DE2836394A1 - Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator - Google Patents

Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator

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DE2836394A1
DE2836394A1 DE19782836394 DE2836394A DE2836394A1 DE 2836394 A1 DE2836394 A1 DE 2836394A1 DE 19782836394 DE19782836394 DE 19782836394 DE 2836394 A DE2836394 A DE 2836394A DE 2836394 A1 DE2836394 A1 DE 2836394A1
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Udo Ing Grad Deptolla
Walter Ing Grad Fabinski
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ABB Training Center GmbH and Co KG
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Hartmann and Braun AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/37Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using pneumatic detection

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf nichtdispersive Infrarot-
  • Gasanalysatoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, beispielsweise Analysatoren nach der DE-AS 16 98 218, dem DE-GM 76 40 723 und der US-PS 31 62 761 Figur 3.
  • Befinden sich in dem zu analysierenden Probengasgemisch Gaskomponenten, welche den spektralen Absorptionsbereich der zu messenden Gaskomponente überlappen, so ergeben sich insbesondere bei sehr geringen Konzentrationen der Meßkomponente erhebliche Meßfehler. Es sind deshalb schon zahlreiche Vorschläge gemacht worden mit dem Ziel diese als Querempfindlichkeit bezeichnete Eigenschaft des Analysators zu beseitigen bzw. möglichst unwirksam zu machen. Beispielsweise ist in der DE-OS 25 52 165 auf Seite 6, zweiter Absatz erwähnt, daß dazu Interferenzfilterscheiben benutzt werden können, mit denen bestimmte Teile des Spektrums abgeschnitten werden. Um eine möglichst weitgehende Unterdrückung der störenden Gaskomponente zu erreichen, muß konsequenterweise der überwiegende Teil des überlappenden Strahlungsbereiches durch das Filter ausgeschaltet werden. Dadurch geht viel Strahlungsenergie im Bereich der Meßkomponente verloren und die Meßempfindlichkeit des Analysators wird geringer. Es hat sich außerdem herausgestellt, daß es praktisch kaum möglich ist, jeweils ein entsprechendes Filter vorzusehen bzw. ausfindig zu machen, das eine optimale Wirkung gewährleistet.
  • Ziel dieser Erfindung ist es, die Querempfindlichkeit praktisch auf "Null" abzugleichen und ohne wesentlichen Mehraufwand zugleich eine Möglichkeit zur Funktionskontrolle des Gasanalysators vorzusehen.
  • Ausgehend von der bekannten Tatsache, daß die spektralen Eigenschaften eines Interferenzfilters durch Kippen des Filters im Strahlenweg geändert werden können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen bei Infrarot-Gasanalysatoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zur Unterdrückung des Störeinflusses von Gaskomponenten deren Absorptionsbanden die Absorptionsbande der fleßkomponente überlappen, im Meßstrahlenweg zwischen der vorderen und der hinteren Kammer der Strahlungsdetektoranordnung ein Interferenzfilter einzufügen, mit einer Absorptionskante im Uberlappungsbereich und seiner Durchlässigkeit im übrigen Absorptionsbereich der Meßkomponente und ein gleiches Interferenzfilter vor der ersten Kammer ia Meßstrahlenweg kippbar anzuordnen.
  • Durch eine bestimmte Kippstellung dieses Filters lässt sich der Störeinfluß einer die Absorptionsbande der Meßkomponente überlappenden Absorptionsbande eines störenden Gasanteils nahezu völlig beseitigen.
  • Das kippbare Filter kann zugleich der Funktionskontrolle des Gasanalysators dienen, wenn es bei Abwesenheit der Meßkomponente im Probengas zusätzlich um einen vorbestimmten Winkel gekippt wird wobei sich, als Kriterium für die unveränderte Funktion des Gasanalysators stets das gleiche Ausgangssignal ergeben muß.
  • Die Filter ierden so ausgesucht, daß nur ein Teil des überlappenden Strahlungsbereiches für die Messung ausgeschaltet wird. Es wird dadurch der bei üblicher Anwendung von Interferenzfiltern erwähnte Verlust an Strahlungsenergie reduziert und die Meßempfindlichkeit erhöht.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschiebend Es zeigt Fig. 1 in scheatischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines Infrarot-Gasanalysators mit den erfindungsgemäßen Merkmalen Big. 2 ein zweites Ausführunsbeispiel und Fig. 3 das Ausführungsbeispiel der Fig 2 mit einer Vorrich tung zur Funktionskontrolle.
  • Der Infrarot-Gasanalysator nach Figur 1 weist als Strahlungsquelle eine Glühwendel 1 auf deren Strahlung durch einen Strahlenteiler 2 einem Meßstrahlenweg 1 und einem Vergleichsstrahlenweg II zugeleitet ist. Ein umlaufendes Blendenrad 3 unterbricht periodisch die Strahlenbündel in beiden Strahlenwegen. Im Meßstrahlenweg und im Vergleichsstrahlenweg folgen auf die vom Meßgas durchströmte Analysenküvette 4 bzw auf die mit einem Vergleichsgas gefüllte Küvette 5 jeweils zwei, die zu messende Gaskomponente enthaltende Empfängerkammern 6, 7 bzw. 8, 9 einer Strahlungsdetektoranordnung 10. Die Empfängerkammern 6 und 8 sind durch eine Leitung 11 mit ein ander verbunden und an den einen Eingang eines Differenzdruckmessers 12 angeschlossen. Der andere Eingang des Differenzdruckmessers steht mit den Empfängerkammern 7 und 9 in Verbindung. Die mit Hilfe eines Membrankondensators 13 elektrisch zurAnzeige gebrachte Druckdifferenz ist ein Maß für die Konzentration der im Meßgas zu bestimmenden Gaskomponente.
  • Als Trennwand zwischen den Empfängerkammern 8 und 9 dient ein strahlungsdurchlässiges Fenster 14. Anstelle eines entsprechenden Fensters zwischen den Empfängerkammern 6 und 7 ist ein Interferenzfilter 16 vorgesehen. Ein gleichartiges Interferenzfilter ist außerdem vor der Empfängerkammer 6 im Meßstrahlenweg I kippbar angeordnet. Die Interferenzfilter weisen eine Absorptionskante in dem Spektralbereich auf, in dem sich die Absorptionsbande der zu messenden Gaskomponente mit der Absorptionsbande der störenden Gaskomponente überlappt. Im übrigen Absorptionsbereich der Meßkomponente wirkt sich die Durchlässigkeit der Filter aus.
  • Durch Kippen des Filters 17 in eine bestimmte Winkelstellung zur Strahlungsrichtung läßt sich der Einfluß der Störgaskomponente auf das Meßergebnis weitgehend unterdrücken und eine Einstellung auf ein Minimum an Störwirkung vornehmen.
  • Figur 2 zeigt einen Gasanalysator mit dem Unterschied gegenüber Figur 1, daß auch vor den Empfängerkammern im Vergleichsstrahlenweg II den Interferenzfiltern 6, 7 entsprechende Interferenzfilter 18, 19 angeordnet sind. Dies geschieht, um eine spektrale Symmetrie in beiden Strahlenwegen herzustellen. Außerdem werden dadurch die Strahlungsintensitäten beider Strahlenbündel in ein für die Differenzdruckmessung günstiges Verhältnis gebracht. Ein Kippen des Filters 19 erübrigt sich im allgemeinen.
  • Bei dem Gasanalysator der Figur 3 ist eine Kippvorrichtung für das Filter 17 angedeutet, die es gestattet das Filter zusätzlich um einen bestimmten Winkel zu kippen und sofort in die ursprüngliche Lage zurückzubringen. Diese Maßnahme ist vorgesehen, um die h mktion des Analysators zu überprüfen, vorzugsweise bei Abwesenheit der MeSkomponente im Meßgas. Es muß sich dabei stets das gleiche Ausgangssignal des Analysators ergeben. Dagegen würde eine definierte Strahlungsschwächung durch Einschieben einer Blende in den Strahlenweg, wie dies häufig bei anderen Ausführungen von Infrarotgasanalysatoren zu diesem Zweck praktiziert wird, keine Wirkung zeigen, da eine derartige Schwächung sich praktisch nicht auf den Differenzdruck auswirkt.
  • Die Kippvorrichtung besteht aus einem um den Punkt 20 drehbar gelagerten Hebel 21, an dem das Filter 17 befestigt ist und der durch Anschläge 22, 23 zwei Stellungen einnehmen kann. Eine Feder 24 bestimmt die Normalstellung des Filters durch den Anschlag 22. Zur Funktionskontrolle wird der Hebel mittels eines Elektromagneten 25 kurzzeitig gegen den Anschlag 23 bewegt. Die Anschläge sind zweckmäßigerweise verstellbar.
  • Grundsätzlich können anstelle von Interferenzfiltern auch optische Filter anderer Art, z. B. entsprechende Farbgläser vorgesehen werden.

Claims (5)

  1. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator Patentanspruche: 1 Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator mit einem Meßstrahlenweg in dem sich eine mit dem Meßgas beschickte Analysenküvette befindet und einem Vergleichsstrahlenweg in dem eine mit einem Vergleichsgas gefüllte Küvette angeordnet ist, sowie mit einer Strahlungsdetektoranordnung, die aus zwei in Strahlrichtung hintereinander angeordneten, vorzugsweise mit der zu messenden Gaskomponente gefüllten Gaskammern besteht, aus deren durch Strahlungsabsorption hervorgerufenen Druckunterscheiden sich der Anteil der Meßkomponente im Probengas ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung des Störeinflusses von Gaskomponenten deren Absorptionsbanden die Absorptionsbande der Meßkomponente überlappen in dem Meßstrahlenweg (I) zwischen der vorderen (6) und der hinteren Kammer (7) der Strahlungsdetektoranordaung (10) ein Interferenzfilter C1) angeordnet ist, mit einer Absorptionskante im Uberlappungsbereich und seiner Durchlässigkeit im übrigen Absorptionsbereich der Meßkomponente und daß ein gleichartiges Interferenzfilter (17) vor der ersten Kammer (6) im Meßsranienweg (I) kippbar angeordnet ist.
  2. 2. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsdetektoranordnung im Vergleichsstrahlenweg den Filtern 16, 17 im Meßstrahlenweg (1) entsprechende Filter (18, 19) aufweist.
  3. 3. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine bestimmte Kippstellung des Filters (17) im Meßstrahlenweg (I) eine Kompensation des Störeinflusses einer die Absorptionsbande der Meßkomponente überlappenden Absorptionsbande einer Gaskomponente bewirkt ist.
  4. 4. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem zur Funktionskontrolle des Gasanalysators das kippbare Filter (17) nach Kippen um einen vorbestimmten Winkel in die ursprungliche Lage zurückstellbar ist.
  5. 5 Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Funktionskontrolle des Gasanalysators das im Vergleichsstrahlenweg (II) befindliche Filter (19) um einen vorbestimmten Winkel kippbar und in die ursprüngliche Lage zurückstellbar ist.
DE19782836394 1978-08-19 1978-08-19 Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator Expired DE2836394C2 (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1673159A1 (de) * 1964-04-07 1970-08-06 Ustav Pro Vyzkum A Vyuziti Tuh Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von Stoffen,vorzugsweise von Gasen,durch selektive Absorption eines infraroten Strahlenbuendels
DE2639210A1 (de) * 1976-08-31 1978-03-02 Siemens Ag Einrichtung zur nullpunkt-einstellung bei nichtdispersiven infrarot-gasanalysatoren mit doppelschicht-empfaengerkammern

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1673159A1 (de) * 1964-04-07 1970-08-06 Ustav Pro Vyzkum A Vyuziti Tuh Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von Stoffen,vorzugsweise von Gasen,durch selektive Absorption eines infraroten Strahlenbuendels
DE2639210A1 (de) * 1976-08-31 1978-03-02 Siemens Ag Einrichtung zur nullpunkt-einstellung bei nichtdispersiven infrarot-gasanalysatoren mit doppelschicht-empfaengerkammern

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DE2836394C2 (de) 1987-01-29

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