DE3208737A1

DE3208737A1 - Optisches mehrstrahl-gasmessgeraet

Info

Publication number: DE3208737A1
Application number: DE19823208737
Authority: DE
Inventors: Horst-Dieter Dipl.-Phys. Dr. 2400 Lübeck Hattendorff; Martin Dipl.-Phys. Dr. 2407 Bad Schwartau Schmidt
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1982-03-11
Filing date: 1982-03-11
Publication date: 1983-09-22
Also published as: GB2117112A; FR2523306A1; FR2523306B1; US4536090A; GB2117112B; GB8304724D0

Description

D rägerwe rk Aktiengesellschaft

Moislinger Allee 53-55, 2400 Lübeck

Optisches Mehrstrahl-Gasmeßgerät

Die Erfindung betrifft ein optisches Mehrstrahl-Gasmeßgerät, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs-

Gasmeßgeräte nach der vorliegenden Erfindung dienen zur ' spezifischen Messung von Gasen bei der Anwesenheit von Störgasen, die im gleichen Wellenlängenbe-. reich absorbieren. Z.B. kann der Alkoholgehalt der Atemluft mit großer Genauigkeit durch Infrarotabsorption bei einer Wellenlänge von 3,4 ρ gemessen werden; ein möglicher Azetongehalt in der Atemluft, z.B. durch Krankheit oder exzessives B'asten, täuscht aber bei dieser Wellenlänge nicht vorhandenen Alkohcl vor. Azeton kann erkannt werden durch eine Messung der optischen Transmission bei 3,24 um, wo Alkohol praktisch nicht mehr absorbiert.

Bei einer bekannten Vorrichtung zum Messen des Anteils einer Komponente eines strahlungsdurchlässigen Stoffgemisches führt der Strahlengang von einer optischen Strahlungsquelle mit optischen Hilfsmitteln durch eine Gasküvette, die das zu untersuchende Stoffgemisch enthält, zu einem hinter der Gasküvette angeordneten Strahlenteiler, der die Strahlung in zwei räumlich getrennte parallele Teilstrahlen zerlegt.

Im weiteren Strahlengang sind unter anderen Hilfsmitteln in jedem Teilstrahl Filter zur Selektion einer unterschiedlichen Wellenlänge angeordnet. Einer Sammellinse zur Vereinigung der Teilstrahlen folgt ein Detektor mit nachgeschalteter Signalverarbeitung und Auswertung. Eine Choppereinrichtung sorgt für den abwechselnden Zugang der Signale aus den Teilstrahlen zur Signalverarbeitung.Als Strahlenteiler dient ein Prismensystem. Es besteht aus einem rechtwinkligen Zentral-Prisma, das mit der Spitze des rechten Winkels gegen die Strahlungsrichtung symmetrisch in der Achse der Strahlung liegt. Es teilt durch Reflexion auf seinen Flächen die'Strahlung in zwei Teilstrahlen, die senkrecht zur Achse der ursprünglichen Strahlung verlaufen.

Neben dem Zentral-Prisma sind zwei gleichschenkligrechtwinklige Seiten-Prismen so angeordnet, daß jeder Teilstrahl nach Eintritt in ein Seiten-Prisma an dessen Hypotenuse um 90 reflektiert wird und parallel zur Achse der ursprünglichen Strahlung austritt. Für die Ausbildung des Zentral-Prismas und der Seiten-Prismen als Einzelkörper entsteht ein hoher Aufwand für Halterung und Justierung sowie eine hohe Empfindlichkeit gegen Verspannungen. Die Umrüstung des Gerätes zur Messung auch anderer Gase

mit passenden Filtern in den Teilstrahlen ist sehr' • · aufwendig. (DE-AS 23 50.004)

• Aufgabe der Erfindung ist ein Gasmeßgerät für verschiedene Anwender zur gleichzeitigen Messung von verschiedenen Gasen. Gefordert ist ein Gasmeßgerät,, das dies nach einfacher Umrüstung möglich macht.

Die Lösung· der Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Die Detektionseinrichtung nach der Erfindung enthält die notwendigen Bauteile, die für die Anpassung des Gasmeßgerätes und der wechselnden Anzahl der Gase erforderlich sind. Mit ihr erfolgt die Anpassung des Gasmeßgerätes an die jeweilige Meßaufgabe. '

Die Verwendung eines Prismas als Strahlenteiler mit den optischen Filtern in den Teilstrahlen ergibt ein Bauelement ohne bewegliche Teile, das kompakt und schwenkfest hergestellt werden kann.

Über das Prisma kann der Meßstrahl in gewünscht viele TeiJsträhl.en aufgeteilt werden, ohne daß sich dessen Abmessungen ändern müssen.

Wenn die Strahlung bereits ausreichend fokussiert in die Detektionseinrichtung eintritt, dann kann mit der Lösung nach Anspruch 6 die Sammellinse entfallen,

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Mehrstrahl-Gasmeßgerät für

zwei Wellenlängen, Fig. 2 a,b,c,d einige Ausführungen der

Detektionseinrichtung.

Die allgemeine Funktionsweise macht den Aufbau . des optischen Mehrstrahl-Gasmeßgerätes für zwei Wellenlängen deutlich. Eine Strahlungsquelle 1 sendet Licht aus, das im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich liegt. Das Licht wird durch eine Linse 2 gebündelt und durch eine Gasküvette 3,durch die das Meßgas geführt wird, geleitet. Die Linse 2 kann durch einen Hohlspiegel auf der anderen Seite der Strahlungsquelle 1 ersetzt sein. Hinter der Gasküvette 3 fällt das Licht in eine Detektionseinrichtung 4, deren elektrische Signale in einer elektronischen Einheit 5 verarbeitet und dann in einer Anzeigeeinheit 6 angezeigt und/oder ausgedruckt werden.

Die Detektionseinrichtung 4 ist für den ganzen zu umfassenden Meßbereich und die verschiedene Anzahl von gleichzeitigen Meßgasen eine dimensionsgleiche Baugruppe. Sie erlaubt daher durch ihren Austausch die Anpassung des Gasmeßgerätes an die geforderte Meßaufgabe.

Die Detektionseinrichtung 4 enthält ein Prisma 7 mit mindestens zwei zueinander gewinkelten Lichtaustritts- oder -eintrittsflachen 8,9, mindestens eine Sammellinse 10, zwei optische Filter 11 und Detektoren 12. :

In der Fig. 2 sind mögliche Anordnungsbeispiele der Elemente aus der Detektionseinrichtung 4 gezeigt, dabei gelten a bis c für Zweistrahl- und d für eine D rei strahl anordnung . Nach a sind die optischen Filter 11 vor dem Prisma 7 angeordnet und bilden daher mit diesem ein Verbundelement. Sie können aber auch b hinter dem Prisma 7 oder c und d unmittelbar vor den Detektoren 12 sein. Die Sammellinse 10 kann sich d vor oder a,b hinter dem Prisma befinden oder c mit diesem zu einem Element. 13 vereinigt sein.

Das Prisma 7 kann die gewinkelten Flächen 8 und 9 . nach a und c auf der Austrittsseite und d auf der Eintrittsseite der Strahlung oder b beidseitig besitzen.

Tritt die Strahlung bereits ausreichend fokussiert in die Detektionseinrichtung 4 ein, dann kann die Sammellinse 10 ganz entfallen.

Claims

Patentansprüche

1. !Optisches MehrstrahtGasmeßgerät zum Messen der Anteile eines Gasgemisches mit einer optischen Strahlungsquelle sowie einer durchstrahlten Gasküvette,der über einen Strahlenteiler und optische Filter ein fotoelektrischer Empfänger nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenteiler in Form eines Prismas (7) zusammen mit einer Sammellinse (10) und,in den ■■ Teilstrahlen,den optischen Filtern (11) sowie Detektoren (12) einer elektronischen Einheit (5) vor einer Anzeigeeinheit (6) eine gemeinsame auswechselbare Detektionseinrichtung (4) bilden.

2. Optisches Mehrstrahl-Gasmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (7) mit den optischen Filtern (11) ein Verbundelement · bildet.

3. Optisches Mehist rahl-Gasmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Filter (11) direkt hinter dem Prisma (7) angeordnet sind.

4. Optisches Mehrstrahl-Gasmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (7) mit der Sammellinse (10) ein Element (13) bildet.

5. Optisches Mehrstrahl-Gasmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (10) vor dem Prisma (7) angeordnet ist.

6. OptischesMehrstrahl-Gasmeßgerät zum Messen der Anteile eines Gasgemisches mit einer optischen Strahlungsquelle sowie einer durchstrahlten Gasküvette ,der über eine η Strahlenteiler und optische Filter ein fotoelektrischer Empfänger nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet,daß der Strahlenteiler in Form eines Prismas (7) zusammen mit den optischen Filtern(11) in den Teilstrahlen- sowie Detektoren (12) einer elektronischen Einheit (5) vor einer Anzeigeeinheit (6) eine gemeinsame auswechselbare Detektionseinrichtung (4) bilden.

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