DE2817149A1

DE2817149A1 - Vorrichtung zum kalibrieren von ir-absorptions-gasanalysegeraeten

Info

Publication number: DE2817149A1
Application number: DE19782817149
Authority: DE
Inventors: Werner Prof Dr Ing Adrian
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1979-10-18

Description

Vorrichtung zum Kalibrieren von IR-AbsorDtions-Gasanalysegeräten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung von der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-AS 2 511 771) wird in einer Meßkammer die Konzentration eines Gases durch die Verminderung von Strahlung an einer Absorptionsbande des betreffenden Gases im Infraroten gemessen.
Solche Vorrichtungen müssen kalibriert werden. Nach dem Stand der Technik verwendet man hierzu Testgase mit bekannter und genau definierter Konzentration. Diese werden in die Meßkammer eingeleitet und die Absorption wird gemessen. Für die Messung einer bestimmten Atemalkoholkonzentration wird ein Testgas mit einer vorgegebenen Alkoholkonzentration dadurch erzeugt, indem eine vorgegebene Alkohollösung in destilliertem Wasser auf konstanter Temperatur gehalten und Luft durch diese Lösung durchgeblasen wird.
Diese Luft reichert sich dann mit Alkohol bis auf einen Wert an, der einer errechenbaren Alkoholkonzentration entspricht. Geräte, mit denen auf diese Weise kalibriert wird, sind zum Beispiel der von Smith und Wesson hergestellte Atemalkoholsimulator Mark II.
Durch Verwenden verschiedener Gemische können Atemalkoholgehalte in einem weiten Bereich dargestellt werden.
Nach einer Vorschrift des Department of Transportation müssen Vorrichtungen, mit denen Atemalkoholgehalte gemessen werden, etwa einmal am Tag auf die Richtigkeit ihrer Anzeige überprtift und gegebenenfalls kalibriert werden. Das Herstellen von Testgasen auf die oben genannte Weise, deren Einleiten in die Meßkammer, das anschließende Messen und das Kalibrieren erfordern viel Zeit und Erfahrung.
Hiervon ausgehend stellt sich für vorliegende Erfindung die Aufgabe, nach einer Möglichkeit zu suchen, mit der Vorrichtungen einfach, schnell und trotzdem genau überprüft und kalibriert werden können. Die Lösung für diese Aufgabe ergibt sich nach der Erfindung mit den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.
Diese erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich auch nachträglich als Zusatz in vorhandene Vorrichtungen einbauen. Das Kalibrieren beschränkt sich erfindungsgemäß dann darauf, das schwächende Medium in den Strahlengang einzuschalten und - bei Vorhandensein von reiner Luft in der Meßkammer - die eingetretene Absorption zu messen. Der gemessene Wert muß mit der durch das schwächende Medium vorgegebenen Absorption übereinstimmen. Anderenfalls muß die Vorrichtung kalibriert werden.
Das schwächende Medium besteht in einer zweckmäßigen Ausführungsform aus einem bei der Arbeitswellenlänge der Vorrichtung absorbierenden Material, wie zum Beispiel einem Quarzplättchen. Im Handel sind solche Plättchen unter dem Namen Spectrosil (Quarzschmelze Hanau), Vycor (Corning Glas) oder Herasil, Zugrasil (Haereus Quarzschmelze Hanau). Die gewünschte Schwächung läßt sich durch die Dicke des Plättchens einstellen. diene andere zweckmäßige Ausführungsform ergibt sich dann, wenn das schwächende Medium aus einem transparenten Plättchen mit einem aufgebrachten Raster oder Netz besteht. Die gewünschte Schwächung ergibt sich durch das Verhältnis von der durch das Raster oder Netz abgedeckten zu der nicht abgedeckten Fläche. ebenso kann man auch eine Lochblende verwenden.
Das erfindungsgemäße schwächende Medium läßt sich unmittelbar hinter der IR-Strahlungsquelle, das heißt vor dem Strahlungseingang zur Meßkammer, wie auch hinter dem Strahlungsausgang der Meßkammer anordnen. In der in der Zeichnung als Beispiel schematisch dargestellten Ausführungsform ist das schwächende Medium hinter dem Strahlungsausgang der Meßkammer angeordnet. Ss empfiehlt sich eine Anordnung des Plättchens hinter einer Linse, da dort ein definiertes Strahlenbündel vorliegt.
Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist: Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Meßkammer mit den zugehörigen optischen Elementen und dem erfindungsgemäßen schwächenden Medium, Fig. 2 eine Aufsicht auf ein als Plättchen ausgebildetes schwächendes Medium, Fig. 3 eine Aufsicht auf eine andere Ausführung dieses Plättchens, Fig. 4 eine Aufsicht auf eine Ausführung dieses Plättchens mit einem aufgebrachten Netz, Fig. 5 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform dieses Plättchens mit aufgebrachter punktförmiger Abdeckung und Fig. 6 eine Aufsicht auf ein als Lochblende ausgebildetes schwächendes Medium.
Die Zeichnung zeigt die Meßkammer 12 mit einem Stutzen 14 zum Einblasen des zu untersuchenden Gases bzw. der Atemluft eines Probanden, dessen Alkoholkonzentration gemessen werden soll. In der Meßkammer 12 sind einige Spiegel angeordnet. Diese falten die Strahlung und erhöhen die wirksame Länge der Meßkammer 12.
Vor dem Strahlungseingang zur Meßkammer 12 befindet sich ein breitbandiger IR-Strahler 16. Nach ihrem Austritt aus der Meßkammer 12 fällt die Strahlung auf ein optisches Element 18, wie zum Beispiel ein Filter. Hinter diesem Filter befindet sich eine optisch-elektrische Einrichtung zum meßtechnischen Auswerten der in der Meßkammer 12 erfolgenden Absorption. Das erfindungsgemäße schwächende Medium 20 läßt sich in den Strahlengang zwischen dem Ausgang der Meßkammer 12 und dem optischen Element einschieben.
In dem schematisch dargestellten Beispiel sitzt das schwächende Medium 20 auf einer Stange 22. Diese ist in einem Linearlager 24 geführt. Im gezeigten Beispiel sitzen zwei schwächende Medien 20 mit verschieden starken Absorption auf der Stange 22. Im gezeigten Beispiel werden diese schwächenden Medien 20 linear in den Strahlengang eingeschoben. Ebenso lassen sie sich hereinschwenken, hereindrehen usw.
Die Figuren 2 bis 6 zeigen Beispiele für ein als Plättchen ausgebildetes schwächendes Medium 20. In Fig. 2 wird eine Ausführungsform angedeutet, bei der das Plättchen in seiner Masse schwächende oder bei einer bestimmten Wellenlänge absorbierende Eigenschaften aufweist. Die Figuren 3 bis 5 zeigen Plättchen, bei denen durch Streifen, ein Gitter oder Punkte eine Schwächung erzielt wird. Die tatsächliche Absprption ergibt sich aus dem Verhältnis der abgedeckten zur durchlässigen Fläche. Fig. 6 zeigt ein als Lochblende 26 ausgebildetes schwächendes Medium.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird wie folgt gearbeitet: Die Meßkammer 12 ist mit reiner Luft gefüllt. Die Stange 22 ist ganz nach rechts verschoben. Das schwächende Medium 20 befindet sich außerhalb des Strahlenganges. Die hinter dem optischen Element 2 18 befindliche optisch-elektrische Einrichtung wird auf eine Absorption Null eingestellt. Nun wird das eine oder das andere auf der Stange 22 befindliche schwächende Medium 20 in den otrahlengang geschoben. Die Strahlung wird geschwächt und die optisch-elektrische Einrichtung zeigt einen geringeren Betrag an.
Die Differenz zwischen der vorhergehenden Anzeige Null und dem nun ermittelten Betrag entspricht der bekannten Schwächung durch das in den Strahlengang eingeschobene schwächende Medium 20. Diese Schwächung ist bekannt und die Einrichtung läßt sich entsprechend kalibrieren.

Claims

PATENTANSPRUCHE 1. Vorrichtung zum Kalibrieren von IR-Absorptions-Gasanalysegerät räten mit einer Meßkammer zur Aufnahme des zu untersuchenden Gases, mit einem Strahlungseingang an einem und einem Strahlungsausgang am anderen Ende der Meßkammer, mit einer IR-Strahlungsquelle vor dem Strahlungseingang und mit einem optischen Element, wie einem Filter, hinter dem Strablungsausgang zur Aufnahme und Weiterleitung der Strahlung zur meßtechnischen Auswertung, dadurch gekennzeichnet, daß ein schwächendes Medium (20), das einer vorgegebenen Absorption in der Meßkammer (12) entspricht, in den Strahlengang zwischen der IR-Strahlungsquelle (16) und dem optischen Element (18) eingelegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwächende Medium (20) aus einem bei der Arbeitswellenlänge absorbierenden Material besteht und die Form eines Plättchens aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (20) in seiner Dicke einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwächende Medium aus einem transparenten Plättchen mit einem aufgebrachten Raster oder Netz besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von der durch das Raster oder das Netz abgedeckten Fläche zu der nicht abgedeckten Fläche einstellbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen als Lochblende (26) ausgebildet ist.