DE2811287C3 - Infrarot-Gasanalysator - Google Patents
Infrarot-GasanalysatorInfo
- Publication number
- DE2811287C3 DE2811287C3 DE2811287A DE2811287A DE2811287C3 DE 2811287 C3 DE2811287 C3 DE 2811287C3 DE 2811287 A DE2811287 A DE 2811287A DE 2811287 A DE2811287 A DE 2811287A DE 2811287 C3 DE2811287 C3 DE 2811287C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gas
- cell
- component
- light
- infrared
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 45
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000001845 vibrational spectrum Methods 0.000 description 2
- 229920001342 Bakelite® Polymers 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000004637 bakelite Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
Description
dadurch gekennzeichnet, daß
j) die erste Filterzelle (3) mit einem Gas gefüllt ist, das innerhalb desselben Spektraibereichs wie
die nachzuweisende Komponente ein bezüglich der Spektraliinien unterschiedliches Absorptionsspektrum
aufweist,
k) im Wege des ersten Teilstrahlenbündels hinter der ersten Küvette (2) ein erstes Infrarotfilter
(74) mit einem innerhalb des Absorptionsspektrums der nachzuweisenden Komponente liegenden
Durchlaßbereich vorgesehen ist,
I) im Wege des anderen Teilstrahlenbündels hinter der zweiten Küvette (5) ein zweites Infrarotfilter
(75) mit einem den Durchlaßbereich des ersten Infrarotfilter zu einem großen Teil
überlappenden Durchlaßbereich vorgesehen ist. und
m) die Lange der zweiten Küvette (5) einstellbar ist.
2. Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Filterzelle (4)
und die zweite Küvette (5) rohrförmig ausgebildet sind* daß die zweite Filterzelle (4) in der zweiten
Küvette (5) koaxial verschieblich angeordnet ist, und daß zwischen der Außenwand der zweiten Filterzelle
(4) und der Innenwand der zweiten Küvette (5) eine letztere gasdicht abschließende Abdichtung (4.3)
vorgesehen ist.
Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Gasanalysator mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten
Merkmalen.
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
to 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.
!5 Eine auf der Basis dieses Verfahrens arbeitende
Vorrichtung besitzt jedoch unvermeidlich einen komplizierten Gesamtaufbau.
Bei einem bekannten Infrarot-Gasanalysator der eingangs genannten Art (vgl. DE-OS 24 05 317) wird zur
Steigerung der Meßempfindlichkeit auch bei sehr geringen Gaskonzentrationen die zu messende Gaskomponente
mit Unterdruck in eine Selektierungsküvette eingeführt. Damit werden aber Einflüsse von
Temperaturschwankungen sowie von störenden spektralen Interferenzen nicht ausreichend ausgeschlossen.
In der »Zeitschrift für angewand-ie Physik«, Heft 12/1954, Seiten 563 bis 576 ist ein Spektralphotometer
beschrieben, bei dem von einer Lichtquelle ausgehend ein Strahlenbündel über Umlenkspiegel einerseits als
Meßstrahlengang durch eine Analysenkammer und andererseits als Vergleichsstrahlengang in eine Vergleichskammer
gelangt. Die Strahlung wird periodisch durch eine Unterbrecherscheibe unterbrochen, um übliches
Wechsellicht zu erzeugen. Beide Strahlengänge werden wieder vereinigt und durch ein Prisma in einzelne
Wellenlängen zerlegt, deren Intensitäten nacheinander von einem Empfänger gemessen werden.
Weiterhin ist in der GB-PS6 45 575 ein Infrarot-Gasanalysator
beschrieben, bei dem eV.i langes Rohr und ein weiteres Rohr vorgesehen sind, das in drei Rohre von
unterschiedlicher Länge unterteilt ist. Fenster im erstgenannten langen Rohr und in einem der drei Teilrohre
empfangen die Strahlung von Heizeinrichtungen über eine perforierte Scheibe.
Von den Heizeinrichtungen aus gesehen hinter den Rohren liegende Kammern sind voneinander durch eine
Membran und eine perforierte Metallplatte getrennt. Aus der Schwingung dieser Membran wird das Vorhandensein
einer bestimmten Komponente geschlossen.
Bei beiden vorgenannten Einrichtungen wird jedoch der Einfluß der Interferenzkomponente nicht durch eine
Änderung der Länge der vom zu untersuchenden Gas durchströmten Zelle im zweiten Strahlengang kompensiert.
Die bekannten Einrichtungen sind somit sowohl hinsichtlich ihrer Konstruktion als auch hinsichtlich ihrer
Funktion vom beanspruchten Infrarot-Gasanalysator grundsätzlich verschieden.
Schließlich ist durch die DE-PS 10 82 433 eine Anordnung
zur Eichung von Gasanalysegeräten, die auf dem Prinzip der Absorption infraroter Strahlung beruhen,
bekannt. In dem hierzu verwendeten Zweistrahlgerät ist eine Blende zur Symmetrierung der beiden Strahlengänge
vorgesehen. Der Abgleich erfolgt dabei bei nicht mit dem absorbierenden Meßgas gefüllten Maßkammern.
Mit Ausnahme der zur Symmetrierung verwendeten Blende sind jedoch keine Übereinstimmungen mit
dem erfindungsgemäßen Infrarot-Gasanalysator festzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Infrarot-Gasanalysators mit einfachem
Aufbau, bei dem der Einfluß auf Grund des Vorhandenseins
einer Interferenzkomponente ausgeschaltet wird und außerdem die durch Schwankungen der Umgebungstemperatur
hervorgerufenen Abweichungen verringert werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst
Eine Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des ι ο Patentanspruchs 2.
!m folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus des
Infrarot-Gasanalysators,
Fig.2 und 3 Schnittansichten zur Darstellung des Aufbaus einer Interferenz-Kompensierzelle,
Fig.4 und 5 eine Schnittdarstellung bzw. eine
Aufsicht auf einen Detektor,
F i g. 6 ein Schaltbild eines Signalwandler/Temperaturreglers,
F i g. 7 eine graphische Darstellung eines beispielhaften Schwingungsspektrums in Verbindung mit einem
Rotationsspektrum und
F i g. 8 eine graphische Darstellung der Absorptionskennlinie.
Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform des Infrarot-Gasanalysators umfaßt einen Infrarotstrahler 1
und eine mit einem Probengas gefüllte Meßzelle 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 besitzt ein
Absorptionswellenlängenband, das teilweise innerhalb des Übertragungswellenlängenbands eines noch zu
beschreibenden Filters 74 liegt und sich im Spektrum von einer 7\\ bestimmenden bzw. Meßkomponente
unterscheidet. Da sich Gasmoleküle frei zu drehen vermögen, ist eine Änderung des Schwingungszustands
stets von einer Änderung des Rotationszustandes begieitet,sodaßeinSchwingungs-oder
Vibrationsspektrum mit einem Rotationsspektrum erscheint. Aus diesem Grand erscheint gemäß F i g. 7 eine Gruppe von Spektrallinien,
die als positiver und negativer Zweig bezeichnet werden. Das in der Temperatur-Kompensierzelle 3
enthaltene Gas kann von einer Art sein, die bezüglich des Spektrums der Nießkomponente grundsätzlich
ähnlich ist, sich von dieser jedoch bezüglich der Gruppe der Spektrnllinien unterscheidet. (Falls es sich bei der zu
bestimmenden oder Meßkomponente um NO handelt, kann beispielsweise C2H4 für das genannte Gas gewählt
werden.) In einer Tilterzeile 4 ist die Meßkomponente mit fester Dichte enthalten, während eine Interferenz-Kompensierzeüe
5 mit dem Probengas gefüllt ist. Die Filterzelle 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
verseilen ist. Vorzugsweise ist die Interferenz-Kompensierzeile 5 so ausgebildet, daß sich ihre Länge /bei dem
noch zu beschreibenden Analysator-Eichvorgang leicht einstellen läßt. Bevorzugte Beispiele für eine solche
Konstruktion sind in F: g. 2 und 3 dargestellt. Bei der
Interferenz-Kompensierzelle 5 gemäß F i g. 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
Filterzelle 4 einsetzbar ist Die Länge I der Interferenz-Kompensierzelle
5 ist dabei durch Änderung der Einsetztiefe der Filterzelle 4. im Außenzylinder 55
einstellbar und mittels einer Stellschraube 56 feststellbar. Ein in der Nähe des Fensters 42 in eine in die
Außenfläche der Filterzelle 4 eingestochene Nut eingesetzter O-Ring 43 verhindert einen Austritt des die
Interferenz-Kompensierzelle 5 füllenden Gases. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 besteht der Zylinder
dieser Zelle zum Teil aus einem Balgen 57, wobei eine Hülse 58 mittels einer Stellschraube 56 zur Festlegung
der Länge / der Interferenz-Kompensierzelle 5 gesichert ist Die Konstruktionen gemäß F i g. 2 und 3 sind
gleichermaßen zur Veränderung der Länge der Zelle 5 geeignet Gemäß F i g. 1 sind eine Blende 6 sowie die
Filterzelle 4 und die Interferenz-Kompensierzelle 5 koaxial zueinander angeordnet; dasselbe gilt auch für
die Meßzelle 2 und die Temperatur V-ompensierzelle 3.
Weiterhin sind ein Detektor 7 und ein?, Signaiwandler/Temperaturreglereinheit
8 vorgesehen. Der Detektor 7 ist derart beim Brennpunkt eines konkaven Reflexionsspiegels 10 angeordnet, daß er das durch die
Meßzei's 2, die Filterzelle 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 ejiem 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 an Hand der
F i g. 4 bis 6 näher erläutert. F i g. 4 zeigt den Detektor 7 im Schnitt, während ihn F i g. 5 in Aufsicht veranschaulicht.
Gemäß diesen Darstellungen weist ein metallener Block 71 einen konischen Meßlichteinlaß 711 und einen
konischen Bezugslichteinlaß 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 Bohrung 713 des Blocks 71 ist eine
Grundplatte 72 unter Befestigung eingesetzt, und auf der Grundplatte 72 ist ein lichtmessendes Element, etwa
ein Thermistor-Bolometer, befestigt. Eine Leitung 731 verbindet das Lichtmeßelement 73 mit der Einheit 8. Am
metallenen Block 71 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 gasförmig»m Stickstoff (N2) gefüllt. Ein in die
Ringnut 714 eingesetztes Heizelement 76 dient zum Erwärmen des metallenen Blocks 71. Das Ausgangssignal
der Signalwandler/Tempeiaturre^lereiiiheit 8
wird dabei über eine Zuleitung 761 an das Heizelement
76 angelegt. Der gesamte Block 71 ist von einer Hülle 77 aus z. B. Bakelitharz umschlossen. Auf Grund der Hülle
77 ist der Block 71 gegenüber der Umgebungstemperatur wirksam abgeschirmt. Weiterhin sind Fenster 771
und 772 für den Meßlichteinlaß 711 bzw. den Bezugslichteinlaß 712 vorgesehen.
Im Schaltbild der Signalwandler/Temperaturreglereinheit
8 gemäß F i g. 6 kann das mit r</ bezeichnete Thermistor-Bolometer 73 als Widerstandselement betrachtet
werden, das mit anderen temperaturstabilen Widerstandselementen rl, r2, r3 und einer Gleichstromquelle
Eo eine Meßbrücke bildet, welche das vom Unterbrecher 11 zerhackte Meß- und Bezugslicht
empfängt Der Unterschied zwischen der Ausgangsspannung der Meßbrücke und einer voreingestellten
Spannung Es wird durch einen rauscharmen Verstärker A 1 mit hoher Eingangsimpedanz verstärkt und durch
einen Transistor Q1 weiter verstärkt, dessen Ausgangsstrom das Heizelement 76 (Widerstandselement rh)
erregt Gleichzeitig wird die Wechsclstromkomponente des Ausgangsstroms allein über einen Kondensator C1
zu einem Verstärker A 2 geleitet, der an seiner Ausgangsklemme AUS ein Meßsignal liefert Der
vorstehend beschriebene !nfrarot-Gas?>nalysator arbeitet
wie folgt: Das zur Signalwandler/Temperaturreglereinheit 8 zu liefernde Ausgangssignal des Detektors 7
besteht aus zwei Informationssignalen, von denen das eine ein Meßsignal für die der Meßkomponente 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 Meßzelle 2 und die Filterzelle 4
in den Detektor 7 eintritt. Das andere Informationssigna! ist ein Signal, welches die Temperatur des
Thermistor-Bolometers 73 auf Grund der Erwärmung des metallenen Blocks 71 durch das Heizelement 76
angibt. Ersteres Signal gibt Wechselstrom-Änderungen kurzer Periode wieder, während das letztere Signal die
Gleichstromänderungen angibt deren Ansprechen infolge einer großen Zeitkonstante des Heizelements
langsam ist Infolgedessen wird das Ausgangssignal der aus den Widerstandselementen rd. rl, r2, r3 und der
Stromquelle Eo bestehenden Meßbrücke durch die Gleichstromkomponente und die dieser überlagerte
Wechselstromkomponente gebildet. Der Unterschied zwischen diesem Signal und der voreingestellten
Spannung Es wird sowohl durch den Verstärker A 1 als auch durch den Transistor Ql 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 Vvechseistromkomponente des Signals
durch den Verstärker Λ 2 zur Lieferung eines Meßsignals weiter verstärkt dessen Größe durch die
physikalischen Eigenschaften des Lichtübertragungswegs bzw. Strahlengangs bestimmt wird. Dieser
Sachverhalt wird wegen seiner Beziehung zum grundsätzlichen Aufbau des Gasanalysators noch näher
erläutert werden.
Beim Analysator mit dem Aufbau gemäß F i g. 1 sei vorausgesetzt daß das zu untersuchende Gas eine
Meßkomponente und eine Interferenzkomponente mit der in F i g. 8 graphisch dargestellten Absorptionsfähigkeit
besitzt wobei in dieser Darstellung eine als positiver und negativer Zweig bezeichnete und in F i g. 7
dargestellte, auf Rotationen der Gasmoieküle beruhende Gruppe von Spektrallinien weggelassen ist Hierbei
sei angenommen, daß das Filter 74 ein Wellenlängenband A (F i g. 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 Filterzelle 4 befindet, pflanzt sich das von Infrarotstrahler 1 ausgestrahlte Licht über einen
Strahlengang fort, der durch den konkaven Reflexionsspiegel 9, die Temperatur-Kompensierzelle 3, die
Meßzelle 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)
worin
Lom -
Lxm =■
Lim
Ltm
Menge des am Thermistor-Bolometer 73 nach dem Durchgang durch die Meßzelle 2, die
Temperatur-Kompensierzelle 3 und das Filter 74 ankommenden Lichts, unter der Voraussetzung, daß die beiden Zeiien ein Gas enthalten,
das kein Absorptionswellenlängenband innerhalb des Bands A besitzt,
Verringerung der Lichtmenge Lom auf Grund der tatsächlich in der Meßzelle 2 enthaltenen Meßkomponente,
Verringerung der Lichtmenge Lom auf Grund der tatsächlich in der Meßzelle 2 enthaltenen Meßkomponente,
Verringerung der Lichtmenge Lom auf Grund der tatsächlich in der Meßzelle 2 vorhandenen
Interferenzkomponente und
Verringerung der Lichtmenge Lom auf Grund des tatsächlich in der Zelle 3 vorhandenen Gases
Verringerung der Lichtmenge Lom auf Grund des tatsächlich in der Zelle 3 vorhandenen Gases
bedeuten.
Wenn sich der Unterbrecher 11 um 180° aus der
Stellung gemäß F i g. 1 heraus verdreht, pflanzt sich das
vom Inrarotstrahler 1 emittierte Infrarotlicht über einen Strahlengang fort, der durch den konkaven Reflexionsspiegel
9, die Blends 6, die Filterzelle 4, die Interferenz-Kompensierzelle 5, den konkaven Reflexionsspiegel
10, das Filter 75 und das Thermi-
stor-Bolometer 73 gebildet wird. Die am Thermistor-Bolometer
73 ankommende Lichtmenge Lr läßt sich daher durch folgende Gleichung ausdrücken:
Lr = Lor - (Lxr + Lir + Ltr)
worin
worin
Lor = Menge des am Thermistor-Bolometer 73 nach dem Durchgang durch die Filter 4, die
Interferenz-Kompensierzelle 5 und das Filter 75 ankommenden Lichts, unter der Voraussetzung,
daß diese beiden Zellen .in Gas enthalten, das kein innerhalb des Bands B
Hegendes Absorptionswellenlängenband besitzt,
Lxr = Verringerung der Lichtmenge Lor auf Grund einer tatsächlich in der Interferenz-Kompensierstelle
5 enthaltenen Meßkomponente,
LJr = Verringerung der Lichtmenge Lor auf Grund
der tatsächlich in der Interferenz-Kompensierzelle 5 enthaltenen Interferenzkomponente
und
Ltr = Verringerung der Lichtmenge Lor auf Grund des tatsächlich in der Filterzelle 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 Lichtes wie folgt ab- ;
leiten:
JL= Lm- Lr= Lo- Lx- Li— Lt
(3)
worin
Lo
Li
Lt
= Lorn— Lor
= Lx m— Lx r
= Lim— Lir = Ltm—Ltr
= Lim— Lir = Ltm—Ltr
bedeuten.
Dabei entspricht Lx der Gröüe, welche die Meßkomponentendichte
im Probengas angibt, und Δ L ist die Größe, entsprechend der Ausgangsamplitude (Wechselstromkomponente)
des Detektors 7, des durch den Verstärker /12 über den Kondensator Cl der
Signalwandler/Temperaturreglereinheit 8 verstärkten
Im folgenden ist die Art der Eichung bzw. des Abgleichs des Gasanalysators beschrieben. Die Länge
der Temperatur-Kompensierzelle 3, die zur Vermeidung eines sich aus der zusätzlichen Anordnung der
Filterzelle 4 ergebenden Temperaturfehlers vorgesehen ist, sowie die Dichte des darin eingeschlossenen Gases
werden so eingestellt, daß die Änderung von Ltm gleich der durch Temperaturschwankung bedingten Änderung
von Ltr wird. Da das Gas in der Filterzelle 4 und in der Temperatur-Kompensierzelle 3 unverändert bleibt,
wird die Größe Lt durch diese Einstellung, unabhängig von .'er Temperaturschwankung, auf einem festen Wert
Ca gehalten. Die Eichung bzw. der Abgleich zur Ausschaltung des Einflusses der Interferenzkomponente
im Probengas auf das Ausgangssignal erfolgt auf die im folgenden beschriebene Weise. 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. Meßkomponente enthält,
als Probengas zugeführt, und die Länge / der Interferenz-Kompensierzelle 5 wird so eingestellt, daß
die Amplitude der auf den Detektor 7 fallenden Lichtmenge die Größe Null oder eine feste Größe Cb
erreicht. Mit dieser Einstellung wird also Li = 0 durchgeführt. Die Differenz AL nach dieser Eichung
wird ausgedrückt als
AL = Zjfoder 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 Filterzelle 4 auf Grund
der Anordnung der Temperatur-Kompensierzelle 3 ausgeschaltet ist, besteht keine Notwendigkeit dafür, die
Filterzelle 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.
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
ίο überlappen. Die Anordnung der Blende an der Seite der
Probenzelle wird durch entsprechende Wahl der Wellenlängenbänder A und Bermöglicht.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Infrarot-Gasanalysator zum Nachweis einer Komponente in einem spektral interferierende Bestandteile
enthaltenden Gasgemisch mit
a) einer Infrarot-Strahlungsquellenanordnung zur Erzeugung zweier getrennter Teilstrahlenbündel
b) einer rotierenden Blendenscheibe zur Unterbrechung der beiden Teilstrahlenbündei,
c) einer von dem einen Teilstrahlenbündel durchsetzten
und von dem Gasgemisch durchströmten ersten Küvette,
d) einer vor der ersten Küvette im Wege des einen Teilstrahlenbündels angeordneten gasgefüllten
ersten Filterzelle,
e) einer von dem anderen Teilstrahlenbündel durchsetzten und ebenfalls von dem Gasgemisch
durchströmten zweiten Küvette,
f) einer vor der zweiten Küvette im Wege des anderen Teilstrahlenbündels angeordneten
zweiten Filterzelle, die mit einer vorgegebenen Konzentration der nachzuweisenden Komponente
gefüllt ist.
g) einem von den durch die beiden Küvetten getretenen Teilstrahlenbündeln beaufschlagten
Infrarot-Detektor, sowie
h) einer von dem Infrarot-Detektor gespeisten
Anzeigeeinrichtung, wobei
i) in einem der beiden "i eilstrahlenbündel eine verstellbare Blende i».igeordnet ist,
i) in einem der beiden "i eilstrahlenbündel eine verstellbare Blende i».igeordnet ist,
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3243277A JPS53118085A (en) | 1977-03-24 | 1977-03-24 | Infrared gas analyzer |
JP3676777U JPS5624917Y2 (de) | 1977-03-25 | 1977-03-25 | |
JP13909577A JPS5472092A (en) | 1977-11-18 | 1977-11-18 | Infrared ray gas analytical apparatus |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2811287A1 DE2811287A1 (de) | 1978-09-28 |
DE2811287B2 DE2811287B2 (de) | 1981-02-05 |
DE2811287C3 true DE2811287C3 (de) | 1984-07-26 |
Family
ID=27287694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2811287A Expired DE2811287C3 (de) | 1977-03-24 | 1978-03-15 | Infrarot-Gasanalysator |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4157470A (de) |
CA (1) | CA1079999A (de) |
DE (1) | DE2811287C3 (de) |
GB (1) | GB1560613A (de) |
NL (1) | NL7802540A (de) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2748089A1 (de) * | 1977-10-27 | 1979-05-03 | Hartmann & Braun Ag | Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator |
US4288693A (en) * | 1978-06-22 | 1981-09-08 | Hartmann & Braun Aktiengesellschaft | Nondispersive infrared gas analyzer |
FI56902C (fi) * | 1978-09-01 | 1980-04-10 | Instrumentarium Oy | Gasanalysator |
US4320297A (en) * | 1979-11-29 | 1982-03-16 | Beckman Instruments, Inc. | Split detector |
DE2952464C2 (de) * | 1979-12-27 | 1986-03-27 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator |
US4394575A (en) * | 1980-06-30 | 1983-07-19 | Ophir Corporation | Apparatus for measuring vapor density, gas temperature, and saturation ratio |
US4370553A (en) * | 1980-07-02 | 1983-01-25 | Sensors, Inc. | Contaminated sample gas analyzer and gas cell therefor |
JPS57179719A (en) * | 1981-04-30 | 1982-11-05 | Shimadzu Corp | Spectrophotometer |
US4520265A (en) * | 1983-09-06 | 1985-05-28 | Southern California Gas Co. | Method and apparatus for accurate remote monitoring of gases |
USRE33493E (en) * | 1985-08-21 | 1990-12-18 | General Motors Corporation | Method and apparatus for measuring stable isotopes |
US4684805A (en) * | 1985-08-21 | 1987-08-04 | General Motors Corporation | Method and apparatus for measuring stable isotopes |
JPH0619327B2 (ja) * | 1988-03-10 | 1994-03-16 | 三洋電機株式会社 | 赤外線ガス濃度計 |
NL9201915A (nl) * | 1992-11-03 | 1994-06-01 | Tno | Inrichting en werkwijze voor het roken van consumptieprodukten. |
US5464983A (en) * | 1994-04-05 | 1995-11-07 | Industrial Scientific Corporation | Method and apparatus for determining the concentration of a gas |
US5731581A (en) * | 1995-03-13 | 1998-03-24 | Ohmeda Inc. | Apparatus for automatic identification of gas samples |
US5902311A (en) * | 1995-06-15 | 1999-05-11 | Perclose, Inc. | Low profile intraluminal suturing device and method |
US5714759A (en) * | 1996-02-23 | 1998-02-03 | Ohmeda Inc. | Optical system with an extended, imaged source |
US5731583A (en) * | 1996-02-23 | 1998-03-24 | Ohmeda Inc. | Folded optical path gas analyzer with cylindrical chopper |
US5949082A (en) * | 1998-03-23 | 1999-09-07 | Datex-Ohmeda, Inc. | Ceramic radiation source assembly with metalized seal for gas spectrometer |
US6342948B1 (en) | 1998-11-20 | 2002-01-29 | Waters Investments Limited | Dual pathlength system for light absorbance detection |
US6809807B1 (en) | 1999-03-09 | 2004-10-26 | Integ, Inc. | Body fluid analyte measurement |
US7782462B2 (en) * | 2006-11-27 | 2010-08-24 | Applied Nanotech Holdings, Inc. | Sono-photonic gas sensor |
DE102009010797B4 (de) * | 2009-02-27 | 2016-04-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung zur Überwachung eines gasführenden Systems auf Leckage |
US20180003626A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Horiba, Ltd. | Gas concentration measurement apparatus |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB645575A (en) * | 1948-10-06 | 1950-11-01 | Parsons C A & Co Ltd | Improvements in or relating to infra-red gas analysing apparatus |
GB791737A (en) * | 1955-04-06 | 1958-03-12 | Parsons C A & Co Ltd | Improvements in or relating to infra-red gas analysers |
US3193676A (en) * | 1961-12-15 | 1965-07-06 | Parsons & Co Sir Howard G | Infra-red gas analysers |
DE2405317C2 (de) * | 1974-02-05 | 1982-09-16 | Hartmann & Braun Ag, 6000 Frankfurt | Nichtdispersiver Zweistrahl-Ultrarotabsorptionsgasanalysator |
-
1978
- 1978-03-03 GB GB8507/78A patent/GB1560613A/en not_active Expired
- 1978-03-08 NL NL7802540A patent/NL7802540A/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-03-15 DE DE2811287A patent/DE2811287C3/de not_active Expired
- 1978-03-20 US US05/888,223 patent/US4157470A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-03-21 CA CA299,379A patent/CA1079999A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7802540A (nl) | 1978-09-26 |
CA1079999A (en) | 1980-06-24 |
DE2811287A1 (de) | 1978-09-28 |
GB1560613A (en) | 1980-02-06 |
US4157470A (en) | 1979-06-05 |
DE2811287B2 (de) | 1981-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2811287C3 (de) | Infrarot-Gasanalysator | |
EP1193488B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der Gasbeschaffenheit eines Erdgases | |
EP0076356B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Konzentration einer IR-, NDIR-, VIS- oder UV-Strahlung absorbierenden Komponente eines Komponentengemischs | |
DE19601873C2 (de) | Gasanalysator | |
DE1947753A1 (de) | Infrarot-Gasanalyseverfahren und Einrichtung zum Durchfuehren dieses Verfahrens | |
DE1773827A1 (de) | Einrichtung zur Absorptionsspektralanalyse | |
DE19900129C2 (de) | Gasqualitätsbestimmung | |
DE4441023A1 (de) | Gasanalysator und Gasanalysiermechanismus | |
DE3243301C2 (de) | Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator | |
EP0349839B1 (de) | Mehrkomponenten-Photometer | |
EP0591758B1 (de) | Mehrkomponenten-Analysengerät | |
DE1945236A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren von Gasen | |
DE2952464C2 (de) | Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator | |
DE102016108267B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Ermitteln einer Konzentration von wenigstens einer Gaskomponente eines Gasgemischs | |
DE3116344C2 (de) | ||
DE3238179C2 (de) | ||
DE3137660C2 (de) | Vorrichtung zur Messung des Konzentrationsverhältnisses zweier IR-,NIR-,VIS-oder UV-Strahlung an beliebiger Spektralposition absorbierender Gase in einer Gasmatrix | |
DE102016108545B4 (de) | NDIR-Gassensor und Verfahren zu dessen Kalibrierung | |
DE4437188C2 (de) | Analysengerät zur Konzentrationsbestimmung | |
DE19819192C1 (de) | Gasanalysator | |
DE3307132C2 (de) | Infrarot-Gasanalysator zur Bestimmung mindestens einer Komponente eines Gasgemischs | |
DE3307133C2 (de) | Infrarotemissions-Gasanalysator | |
DE2900624B2 (de) | Zweistrahl-Gas analysator | |
DE2749229C2 (de) | Nichtdispersives Infrarot-Gasanalysengerät | |
DE10112579C2 (de) | Infrarot-Gasanalysator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
8263 | Opposition against grant of a patent | ||
8220 | Willingness to grant licences (paragraph 23) | ||
8228 | New agent |
Free format text: HENKEL, G., DR.PHIL. FEILER, L., DR.RER.NAT. HAENZEL, W., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
|
8227 | New person/name/address of the applicant |
Free format text: YOKOGAWA HOKUSHIN ELECTRIC CORP., MUSASHINO, TOKYO, JP |
|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: YOKOGAWA ELECTRIC CORP., MUSASHINO, TOKIO/TOKYO, J |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |