DE2741129A1

DE2741129A1 - Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator

Info

Publication number: DE2741129A1
Application number: DE19772741129
Authority: DE
Inventors: Walter Fabinski
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1977-09-13
Publication date: 1979-03-15
Also published as: DE2741129C2

Description

Die Erfindung betrifft einen nichtdispersiven Infrarot-
Gasanalysator entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der deutschen Patentschrift 10 17 385 ist ein derartiger Gasanalysator beschrieben, bei dem der Strahlungseipfänger aus zwei, im Strahlenweg hintereinander angeordneten Gaskammern besteht. Der an die beiden Kammern angeschlossene Differenzdruckiesser 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 "Nullsignal" entsteht durch mangelnden Phasenausgleich der in den beiden Eepfängerkammern hervorgerufenen Einzelsignale und stört insbesondere bei der Gasspurenxessung.
Es ist das Ziel der Erfindung einen nichtdispersiven Gsanalysator dieser Art 8o auszubilden, daß ein derartiges störendes Nulisignal vermieden wird und eine hohe Meßsicherheit gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgeaäß 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 Eüvette verlassende Strahlenbündel in eine zylindrische Kammer, die durch eine Trennwand 4 in zwei halbzylindrische 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 Kammerteiles 6 kann auch ein festes Medium mit entsprechenden Absorptionseigenschaften vorgesehen werden, z. B. eine halbzylindrische Flußspatscheibe.
Ein motorgetriebenes Blendenrad 7 läßt abwechselnd durch Offnungen 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 Strahlungerichtung ausgespannten Membranelektrode 11 und einer Gegenelektrode 12 aufweist. Mit y sind für Ultrarotstrahlutg durchlässige Fenster bezeichnet, die gaadicht in das Strahlergehäuse, die Küvette und die Kammern eingesetzt sind.
An den Membrankondensator ist eine elektrische Auswerteschaltung 13 angeschlossen, deren Ausgangssignal proportional der Konzentration der im Probengas 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 Buotientenbildung zuführen.
Mit einer einstellbaren Blende 16 zwischen der Rotorblende 7 und dem Kammerteil 6 werden die den Strahlungsempfänger beaufschlagenden Teilstrahlenbündel bei Abwesenheit der zu messenden Gaskomponente in der Probengasküvette auf gleiche Intensität abgeglichen.
Piir 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 Teilkauern 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 Kammerteil 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 getinte Kammer (5, 6) um3ebendes 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 darin enthaltenen 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 Expfängerkaemer, was sich günstig auf die Langzeitkonstanz des Analysators auswirkt.
L e e r s e i t e

Claims

Nichtdispersjver Infrarot-Gasanalysator Patentansprüche: 1. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator mit einer Strahlungsquelle deren Strahlung durch eine mit dem Probengas beschickte Küvette geleitet ist, einer Rotorblende zur Modulation der Strahlung, einem auf die Küvette folgenden pneumatischen Strahlungseipfänger der mit einem Gas gefüllt ist, das eine für die zu messende Gaskomponente charakteristische Strahlungsabsorption aufweist und dem ein auf die Druckschwankungen des Enpfängergases ansprechender Mesbrankondensator zugeordnet ist, an den eine elektrische Auswerteschaltung angeschlossen ist, die ein dem enteil der Gaskomponente im Probengas entsprechendes Signal bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsempfänger eine mit der zu messenden Gaskomponente gefüllte Kammer (10) ist, in der quer zur Strahlungsrichtung die Kondensatormeibran (11) ausgespannt ist, daß dieser Empfängerkammer eine in Strahlungsnchtung zweigeteilte Kammer vorgeordnet ist, wobei ein Kamierteil (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 Kameerteil (6) durch ein festes für Infrarotstrahlung durchlässiges Medium ersetzt ist.
3. Gasanalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammerteil (5) über eine Kapillare (17) in der Kammerwand (18) mit einen, das gleiche Gas enthaltenden Gasraum (19) in Verbindung steht, der durch ein die Empfängerkammer (10) und die geteilte Kammer (5, 6) umg bendes Gehäuse (20) gebildet ist und daX außerdem eine Kapillarverbindung (21) zwischen dem Gaaraum (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) halbkreisföreig ist und ihre Drehachse in der optischen Achse des Gasanalysators liegt.
5. Gasanalysator nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (19) so ausgebildet ist, daß der Schwerpunkt der Gasmasse mit dem Schwerpunkt der Gasmasse in der Empfängerkammer (10) zusammenfällt.