DE3111399A1

DE3111399A1 - Gasanalysegeraet

Info

Publication number: DE3111399A1
Application number: DE19813111399
Authority: DE
Inventors: Igor P. Minsk &Scaron;achlai; Boris A. Bezuch; Kim N. Dyatlov; Vasilij D. Lya&scaron;kevi&ccaron;; Olga M. Smirnova
Original assignee: Institut Fiziki Akademii Nauk Belorusskoi; INST FIZ AKADEMII NAUK BRUSS S
Current assignee: Institut Fiziki Akademii Nauk Belorusskoi; INST FIZ AKADEMII NAUK BRUSS S
Priority date: 1981-03-23
Filing date: 1981-03-23
Publication date: 1982-10-07

Description

BESCHRSIBUNG
Die erfindung bezieht sich auf Gasanalysegeräte. dient Die Erfindung zur Ermittlung der Konzentration beliebiger Gase, darunter auch toxischer, die in technologischen Prozessen vorhanden sind und eine kontinuierliche Kontrolle der Gaszusammentzung erfordern, der z.B. in Energieanlagen, In chemischen Produktion sowie im Auspuff -von Kraftfahrzeugen und Flugzeugen.
Bekannt ist ein Gasanalysegerät (siehe FR2241782), das sich aus mehreren optischen Teilen zusammensetzt, von denen Jeder eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsempfänger für zwei Bündel - das Meßstrahlbündel und Referenzstrahlbündel, einen für diese Teile gemeinsamen Sodulstor sowie eine elektronische Schaltung enthält, welche Empfängersignale für den Meß- und Referenzstrahlbündel voneinander trennt.
Ein Nachteil dieser Einriohtung ist eine geringe Lichtstarke und Sperrigkeit der Einrichtung, was sie unhandlich im Betrieb macht.
Bekannt ist weiter ein Gasanalysegerät (siche US-PS 3696247), das sich aus einer Strahlungsquelle, einem sphärischen Spiegel, einer Vergleichsküvette und einer Arbeitsküvette, einem Spiegelmodulator, einem Diffraktionsgitter und aus mehreren Strahlungsempfängern zusammensetzt.
Ein Nachteil dieser Einrichtung ist die Kompliziertheit des optischen Schemas, was sie kostspielig und unhandlich im Betrieb macht.
Bekannt ist ein Gasanalysegerät (siehe US- PS 3957372), das aus einer Strahlungsquelle, zwei sphärischen Spiegeln, einem l;.odulator, einer Arbeitsküvette und einer Vergleichsküvette, die parallel zueinander liegen, aus IR-Filtern und einem Strahlungsempfänger besteht.
Ein Nachteil dieser Einrichtung ist eine nicht hohe Empfindlichkeit, die durch konstruktive Besonderheiten der Ein richtung hervorgerufen ist, sowie ihre relativ große Abmessungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe der Entwicklung eines Gasnnalysegeräts zugrunde, in dem durch Vergrößerung des Signal-Rausch -Verhältnisses die Meßgenauigkeit für Gaskonzentrationen unter gleichzeitiger Verringerung des Gewichts und der Äbmessungen des Gasanalysegeräts erhöht wird.
einem Diese Aufgabe wird dadurh gelöst, daß in Gasanalysegerät, in dem eine Strahlungsquelle, ein sphärischer. Spiegel, ein fiodulator, parallel angeordnete Arbeits- und Vergleichsküvette, ein IR-Filter, eine Linse und ein Strahlungsempfänger in der genannten lieihenfolge in Richtung des Durchganges des Strahlungsflusses angeordnet sind, erfindungsgemäß, die Arbeitsküvette einen Durchmesser hat, d-er zur Vergrößerung des Signal-Rausch -Verhältnisses größer als der Durchmesser der Vergleichsküvette ist.
Ul, ungefähr gleich intensive Strahlungsfläche aus der Arbeits- und Vergleichsküvette zu erhalten, wird der Durchmesser der Arbeitsküvette ungefähr gleich dem Durchmesser und des IR-Filters genommen hinter der Vergleichsküvette in Richtung des Durchganges des Strahlungsflusses ein optisches drehbares System aufgestellt.
Um die Abmessungen des Dlodulators zu verringern, kann der letztere Offnungen mit Durchmessern haben, welche dem Durchmesser der Arbeits- und Vergleichsküvette entsprechene Zur Verringerung der Abmessungen des Gasanalysegeräte ist es günstig, den Modulator in Form eines Kegelstumpfes auszuführen, dessen Drehachse unter einem Winkel zur Richtung des Durchganges des Strahlungsflusses liegt.
Als optimales Verhältnis der Durchmesser der Arbeits- und Vergleichsküvette ist ein Verhältnis von 4:1 einzuhalten.
Nachstehend wird die erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert, in diesen zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäßes, Gasanalysegerät; Fig 2 ein erfindungsgemäßes Gasanalysegerät, in dem ein optisches drehbares System vorgesehen ist; Gasanalysegerät Fig. 3 einimit einem Modulator in Form eines Kegelstumpfes.
Das Gasanalysegerät enthält in der genannten Reihenfolge in Richtung des Durchganges eines Strahlungsflusses 1 (Fig. 1) angeordnet : eine Lichtquelle 2, die im Brennpunkt eines spharischen Spiegels 3 untergebracht ist, einen Modulator 4, eine Arbeitaküvette 5 und eine Vergleichsküvette 6, die parallel zueinander aufgestellt sind, ein IR-Filter 7, eine Linse d und einen Strahlungsempfänger 9.. Der Modulator 4 stellt eine Scheibe mit Öffnungen 10 und 11- dar, die mit Hilfe eines Elektromotors 12 in Bewegung gesetzt wird.
Erfindungsgemäß ist der Durchmesser der Arbeitsküwette 5 größer ale der der Vergieichsküvette 6 gewählt. Das optimalste Verhältnis dieser Durchmesser ist ein Verhältnis von 4:1. Die Durchmesser der Öffnungen 10 und 11 des Modulators 4 werden entsprechend den Durchmessern der Küvetteri 5 und 6 ausgeführt, das ermöglicht eine wesentliche Verrinnerung des Durchmessers des gesamten Modulators. (gleich I)er Durchmesser der Arbeitsküvette 5 wird. dem Durchmesser des IR-Filters 7 genommen, infolgedessen wird der Strahlungsfluß aus der Vergleichsküvette 6 nicht auf das IS-F-ilter 7 gerichtet, sondern er geht durch ein drehbares optisches System durch, das in Form eines Prisdas mas 13 (Fig. 2) ausgeführt ist, hinter der Küvette 6 vor der Linse b alifgestellt ist.
Zur weiteren Verringerung der Abmessungen des Gasanalysegeräts kann der Wiodulator in Form eines Halbkegelstumpfes werden 14 (Fig. )) ausgeführt, an dessen Oberfläche Öffnungen 10 und 11 angesbracht werden. einen Der Modulator wird durch Elektromotor 12 in Bewegung gesetzt und dessen Drehachse 15 befindet sich unter einem bestimmten Winkel zur optischen Achse des Gasanalysegeräts.
Der optimale Winkel ist ein Winkel von 45°, bei dem die geringsten Abmessungen des Modulators selbst erhalten werden. -Zur Erhöhrung der Trennschärfe des Gasanalysegeräts mit dem Ziel der Verringerung des Einflusses der Komponente, dei ren Absorptionsbande von der Absorptionsbande der zu messenden Komponente überdeckt wiLd, z.B. CO und C02 oder H20 und NO, hat das Gasanalysegerät eine Filtrierküvette 16 (Fig.1), die als eine Einheit mit den Küvetten 5 und 6 ausgeführt und mit derselben Komponente gefüllt ist, deren Einfluß zu beseitigen ist.
Die Arbeitsweise des Gasanalysegeräts nach dem Ausführungsbeispiel, gezeigt in Fig. 3., ißt wie folgt: Die Strahlung von der Quelle 2 wird formiert, ale paralleles Bündel mit dem Spiegel 3 auf die Arbeitsküvette 5 und die Vergleichsküvette 6 gerichtet tind durch den Modulator 4 moduliert.. Ein intermittierender Fluß mit einem großen Durchmesser geht durch die Arbeitsküvette 5, die Fil-und trierküvette 16 das IR-Filter 7 durch, das die Absorptionsbande der zu messenden toxischen Komponente ausscheidet, und wird mit der Linese 8 am Strahlungsempfänger 9 gebündelt.
Ein intermittierender Fluß mit einem kleinen Durchmesser geht (Und durch die Vergleichsküvette 6, die Filtrierküvette 16' das hin drehbare Prisma 13 durch und wird mit der Linse d am Strahlunssempfänger 9 gebündelt.
In der Arbeitsküvette 5, durch die ununterbrochen das zu analysierende Gemisch durchströmt, erfolgt eine teilweise Strahlungsabsorption durch das zu messende Gas.
Die Differenz zwischen den Strahlungsflüssen, die am Strahlungsempfänger 9 empfangen werden, hängt von der Konzentration der zu messenden komponente ab und wird durch ein Zeigergerät (in Fig. nicht dargestellt) angezeigt.
Die Verwendung der Arbeitsküvette 5 mit einem gröeren Durchmesser ermöglichte die Vergrößerung des Lichtstroms am Empfänger 9 und dadurch die Vergrößerung des Signal--Rausch -Verhältnisses.
Da die Arbeitsküvette 5 und die Vergleichsküvette 6 in parallelen Bündeln aufgestellt sind, besteht die blöglichkeit, diese durch Küvetten mit einer anderen Länge zu ersetzen, wodurch der Meßbereich für Gaskonzentrationen erweitert wird.
Vorteile des angemeldeten Gasanalysegeräts im Vergleich zu den bekannten ist die Erhöhung der Analysegenaiugkeit auf das 2,5fache durch die Vergrößerung der Lichtwas stärke, durch die Vergrößerung des Signal-Rausch -Verhaltnisses ermöglicht wird. erfindungsgemäße Die) Anordnung der Elemente des Gasanalysegeräts weiter eine ermöglicht Reduzierung der Abmessungen der Einrichtung und macht diese handlich im Betrieb und billig in der Herstellung.

Claims

G A S A N A L Y S E G E R ÄT Parentansprüche Gasanalysegerät, in dem eine Strahlungsquelle, ein sphärischer Spiegel, ein Modulator, parallel angeordnete Arbeits- und Vergleiohsküvetten, ein IR-Filter, eine Linse und ein Strahlungsempfänger in der genannten Reihenfolge in Richtung des Durchganges des Strahlungsflusses angeordnet -sind, d a d u r o h g e k e n n z e i c h n e t, daS die Arbeitsküvette (5) einen Durchmesser hat, der zur Vergröße rung des Signal-Rausch -Verhältnisses größer als der Durchmesser der Vergleichsküvette (6) ist.
2. Gasanalysegerät nach Anspruch 1, d a d u r o h g ek e n n z e i o h n e t, das der Durchmesser der Arbeitsküvette (5) dem Durchmesser des IR-Filters (7) ungefähr und gleich ist hinter der Vergleichsküvette (6) in Richtung des Durchganges des Strahlungsflusses ein optisches drehbares System aufgestellt ist.
3. Gasanalysegerät nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h G e k e n n z e i c h n e t, daß der Modulator (4) offnunden (10, 11) hat, deren Durchmesser dem Durchmesser der Arbeitsküvette (5) bzw. der Vergleichsküvette (6) entsprechen.
4. Gasanalysegerät nach Anspruch 3, d a d u r o h g e k e n n ii z e i c h n e t, daß der Modulator in Form eines Halbkegelstumpfes (14) ausgeführt ist, dessen Drehachse (15) sich unter einem Winkel zur Richtung des Durchgangs. des Strahlungsflusses befindet.

). Gasanalysegerät nach beliebigem der Ansprüche 1.

bie 4, d a d u r c h g e k e n n z e i o h n e t, daß das Verhältnis der Durchmesser der Arbeitsküvette (5) und der Vergleichsküvette (6) 4 : 1 beträgt.