DE2735831A1

DE2735831A1 - Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator

Info

Publication number: DE2735831A1
Application number: DE19772735831
Authority: DE
Inventors: Walter Fabinski
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1977-08-09
Filing date: 1977-08-09
Publication date: 1979-02-22

Description

Die Erfindung betrifft einen nichtdispersiven Infrarot-Gas-
analysator entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der deutscher Patentschrift 10 17 385 ist ein derartiger Gasanalysator beschrieben, bei dem der Strahlungsempfänger aus zwei, im Strahlenweg hinereinander angeordneten Gaskammern besteht. Der an die beiden Kammern angeschlossene Differenzdzlekmesser erzeugt auch dann ein Signal, wenn das Probengas die zu messende Gaskomponente nicht enthält und die beiden Kammern des Empfängers so dimensioniert sind, daß in jeder Kammer jeweils die gleiche Absorptionsenergie frei wird.
Dieses '2Nullsignal" entsteht durch mangelnden Phasenallsgleich der in den beiden Empfängerkammern hervorgerufenen Einzelsignale und stört insbesondere bei der Gasspurenmessung.
Es ist das Ziel der Erfindung einen nichtdispersiven Gasanalysator dieser Art so auszubilden, daß ein derartiges störendes Nullsignal vermieden wird und eine hohe Neßsicherheit gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Die Strahlung eines Ultrarotstrahlers 1, die von einer Glühwendel 2 ausgeht, durchläuft eine zylindrische, mit dem Probengas beschickte Küvette 3. Danach gelangt das die Kuvette verlassende Strahlenbündel in eine zylindrische Kammer, die durch eine Trennwand 4 in zwei halb zylindrische Kammern 5 und 6 aufgeteilt ist. Der Kammerteil 5 enthält die zu messende Gaskomponente, der Kammerteil 6 ein im Absorptionsbereich der Messkomponente nicht absorbierendes Gas. Anstelle des gasgefüllten Kanerteiles 6 kann auch ein festes Medium mit entsprechenden Absorptionseigenschaften vorgesehen werden, z. B.
eine halbzylindrische Plußspatscheibe. Ein notorgetriebenes Blendenrad 7 läßt abwechselnd durch Öffnungen 8 und 9 eine Hälfte des Strahlenbündels in die beiden Teilkammern eintreten.
Die Teilstrahlungsbündel gelangen sodann in die Kammer 10 des Strahlungsempfängers, der einen Membrankondensator, mit einer quer zur Strahlungsriohtung ausgespannten Membranelektrode 11 und einer Gegenelektrode 12 aufweist. Mit P sind für Ultrarotstrahlung durchlässige Fenster bezeichnet, die gasdicht in das Strahlergehäuse, die Küvette und die Kammern eingesetzt sind.
An den Membrankondensator ist eine eleXtri8che Auswerteschaltung 13 angeschlosßen, deren Ausgangssignal proportional der Konzentration der ii Probeagas zu messenden Gaskomponente ist und das dem Anzeigegerät 14 zugeführt wird.
Die Auswerteschaltung kann in bekannter Weise den Quotienten der von den beiden Teilstrahlungen herrührenden Kondensatorsignale als Maß für die Gaskonzentration bilden. Sie enthält dazu Abtest- und Halteschaltungen, die von einer vorzugsweise fotoelektrischen Abtastvorrichtung 15 des Blendenrades gesteuert werden, und die Teilsignale trennen, speichern und sie einer Rechenschaltung zur Quotientenbildung zuführen.
Mit einer einstellbaren Blende 16 zwischen der Rotorblende 7 und dem Kamerateil 6 werden die den Strahlungseipfänger beaufschlagenden Teilstrahlenbündel bei Abwesenheit der zu messenden Gaskomponente in der Probengasküvette auf gleiche Intensität abgeglichen.
Fir die Rotorblende können verschiedenartige Ausführungsformen vorgesehen werden. Wenn ihre Drehachse wie in der Zeichnung ausserhalb der optischen Achse des Gasanalysators liegt, wird eine kreisförmige Scheibe mit konzentrischen halbkreisförmigen Schlitzen 8 und 9, oder auch mit anderen Öffnungen unterschiedlichen Abstandes von der Drehachse benutzt, um die beiden Teilkammern abwechselnd mit Strahlung zu beaufschlagen. Wird die Drehachse in die optische Achse verlegt, so kann auch eine Sektorblende oder eine halbkreisförmige Blende verwendet werden.
Um die Meßsicherheit und die Meßgenauigkeit weiter zu erhöhen, ist der Kamierteil 5 über eine Kapillare 17 in der Kammerwand 18 mit einem, das gleiche Gas enthaltendem Gasraum 19 verbunden, der durch ein die Empfängerkammer 10 und die geteilte Kammer (5, 6) umgebendes Gehäuse 20 gebildet ist. Außerdem ist eine Kapillarverbindung 21 zwischen dem Gasraum 19 und der Empfängerkammer 10 vorgesehen. Der Gasraum 19 umschließt die Empfängerkammer topfförmig und ist so ausgebildet, daß der Schwerpunkt der Gasmasse mit dem Schwerpunkt der Gasmasse in der Empfängerkammer zusammenfällt. Dadurch ergibt sich eine weitgehende Unempfindlichkeit des Meßvorganges gegenüber Vibrationen und Erschütterungen des Gerätes. Das Gas im Gasraum 19 bildet außerdem ein Reservoir für das Gas in der Empfängerkamier, was sich günstig auf die Langzeitkonstanz des Analysators auswirkt.
Leerseite

Claims

Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysat or Patentansprüche: Nichtdispersiver Infraro*Gasanalysator mit einer Strahlungsquelle deren Strahlung durch eine mit des Probengas beschickte Küvette geleitet ist, einer Rotorblende zur Modulation der Strahlung, einem auf die Küvette folgenden pneumatischen Strahlungsempfänger der mit einem Gas gefüllt ist, das eine für die zu messende Gaskomponente charakteristische Strahlungsabsorption aufweist und den ein auf die Druckschwankungen des Empfängergases ansprechender Merbrankondensator zugeordnet ist, an den eine elektrische Auswerteschaltung angeschossen ist, die ein dem Anteil der Gaskomponente im Probengas entsprechendes Signal bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungseipfänger eine mit der zu messenden Gaskomponente gefüllte Kammer (10) ist, in der quer zur Strahlungsrichtung die Kondensatormeibran (11) ausgespannt ist, daß dieser Empfängerkaimer eine in Strahlungsrichtung zweigeteilte Kammer vorgeordnet ist, wobei ein Kammerteil (5) ein Gas enthält, das eine für die zu messende Gaskomponente charakteristische Strahlungsabsorption aufweist und der andere Kammerteil (6) ein die charakteristische Strahlung möglichst nicht absorbierendes Medium enthält, daß vor diesem Kammerteil eine verstellbare Blende (16) im Strahlenweg angeordnet ist und daß die Rotorblende (7) so ausgebildet und angeordnet ist, daß abwechselnd Strahlung in die Kammerteile (5, 6) gelangt.
2. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerteil (6) durch ein festes für Infrarotstrahlung durchlassiges Medium ersetzt ist.
3. Gasanalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasmerteil (5) über eine Kapillare (17) in der Kammerwand (18) mit einem, das gleiche Gas enthaltenden Gasraum (19) in Verbindung steht, der durch ein die Empfängerkammer (10) und die geteilte Kammer (5, 6) umgebendes Gehäuse (20) gebildet ist und daß außerdem eine Kapillarverbindung (21) zwischen dem Gasraum (19) und der Empfängerkammer (10) besteht.
4. Gasanalysator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Probengasküvette (3) und die Empfängerkammer (10) zylinderförmig und die Kammerteile (5, 6) halbzylindrisch sind und daß die Rotorblende (7) halbkreisförmig ist und ihre Drehachse in der optischen Achse des Gssanalysators liegt.
5. Gasanalysator nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (19) 80 ausgebildet ist, daß der Schwerpunkt der Gasmasse mit dem Schwerpunkt der Gasmasse in der Empfängerkammer (10) zusammenfällt.