DE2803369A1

DE2803369A1 - Messeinrichtung zur bestimmung des wasserdampfanteils in einem gasgemisch mittels infrarot-absorptions-gasanalyse

Info

Publication number: DE2803369A1
Application number: DE19782803369
Authority: DE
Inventors: Winfried Ing Grad Speeter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-01-26
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1979-08-02
Also published as: JPS6042361Y2; JPS612922Y2; JPS60148958U; DE2803369C2; JPS60148959U; JPS54111396A

Description

Meßeinrichtung zur Bestimmung des Wasserdampfanteils in
einem Gasgemisch mittels Infrarot-Absorptions-Gasanalyse Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung zur Bestimmung des Wasserdampfanteils in einem Gasgemisch mittels Infrarot-Absorptions-Gasanalyse.
Die Infrarot-Absorptions-Gasanalyse nutzt die Eigenschaft verschiedenatomiger Gase, bestimmte von ihrem Molekülaufbau abhängige Spektralbereiche infraroter Strahlung zu absorbieren und sich dabei zu erwärmen. Die Erwärmung bzw. die durch die Erwärmung hervorgerufene Druckerhöhung in einem abgeschlossenen Volumen läßt sich messen und daraus die Konzentration der verschiedenatomigen Komponenten in einem Gasgemisch (Meßgas) bestimmen.
Die dazu bekannten Meßeinrichtungen sind nach Art von Photometern aufgebaut und bestehen im wesentlichen aus Infrarotstrahler, Neßküvette und Strahlungsempfänger.
Das zu untersuchende Gasgemisch (Meßgas) befindet sich in der 2Ießküvette: die zu bestimmende Komponente des Meßgases befindet sich in reiner Form allein oder mit gleichatomigen Gasen, vorzugsweise Stickstoff oder Edelgasen gemischt, in der Empfängerkammer, wodurch diese als selektiver Empfänger wirkt. Bei Verwendung von nicht selektiven Strahlungsempfängern werden diesen mit der Meßkomponente gefüllte Selektivierungsküvetten vorgeschaltet.
Fenster aus hauptsächlich im Spektralbereich zwischen 2 und 10 /um durchlässigem Material schließen die im Strahlengang liegenden gasgefüllten Kammern und ELüvetten ab.
Die Bestimmung einer Wasserdampf-Komponente in einem Meßgas stößt jedoch insofern auf Schwierigkeiten, als Wasserdampf infolge seines niedrigen Taupunkts und seiner Neigung zur temperaturabhängigen Anlagerung an Oberflächen relativ instabil ist und als Füllgas einer Empfängerkammer bzw. einer Selektivierungsküvette bei Umgebungstemperatur wenig geeignet ist.
Um auch den H20-Anteil eines Gasgemisches der IR-Analyse zugänglich zu machen, besteht die Aufgabe, ein Ersatzgas zu finden, das in dem bei den Messungen benützten Wellenlängenbereich ähnlich liegende Absorptionsbanden wie Wasserdampf hat, einen hohen Taupunkt aufweist, stabil ist und als Komponente in den wesentlichen industriellen Meßgasen nicht vorkommt.
Eine Lösung der Aufgabe wird darin gesehen, daß in einer Meßeinrichtung der eingangs genannten Art das durch seine Absorption den H20-Anteil eines Meßgases bestimmende Gas Schwefelhexafluorid (SF6) ist.
Zur Erläuterung des Erfindungsprinzips sind in den Figuren 1 und 2 Ausführungsbeispiele von Gasanalysegeräten stark schematisiert dargestellt.
In Figur 1 ist ein Gerät dargestellt, das nach dem Einstrahl-Wechsellicht-Verfahren mit selektivem Empfänger arbeitet. Ein von einer IR-Strahlungsquelle 1 mit Reflektor 2 ausgehender Strahlengang durchquert die mit dem auf seinen 1120-Gehalt zu untersuchenden Meßgas 3 gefüllte Meßküvette 4 und tritt in die Empfängerkammer 5 ein, die als Füllgas 8 reines Schwefelhexafluorid SF6 allein oder in Mischung mit Stickstoff oder einem Edelgas enthält. Die Stirnseiten von Meßküvette 4 und Empfängerkammer 5 sind mit Fenstern 6 aus Calciumfluorid dicht abgeschlossen.
Die Absorption der in die Empfängerkammer 5 eintretenden IR-Strahlungsenergie in ihrem Füllgas 8 führt zu dessen Erwärmung und damit zu einer Druckerhöhung, die die Membran 9 eines Membrankondensators 10 auslenkt. Da die vom Strahler 1 kommende IR-Strahlung mit Hilfe eines umlaufenden Blendenrads 7 periodisch unterbrochen wird, sind die entstehenden Druckschwankungen als elektrisches Jechselsignal an einem Widerstand 11, der in Reihe mit einer Speisequelle 12 an dem Membrankondensator 10 liegt, abgreifbar. Das Wechselsignal wird in einer einen Wechselstromverstärker und einen Gleichrichter enthaltenden Signalverarbeitungsstufe 12 in ein dem Wasserdampfgehalt des Meßgases 3 entsprechendes Meßsignal umgeformt und mit dem Meßinstrument 14 angezeigt.
In entsprechender Weise können auch Infrarot-Gasanalysegeräte in der bekannten Zweistrahl-Ausführung mit Meß-und Vergleichsstrahlengang ausgeführt werden.
Figur 2 zeigt eine andere Geräteausführung mit nichtselektivem Empfänger und negativer Filterung. Der vom Strahler 1 ausgehende IR-Strahlengang tritt durch die vom Meßgas 3 durchströmte Meßküvette 4 und anschließend durch zwei parallel im Strahlengang liegende Selektivierungsküvetten 15 und 15', von denen eine, beispielsweise die Selektivierungsküvette 15, ein Füllgas mit SF6 enthält, während die andere Selektivierungsküvette 15' andere Gaskomponenten des Meßgases 3 oder ein nicht absorbierendes Gas enthält.
Die aus den Selektivierungsküvetten 15 und 15' austretenden Strahlungsenergien treffen auf nichtselektive Strahlungsempfänger in Form von temperaturempfindAichen Widerständen 16 und 16', die in Differenz geschaltet an einer Speisestromquelle 17 liegen. Der durch den Widerstand 16 fließende Strom ist ein in 13 angezeigtes Maß für den Wasserdampfgehalt des Meßgases 3. Mit den Widerständen 18 und 18' ist die Möglichkeit der Einstellung des Nullpunkts und des Verhältnisses der Gesamtabsorptionen von Wasserdampf und von Schwefelhexafluorid in dem durch die Eigenschaften des Strahlers 1 und der Fenster 6 vorgegebenen Wellenlängenbereich angedeutet. Leerseite

Claims

Patentansprüche (4 ) Meßeinrichtung zur Bestimmung des Wasserdampiantei3 in einem Gasgemisch mittels Infrarot-Absorptions-Gasanalyse, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das durch seine Absorption den Wasserdampfanteil bestimmende Gas Schwefelhexafluorid (SF6) ist.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, deren wesentliche Bestandteile Infrarot-Strahler, Meßküvette und eine gasgefüllte Empfängerkammer als selektiver Empfänger sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Füllgas (8) der Empfängerkammer (5) Schwefelhexafluorid enthält.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, im wesentlichen bestehend aus Infrarot-Strahler, Meßküvette, Selektivierungsküvetten und nichtselektiven Strahlungsempfängern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Füllung der einen Selektivierungsküvette (14) Schwefelhexafluorid enthält.