position can be found in which the cross-sensitivity is a minimum. Interference filters with a skewed distribution are particularly useful their permeability with wavelength.

Der Unterschied des Gerätes nach Fig. 2 gegenüber dem Gerät nach Fig. 1 besteht darin, daß das Interferenzfilter entfällt und in der Auswerteschaltung zwei einstellbare Widerstände 24 und ', in den Leitungszügen 19 und 20 vorgesehen sind, in denen die von den ungeschwächten Strahlenbündeln herrührenden Detektorsignale anstehen. Durch entsprechende Einstellung der Widerstände läßt sich bezüglich der Queremptindlic?lkeit ein dem Kippen des Interferenzfilters bei dem Gerät der Figur 1 analoger Effekt erzielen.The difference between the device according to FIG. 2 and the device according to FIG. 1 is that the interference filter is omitted and in the evaluation circuit two adjustable resistors 24 and ', provided in the lines 19 and 20 in which the detector signals originating from the non-weakened bundles of rays queue. By setting the resistors accordingly, the Cross-sensitivity to the tilting of the interference filter in the device of the figure Achieve 1 analog effect.

Claims

Claims: 1. Photometric device for measuring the concentration a substance component in a substance mixture, in particular for gas concentration measurement, in the case of the periodically successive bundle of rays with light radiation from close by neighboring ones different wavelengths through the mixture of substances on a radiation detector are guided, a bundle of rays weakened by the substance to be measured experiences and the detector signals are fed to an evaluation circuit, which is a Emits output signal as a measure of the concentration of the substance component to be measured, characterized in that in front of the detector in the beam path a tiltable and in the tilted position detectable interference filter with one of the wavelengths of the Beams enclosing bandwidth is arranged and that the evaluation circuit the ratio of the detector signal resulting from the weakened beam to the sum of the detector signals originating from the non-weakened bundles of rays forms as an output signal.

2. Photometric device for measuring the concentration of a substance component in a mixture of substances, in particular for gas concentration measurement, in which periodically successive bundles of rays with light radiation near adjacent different Wavelengths are passed through the mixture of substances to a radiation detector, a bundle of rays a weakening by the substance component to be measured experiences and the detector signals are fed to an evaluation circuit, which is a Emits output signal as wet for the concentration of the substance component to be measured, characterized in that means are provided in the evaluation circuit around the to influence the detector signals originating from the non-weakened beams and that the evaluation circuit that the ratio of the weakened beam resulting detector signals to the sum of the affected detector signals.

3. Photometric device according to claim 2, characterized in that that the means for influencing the detector signals are adjustable resistors.

4 device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the bundle of rays with light radiation of different wavelengths from one Radiation source derived with the help of a filter disc rotating in the beam path are.