DE2811287A1

DE2811287A1 - Infrarot-gasanalysator

Info

Publication number: DE2811287A1
Application number: DE19782811287
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Kotaka; Tamizo Matsuura; Kaisuke Muraki; Hisao Takahara; Ryo Takahashi
Original assignee: Yokogawa Electric Works Ltd
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1977-03-24
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1978-09-28
Also published as: GB1560613A; CA1079999A; NL7802540A; DE2811287B2; DE2811287C3; US4157470A

Description

Infrarot-Gas analys ator

Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Gasanalysator zur Untersuchung oder Bestimmung der Bestandteile eines Gases unter Ausnutzung der Absorption von Infrarotstrahlung. Insbesondere betrifft die Erfindung einen verbesserten Analysator dieser Art zur Durchführung einer Untersuchung eines eingeführten, eine Interferenzkomponente enthaltenden Probengases.

Es kommt ziemlich häufig vor, daß in einem Probengas eine Interferenzkomponente enthalten ist, deren Absorptionswellenlängenband dasjenige einer Meß- oder Bestimmungskomponente überlappt. Da in einem solchen Fall ein großer Meßfehler auftritt, muß hierfür eine geeignete Kompensation vorgenommen werden. Eines der bei den bisherigen Vorrichtungen dieser Art durchgeführten Verfahren besteht darin, daß die Dichte der Interferenzkomponente getrennt gemessen und dann eine Berechnung zur Ableitung der Dichte der zu bestimmenden Komponente durchgeführt wird. Eine auf der Basis dieses Verfahrens arbeitende Vorrichtung besitzt jedoch unvermeidlich einen komplizierten Gesamtaufbau.

809839/0847

Die Erfindung ist nun im Hinblick auf die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten entwickelt worden. Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines verbesserten Infrarot-Gasanalysators mit einfachem Aufbau, bei dem der Einfluß aufgrund des Vorhandenseins einer Interferenzkomponente ausgeschaltet wird und außerdem die durch Schwankungen der Umgebungstemperatur hervorgerufenen Abweichungen verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Ein spezielles Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein optisches Meßlichtsystem aus einer Probenzelle, einem ersten Filter zur Übertragung hauptsächlich von Infrarotstrahlung eines festen, innerhalb des Absorptionswellenlängenbands einer zu bestimmenden bzw. Meßkomponente liegenden Wellenlängenbands und einer Temperatur-Kompensierzelle besteht, die ein Gas enthält, dessen Absorptionswellenlängenband innerhalb des Übertragungs-Wellenlängenbands des ersten Filters liegt und sich in seinem Spektrum von der Meßkomponente unterscheidet, während ein optisches Bezugslichtsystem eine Interferenz-Kompensierzelle, ein zweites Filter zur Übertragung von Infrarotstrahlung eines Wellenlängenbands, welches den größten Teil des Übertragungswellenbands des ersten Filters einschließt, und eine Interferenzzelle umfaßt, die ein Gas enthält, in welchem eine Meßkomponente einer festen Dichte enthalten ist.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Interferenzzelle unter luftdichter Abdichtung in das eine Ende der Interferenz-Kompensierzelle eingesetzt und so beweglich angeordnet ist, daß die Länge der Interferenz-Kompensierzelle leicht verstellbar ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Detektors, bei dem ein Lichtfühler und ein

809839/084

28 Ί.-;-7

mehrlagiges Interferenzfilter in einen metallenen Block eingebaut sind, dessen Temperatur konstant gehalten wird, so daß der Lichtühler und das mehrlagige Interferenzfilter vor den ungünstigen Einflüssen von Umgebungstemperaturschwankungen geschützt sind.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Infrarot-Gas analysator mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 und 3 Schnittansichten zur Darstellung des Aufbaus einer Interferenz-Kompensierzelle,

Fig. 4 und 5 eine Schnittdarstellung bzw. eine Aufsicht auf einen Detektor,

Fig. 6 ein Schaltbild eines Signalwandler/Temperaturreglers,

Fig. 7 eine graphische Darstellung eines beispielhaften Schwingungsspektrums in Verbindung mit einem Rotationsspektrum und

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Absorptionskennlinie,

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Infrarot-Gasanalysators umfaßt einen Infrarotstrahler und eine mit einem Probengas gefüllte Probenzelle 2, die einen Einlaß 23 und einen Auslaß 24 zum Einleiten bzw. Ableiten des Probengases aufweist. Eine Temperatur-Kompensierzelle 3, die' mit einem Gas gefüllt ist, weist Fenster 31, 32 zur Übertragung von Infrarotstrahlung auf. Das zuletzt genannte Gas be-

809839/0847 ORIG₁NAL INSPECTED

sitzt ein Absorptionswellenlängenband, das teilweise innerhalb des Übertragungswellenlängenbands eines noch zu beschreibenden Filters 74 liegt und sich im Spektrum von einer zu bestimmenden bzv/. Meßkomponente unterscheidet. Da sich Gasmoleküle frei zu drehen vermögen, ist eine Änderung des Schwingungszustands stets von einer Änderung des Rotationszustands begleitet, so daß ein Schwingungs- oder VibrationsSpektrum mit einem RotationsSpektrum erscheint. Aus diesem Grund erscheint gemäß Fig. 5 eine Gruppe von Spektrallinien, die als positiver und negativer Zweig (branch) bezeichnet werden. Das in der Tempera tur-Kompens ie r zelle 3 enthaltene Gas kann von einer Art sein, die bezüglich des Spektrums der Meßkomponente grundsätzlich ähnlich ist, sich von dieser jedoch bezüglich der Gruppe der Spektrallinien unterscheidet. (Falls es sich bei der zu bestimmenden oder Meßkomponente um NO handelt, kann beispielsweise CpH< für das genannte Gas gewählt werden.) In einer Interferenzzelle 4 ist ein Gas enthalten, das eine Meßkomponente mit fester Dichte enthält, während eine Interferenz-Kompensierzelle 5 mit einem Probengas gefüllt ist. Die Interferenzzelle 4 weist Fenster 41, 42 zur Übertragung von Infrarotstrahlung auf, während die Interferenz-Kompensierzelle 5 mit Fenstern 51, 52 zur Übertragung von Infrarotstrahlung und außerdem mit einem Einlaß 53 und einem Auslaß 54 für das Probengas versehen ist. Vorzugsweise ist die Interferenz-Kompensierzelle 5 so ausgebildet, daß sich ihre Länge 1 bei dem noch zu beschreibenden Analysator-Eichvorgang leicht einstellen läßt. Bevorzugte Beispiele für eine solche Konstruktion sind in Fig. 2 und

3 dargestellt. Bei der Interferenz-Kompensierzelle 5 gemäß ~Fig. 2 ist am einen Ende ein Fenster 52 für die Übertragung von Infrarotstrahlung vorgesehen, während das andere Ende als Außenzylinder 55 ausgebildet ist, in den die Interferenzzelle

4 einsetzbar ist. Die Länge 1 der Interferenz-Kompensierzelle

5 ist dabei durch Änderung der Einsetztiefe der Interferenzzelle 4 im Außenzylinder 55 einstellbar und mittels einer Stellschraube 56 feststellbar. Ein in der Nähe des Fensters 42 in

809839/0847 OBlGlNAU INSPECTED

eine in die Außenfläche der Interferenzzelle 4 eingestochene Nut eingesetzter O-Ring 43 verhindert einen Austritt des die Interferenz-Kompensierzelle 5 füllenden Gases. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 besteht der Zylinder dieser Zelle zum Teil aus einem Balgen 57, wobei eine hohle Hülse 58 mittels einer Stellschraube 56 zur Festlegung der Länge 1 der Interferenz-Kompensierzelle 5 gesichert ist. Die Konstruktionen gemäß Fig. 2 und 3 stellen jeweils geeignete Mittel zur Lösung der Erfindungsaufgäbe dar. Gemäß Fig. 1 sind eine Blende 6 sowie die Interferenzzelle 4 und die Interferenz-Kompensierzelle 5 koaxial zueinander angeordnet; dasselbe gilt auch für die Probenzelle 2 und die Temperatur-Kompensierzelle 3. Weiterhin sind ein Detektor 7 und eine Signalwandler/Temperaturreglereinheit 8 vorgesehen. Der Detektor 7 ist derart beim Brennpunkt eines konkaven Reflexionsspiegels 10 angeordnet, daß er das durch die Probenzelle 2, die Interferenz ze He 4 usw. hindurchgetretene Licht intermittierend aufnimmt. Der intermittierende Lichtstrahl wird dadurch gebildet, daß das vom Infrarotstrahler 1 emittierte Licht zunächst durch einen konkaven Reflexionsspiegel 9 zu einem parallelen Lichtbündel geformt wird, das dann einen durch einen Motor 12 in Drehung versetzten Unterbrecher 11 beaufschlagt.

Im folgenden sind der Detektor 7 und die Signalwandler/Temperaturreglereinheit 8 anhand der Fig. 4 bis 6 näher erläutert. Fig. 4 zeigt den Detektor 7 im Schnitt, während ihn Fig. 5 in Aufsicht \eranschaulicht. Gemäß diesen Darstellungen weist ein metallener Block 71 einen konischen Meßlichteinlaß 711 und einen konischen BezugsIichteinleß 712 für den Eintritt der betreffenden Lichtanteile auf. An der Schnittstelle zwischen den Einlassen 711, 712 des Blocks 71 befindet sich eine Lichtfühler-Einbaubohrung 713, und in die Außenfläche des Blocks 71 ist eine Ringnut 714 eingestochen. In die Bohrung des Blocks 71 ist eine Grundplatte 72 unter Befestigung eingesetzt, und auf der Grundplatte 72 ist ein lichtmessendes EIe-

809839/0 8 47 ORIGIN INSPECTED

28 : ',-■■■:7

ment, etwa ein Thermistor-Bolometer, befestigt. Eine Leitung 73 verbindet das Lichtmeßelement 73 mit der Einheit 8. Am metallenen Block 7'1 ist ein mehrlagiges Interferenzfilter 74 angebracht, welches den Meßlichteinlaß 711 verschließt, während der Bezugslichteinlaß 712 durch ein am Block 71 befestigtes mehrlagiges Interferenzfilter 75 verschlossen ist. Die beiden Interferenzfilter sind so angeordnet, daß sie den betreffenden einfallenden Lichtstrahlen unmittelbar zugewandt sind. Der durch die Lichteinlässe 711, 712 und die Bohrung 713 gebildete Raum ist vollkommen luftdicht verschlossen und mit gasförmigem Stickstoff (N₂) gefüllt. Ein in die Ringnut eingesetztes Heizelement 76 dient zum Erwärmen des metallenen Blocks 71. Das Ausgangssignal der Signalwandler/Temperaturreglereinheit S wird dabei über eine Zuleitung 76I an das Heizelement 76 angelegt. Der gesamte Block 71 ist von einer Hülle 77 aus z.B. Bakelitharz umschlossen. Aufgrund der Hülle 77 ist der Block 71 gegenüber der Umgebungstemperatur wirksam abgeschirmt. Weiterhin sind Fenster 771 und 772 für den Heßlichteinlaß 711 bzw. den Bezugslichbeinlaß 712 vorgesehen.

Im Schaltbild der Signalwandler/Temperaturreglereinheit 8 gemäß Fig. 6 kann das mit r, bezeichnete Thermistor-Bolometer 73 als Widerstandselement betrachtet werden, das mit anderen temperaturstabilen Widerstandselementen r1, r2, r3 und einer Gleichstromquelle Eo eine Meßbrücke bildet, welche das vom Unterbrecher 11 zerhackte Meß- und Bezugslicht empfängt. Der Unterschied zwischen der Unabgleichspannung der Meßbrücke und einer voreingestellten Spannung Es wird durch einen rauscharmen Verstärker A1 mit hoher Eingangsimpedanz verstärkt und durch einen Transistor Q1 weiter verstärkt, dessen Ausgangsstrom das Heizelement 76 (Widerstandselement r^) erregt. Gleichzeitig wird die Wechselstromkpmponente des AusgangsStroms allein über einen Kondensator C1 zu einem Verstärker A2 geleitet, der an seiner Ausgangsklemme OUT ein Meßsignal liefert.

B09839/0 84? ORIGINAL INSPECTED

Der vorstehend beschriebene Infrarot-Gasanalysator arbeitet wie folgt: Das zur Signalwandler/Temperaturreglereinheit 8 zu liefernde Ausgangssignal des Detektors77 besteht aus zwei InformationsSignalen, von denen das eins ein Heßsignal für die der Heßkomponente des Probengases äquivalente Größe ist. Dieses Signal wird dadurch erhalten, daß das vom Infrarotstrahler 1 ausgesandte Licht durch den Unterbrecher 11 zerhackt wird und dann über die Probenzelle 2 und die Interferenzzelle 4 in den Detektor 7 eintritt. Das andere Informationssignal ist ein Signal, welches die Temperatur des Thermistor-Bolometers 73 aufgrund der Erwärmung des metallenen Blocks 71 durch das Heizelement 76 angibt. Ersteres gibt Wechselstrom-Snderungen kurzer Periode wieder, während das IeIz tere die Gleichstromänderungen angibt, deren Ansprechen infolge einer großen Zeitkonstante des Heizelements langsam ist. Infolgedessen wird das Ausgangssignal der aus den Widerstandselementen rd, r1, r2, r3 und der Stromquelle Eo bestehenden Meß-

und brücke durch die Gleichstromkomponentevdie dieser überlagerte üfechselstromkomponente gebildet. Der Unterschied zwischen diesem Signal und der voreingestellten Spannung Es wird sowohl durcli den Verstärker A1 als auch durch den Transistor Q1 unter Lieferung eines Ausgangssignals für die Erregung des Heizelements 76 verstärkt, wodurch das Thermistor-Bolometer 73 zur Einhaltung einer Temperatur entsprechend der voreingestellten Spannung Es angesteuert wird. Bei dieser Regelanordnung hat die Wechselstromkomponente keinen ungünstigen Einfluß, weil die Zeitkonstante des Heizelements 76 groß ist, Andererseits wird die überlagerte Wechselstromkomponente des Signals durch den Verstärker A2 zur Lieferung eines Meßsignals weiter verstärkt, dessen Größe durch die physikalischen Eigenschaften des Lichtübertragungswegs bzw. Strahlengangs bestimmt wird. Dieser Faktor wird wegen seiner" Beziehung zum grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch näher erläutert werden.

8098 39/0 84 7 ORiGINALIMSPECTED

Beim Analysator mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 sei vorausgesetzt, daß das zu untersuchende Gas eine Heßkomponente und eine Interferenzkomponente mit der in Fig. 8 graphisch dargestellten Absorptionsfähigkeit besitzt, wobei in dieser Darstellung eine Gruppe von Spektrallinien weggelassen ist. Hierbei sei angenommen, daß das Filter 74 ein Wellenlängenband A (Fig. 8) und das Filter 75 ein Wellenlängenband B für die betreffende Charakteristik besitzt. Wenn sich der Unterbrecher 11 zunächst gemäß Fig. 1 an der Seite der Interferenzzelle 4 befindet, pflanzt sich das vom Infrarotstrahler 1 ausgestrahlte Licht über einen Strahlengang fort, der durch den konkaven Reflexionsspiegel 9, die Temperatur-Kompensierzelle 3, die Probenzelle 2, den konkaven Reflexionsspiegel 10, das Filter 74 und das Thermistor-Bolometer 73 gebildet wird. Infolgedessen läßt sich die am Thermistor-Bolometer 73 eintreffende Lichtmenge Lm durch folgende Gleichung ausdrücken:

Lm = Lom - (Lxm + Lim + Ltm) (1)

Lom = Menge des am Thermistor-Bolometer 73 nach dem Durchgang durch die Probenzelle 2, die Temperatur-Kompensierzelle 3 und das Filter 74 ankommenden Lichts, vinter der Voraussetzung, daß die beiden Zellen ein Gas enthalten, das kein Absorptionswellenlängenband innerhalb des Bands A besitzt,

Lxm = Verringerung der Lichtmenge Lom aufgrund der tatsächlich in der Probenzelle 2 enthaltenen Meßkomponente ,

Lim = Verringerung der Lichtmenge Lom aufgrund der tatsächlich in der Probenzelle vorhandenen Interferenzkomponente und

809839/084 7 ORIGINAL JNSPECTED

_ 12 - *-^ü ·

Ltm = Verringerung der Lichtmenge Lom aufgrund des tatsächlich in der Probenzelle 2 vorhandenen Gases

bedeuten.

Wenn sich der Unterbrecher 11 um 180° aus der Stellung gemäß Fig. 1 heraus verdreht, pflanzt sich das vom Infrarotstrahler emittierte Infrarotlicht über einen Strahlengang fort, der durch den konkaven Reflexionsspiegel 9, die Blende 13, die Interferenz ze He 4, die Interferenz-Kompensierzelle 5» den konkaven Reflexionsspiegel 10, das Filter 75 und das Thermistor-Bolometer 73 gebildet wird. Die am Thermistor-Bolometer ankommende Lichtmenge Lr läßt sich daher durch folgende Gleichung ausdrücken:

Lr = Lor - (Lxr + Lir + Ltr) ..... (2) worin

Lor = Menge des am Thermistor-Bolometer 73 nach dem

Durchgang durch die Interferenzzelle 4, die Interferenz-Kompensierzelle 5 und das Filter 75 ankommenden Lichts, unter der Voraussetzung, daß diese beiden Zellen ein Gas enthalten, das kein innerhalb des Bands B liegendes Absorptionswellenlängenband besitzt,

Lxr = Verringerung der Lichtmenge Lor aufgrund einer tatsächlich in der Interferenz-Kompensierzelle 5 enthaltenen Meßkomponente,

Lir = Verringerung der Lichtmenge Lor aufgrund der tatsächlich in der Interferenz-Kompensierzelle 5 enthaltenen Interferenzkomponente und

809839/08*7 original inspected

28 ! '■ . ^:1 - 13 -

Ltr = Verringerung der Lichtmenge Lor aufgrund des

tatsächlich in der Interferenzzelle 4 enthaltenen Gases

bedeuten.

Anhand der obigen Gleichungen (1) und (2) läßt sich die Differenz AL zwischen den Mengen des am Thermistor-Bolometer 73 ankommenden Lichts wie folgt ableiten:

^L = Lm - Lr = Lo - Lx - Li - Lt (3)

Lo = Lom - Lor
Lx = Lxm - Lxr
Li = Lim - Lir
Lt = Ltm - Ltr

bedeuten.

Dabei entspricht Lx der Größe, welche die Meßkomponentendic.Ute im Probengas angibt, und AL ist die Größe, entsprechend der Ausgangsamplitude (Wechselstromkomponente) des Detektors 7, des durch den Verstärker A2 über den Kondensator C1 der Signalwandler/Temperaturreglereinheit 8 verstärkten Signals.

Im folgenden ist die Art der Eichung bzw. des Abgleichs des erfindungsgemäßen Gasanalysators beschrieben. Die Länge der Temperatur-Kompensierzelle 3, die zur Vermeidung eines sich aus der zusätzlichen Anordnung der Interferenzzelle 4 ergebenden Temperaturfehlers vorgesehen ist, sowie die Dichte des darin eingeschlossenen Gases v/erden so eingestellt, daß die Änderung von Ltm gleich der durch Temperaturschwankung bedingten Änderung von Ltr wird. Da das Gas in der Interferenzzelle 4 und in der Temperatur-Kompensierzelle 3 unverändert bleibt, wird die Größe Lt durch diese Einstellung, unabhängig

«09839/0 847 ORIGINAL INSPECTED

- 14 - 2

von der Temperaturschwankung, auf einem festen "Wert Ca gehalten. Die Eichung bzw. der Abgleich zur Ausschaltung des Einflusses der Interferenzkomponente im Frobengas auf das Ausgangssignal erfolgt auf die im folgenden beschriebene ¥eise. Zunächst wird ein Gas, wie Stickstoff, ohne Infrarotabsorptionsvermögen als Probengas zugeführt, und die Blende 6 wird so eingestellt, daß die Amplitude der auf den Detektor 7 fallenden Lichtmenge der Größe Null oder einer festen Größe Cb entspricht. (Da der entsprechende Einstellbereich, nicht weit ist, besteht keine Schwierigkeit dahingehend, daß Lt durch Temperaturschwankung verändert wird.) Mit dieser Einstellung wird also Lo - Lt = 0 oder Lo - Lt = Cb durchgeführt. Sodann wird ein Gas, das eine Interferenzkomponente, aber keine zu bestimmende bzw. Heßkomponente enthält, als Probengas zugeführt, und die Länge 1 der Interferenz-Kompensierzelle 5 wird so eingestellt, daß die Amplitude der auf den Detektor 7 fallenden Lichtmenge die Größe Hull oder eine feste Größe Cb erreicht. Hit dieser Einstellung wird also Li = O durchgeführt. Die Differenz &L nach dieser Eichung wird ausgedrückt als

&L = Lx oder Cb + Lx (4)

Wenn daher die Dichte der im Probengas enthaltenen Interferenzkomponente variiert wird, kann aus der Ausgangsamplitude des Detektors 7 genau die Größe Lx abgeleitet werden, welche der Dichte der Meßkomponente proportional ist. Da zudem der Einfluß von Temperaturschwankung auf die Interferenz ze He 4 aufgrund der Anordnung der Temperatur-Kompensierzelle 3 ausgeschaltet ist, besteht keine Notwendigkeit dafür, die Interferenzzelle 4 und andere Bauteile in einem thermostatgesteuerten Ofen anzuordnen. Da außerdem die Filter 74, 75 am Detektor 7 im Kondensorteil angebracht sind, können die Filter 74, 75 mit kleineren Abmessungen gewählt werden, und die Temperaturregelung für den Detektor 7 und die Filter 74, 75 läßt sich ohne weiteres gleichzeitig durchführen. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform bietet damit den Vorteil, daß bei ihr kein thermostatgesteuerter Ofen nötig ist.

- . „ . 809839/0847

ORIGINAL INSPECTED

Obgleich vorstehend nur ein spezielles Beispiel für die Anordnung der verschiedenen Zellen usw. beschrieben ist, sind mit anderen Anordnungen selbstverständlich gleichwertige Wirkungen erzielbar. Das Filter mit dem Wellenlängenband B, welches das gesamte Wellenlängenband A des Meßlichtfilters umfaßt, ist an der Bezugslichtseite angeordnet. Dieselbe Wirkung wird jedoch auch dann erreicht, wenn sich die beiden Wellenlängenbänder jeweils zum größten Teil überlappen. Die Anordnung der Blende usw. an der Seite der Probenzelle wird durch entsprechende Wahl der Wellenlängenbänder A und B ermöglicht. Darüber hinaus kann auch das als Lichtfühler benutzte, beheizte Thermistor-Bolometer durch entsprechende andere Elemente ersetzt werden, beispielsweise durch eine photoleitende Zelle (TlS, PbS, CdS usw.), wobei der Aufbau so abgewandelt sein kann, daß dieses Element gekühlt wird. Eine dafür verfügbare Kühleinrichtung ist ein mit einem Peltiereffekt-Element ausgerüsteter Tieftemperatur-Stabilisator.

Mit der vorstehend offenbarten Erfindung kann also ein verbesserter Infrarot-Gasanalysator mit einfachem Aufbau realisiert werden, welcher den Einfluß einer Interferenzkomponente automatisch auszuschalten vermag.

809839/0847 _0RlGiNAL INSPECTED

Claims

Henkel, Kern, Feiler £r Hänz&l Patentanwälte

2811237

• · Tr , T^ Möhlstraße37

Yokogawa ilecrric Works, Ltd. D-8000 München 80

Tokio, Japan Tel.:089/982085-87

■ Telex: 05 29 802 hnkl d

Telegramme: ellipsoid

15. K ".η 1378

Patentansprüche

liifrarot-Gasanalysator, gekennzeichnet durch eine mit einem Probengas gefüllte Probenzelle (2), durch ein erstes Filter (74), welches hauptsächlich Infrarotstrahlung eines festen, innerhalb des Absorptionswellenlängenbands einer zu bestimmenden bzw. Keßkomponente liegenden Wellenlängenbands überträgt bzw. durchläßt, durch eine Temperatur-Kompensierzelle (3), die mit einem Gas gefüllt ist, dessen Absorptionswellenlängenband zum Teil innerhalb des Übertragungs-Wellenlängenbands des ersten Filters liegt und sica bezüglich des Spektrums von der Heßkomponente unterscheidet, durch eine Interferenzzelle (4), die ein Gas einschließt, das eine Meßkomponente einer fest gegebenen Dichte enthält, durch eine mit dem Probengas gefüllte Interferenz-Kompensierzelle (5), durch ein zweites Filter (75) zur Übertragung von Infrarotstrahlung eines Wellenlängenbands, welches den größten Teil des Übertragungs-Wellenlängenbands des ersten Filters einschließt, durch eine Infrarotstrahlungsquelle (1) zur Abgabe von Infrarotstrahlung und durch einen auf die empfangene Lichtmenge ansprechenden Lichtfühler (73), wobei ein optisches I-Ießlic.itsystem so ausgebildet ist, daß das von der Infrarot-

809839/0847 _rn

ORtGSHAL INSPECTED

strahlungsquelle emittierte Licht nach dem Durchgang durch die Probenzelle, die Temperatur-Kompensierzelle und das erste Filter zum Teil am Lichtfühler ankommt, während ein optisches Bezugslichtsystem so ausgebildet ist, daß der andere Teil des von der Infrarotstrahlungsquelle emittierten Lichts nach dem Durchgang durch die Interferenzzelle, die Interferenz-Kompensierzelle und das zweite Filter auf den Lichtfühler auftrifft.
2. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am einen Ende der Interferenz-Kompensierzelle ein Fenster zum Durchlassen von Infrarotstrahlung ausgebildet ist und daß die Interferenzzelle unter luftdichter Abdichtung in das andere Ende der Interferenz-Kompensierzelle derart eingesetzt ist, daß sie zur Veränderung der Länge der zuletzt genannten Zelle in Einsetzrichtung verschiebbar ist.
3. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor mit einem Ketallblock vorgesehen ist, in welchem zwei Lichteinlässe in zwei einander schneidenden Richtungen ausgebildet sind, daß ein Lichtfühler am Schnittpunkt der beiden Lichteinlässe angeordnet ist, daß die beiden Filter derart am Metallblock angebracht sind, daß sie die betreffenden Lichteinlässe verschließen, und daß eine Temperaturregeleinrichtung vorgesehen ist, durch welche der I'Ietallblock auf einer festen Temperatur haltbar ist.
4. Gasanalysator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichteinlässe jeweils konisch ausgebildet sind.
5. Gasanalysator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heßlicht in den ersten und das Bezugslicht mit dem ließlicht abwechselnd in den zv/eiten Lichteinlaß einfällt, um entsprechende Lichtfühler-Ausgangssignale zu erhalten, deren

ORSGiNAL INSPECTED 809839/0847 ^0Rl

_ 3 _ 281 ί>B

Wechselstromkomponence als Heßsignal benutzbar ist, während das aus einander überlagerten '.,'echselstrora- und GIe icjiE tromkomponen ten bestehende Signal als Eingangssignal zur Temperaturregeleinrichtung geleitet wird.

Β09Β39/Π8Λ7

OWQINAL INSPECTED