DE3714346A1

DE3714346A1 - Ultraviolett-ammoniakanalysegeraet

Info

Publication number: DE3714346A1
Application number: DE19873714346
Authority: DE
Inventors: Takusuke Izumi; Mitio Saito; Nobuaki Takeda
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1987-04-29
Publication date: 1987-11-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraviolett-Ammoniak analysegerät für die im wesentlichen zeitgleiche, fort laufende und automatische Messung der Konzentration von Ammoniakgas (NH₃), welches zusammen mit Schwefeldioxid (SO₂) in eine Gasleitung in einer Entstickungsanlage od. dergl. durchströmenden Abgasen enthalten ist.

In einer vor einiger Zeit in Betrieb befindlichen Entstik kungsanlage wird NH₃ in ein Abgas eingeblasen, so daß im Abgas enthaltene Stickoxide (NO_x) unter Verwendung eines Katalysators zu unschädlichem Stickstoff (N₂) und Wasser (H₂O) reduziert werden. Übersteigt in diesem Falle die Konzentration von nicht reagiertem NH₃ einen Wert von ca. 5 ppm, reagiert im Abgas enthaltenes Schwefelsäure anhydrid (SO₃) in einem an der Auslaßseite der Entstic kungsanlage angeordneten Lufterhitzer mit dem nicht rea gierten NH_3, so daß Ammoniumsulfat in kristalliner Form ausgefällt und der Lufterhitzer dadurch zugesetzt wird. Das Zusetzen des Lufterhitzers schreitet bei einer Konzen tration des Ammoniakgases von mehr als 5 ppm schnell voran. Es ist deshalb äußerst wichtig, die Konzentration von NH₃ genau zu überwachen.

Als Brennstoff für Kessel von Wärmekraftwerken oder anderen Anlagen wird in der Hauptsache Öl verwendet. Seit einiger Zeit verwenden einige Anlagen jedoch Kohle anstelle des in schwindender Menge vorhandenen Öls. Kohle enthält einen großen Anteil an Schwefel (S). Dementsprechend bewirkt die Verwendung von Kohle als Brennstoff einen Anstieg der SO₃-Konzentration. Dabei muß die Konzentration von nicht reagiertem NH₃ in einem Bereich von ca. 1 bis 2 ppm gehalten werden, um dem Zusetzen des Lufterhitzers vorzu beugen. Die Konzentration von nicht reagiertem NH₃ schwankt jedoch erheblich in Abhängigkeit vom Gehalt der Abgase an NO_x, dem Volumen der Abgase, der Wirksamkeit des Reduktions katalysators, der eingeblasenen Menge an NH₃ usw.. Die Konzentration von nicht reagiertem NH₃ muß deshalb fort laufend und genau überwacht werden.

Für die genaue, fortlaufende und direkte Messung der Kon zentration von NH₃ in Abgasen wurde ein Ammoniak-Analyse gerät vorgeschlagen, dessen Wirkungsweise darauf beruht, daß NH₃ ultraviolette Strahlen einer bestimmten Wellen länge absorbiert (veröffentlichte japanische Patentanmel dung 57-17 462).

Bei der Bestrahlung von NH₃ mit ultravioletten Strahlen erscheint ein auffälliges Absorptionsspektrum im Wellen längenbereich von 207 nm bis 211 nm des Spektrums der ultravioletten Strahlen. Durch Messung der Intensität des Absorptionsspektrums läßt sich daher die Konzentration von NH₃ bestimmen.

Der Wellenlängenbereich von 207 nm bis 211 nm überdeckt sich jedoch mit dem Absorptionsspektrum von SO_2. Deshalb wird gleichzeitig auch die Intensität des Absorptions spektrums von SO₂ im Bereich der Wellenlänge von 300 nm gemessen. Zwischen der Intensität des Absorptionsspektrums von SO₂ im Wellenlängenbereich von 207 nm bis 211 nm und der Intensität des Absorptionsspektrums im Bereich der Wellenlänge von 300 nm besteht eine bekannte, durch eine Kurve darstellbare Beziehung. Daher läßt sich die Inten sität des Absorptionsspektrums im Wellenlängenbereich von 207 nm bis 211 nm und damit ein Korrekturfaktor für die Bestimmung der Konzentration von NH₃ anhand der Inten sität des Absorptionsspektrums im Bereich der Wellenlänge von 300 nm berechnen. Der anhand der Intensität des Absorp tionsspektrums im Bereich der Wellenlänge von 300 nm berechnete Korrekturfaktor wird von der Intensität des zur gleichen Zeit gemessenen Absorptionsspektrums im Wellenlängenbereich von 207 bis 211 nm subtrahiert, so daß sich die Konzentration von NH₃ ohne störenden Einfluß durch die Konzentration an SO₂ bestimmen läßt.

Bei dem genannten Gerät werden von einer Lichtquelle aus gehende ultraviolette Strahlen auf von außen einer Licht absorptionszelle zugeleitete Abgase gerichtet, und die durch die Zelle hindurchtretende Strahlung wird durch einen Eintrittsschlitz in ein Spektroskop geleitet. Die in das Spektroskop geleitete Strahlung wird mittels eines Beugungs gitters zu einem Beugungsspektrum zerlegt, wobei dann der Wellenlängenbereich des Beugungsspektrums zwischen 207 nm und 211 nm durch einen mit einem ersten Austrittsschlitz zusammenwirkenden fotoelektrischen Wandler in ein elek trisches Signal umgewandelt wird. Im Bereich der Wellen länge von 300 nm wird das Beugungsspektrum durch einen mit einem zweiten Austrittsschlitz zusammenwirkenden zweiten fotoelektrischen Wandler in ein zweites elektrisches Signal umgewandelt. Aus den durch den ersten und den zweiten foto elektrischen Wandler erzeugten, der jeweiligen spektralen Intensität entsprechenden elektrischen Signalen errechnet dann eine Rechnerschaltung die Konzentration von NH_3.

Um in diesem Falle die Intensität des Absorptionsspektrums unbeeinflußt von Hintergrundkomponenten des Spektrums genau messen zu können, werden die Austrittsschlitze mittels Schwingungserzeugern, z.B. U-förmigen Stimmgabeln, mit einer gegebenen Frequenz in Schwingungen versetzt, um das durch die Austrittsschlitze hindurch auf die fotoelek trischen Wandler fallende Licht zu modulieren. Die elek trischen Ausgangssignale der fotoelektrischen Wandler werden dann synchron mit einer Frequenz abgetastet, welche das Doppelte der von einem Treiber für die jeweilige Stimmgabel erhaltenen Schwingungsfrequenz beträgt.

Die U-förmigen Stimmgabeln werden dabei mittels erster elektromagnetischer Spulen in Schwingung versetzt, und ihre Schwingungsamplitude wird mittels zweiter elektromagneti scher Spulen abgegriffen. Dabei werden die U-förmigen Stimmgabeln über den jeweiligen Treiberkreis so gesteuert, daß die Schwingungsamplitude konstant bleibt.

In einem Ammoniak-Analysegerät der vorstehend beschriebenen Art sind jedoch noch gewisse Mängel zu beseitigen. Um die Abtastung des Wellenlängenbereichs von 207 nm bis 211 nm des Beugungsspektrums durch den ersten fotoelektrischen Wandler zu gewährleisten, muß der erste Austrittsschlitz im Wellenlängenbereich von 207 nm bis 211 nm des Beugungs spektrums in der Brennebene desselben in Schwingungen versetzt werden. Dabei ändert sich die Amplitude in Abhän gigkeit von der Entfernung zwischen dem Beugungsgitter und dem ersten Austrittsschlitz. Um eine vorgegebene Mindest meßgenauigkeit zu erreichen, muß die Amplitude jedoch wenigstens 1 mm betragen. Angenommen nun daß ein Schenkel der U-förmigen Stimmgabel ein rechteckiger Stab mit einer Länge von 100 mm und einer Querschnittsfläche von 4×5 mm ist, dann ist ein beträchtlicher Energieaufwand notwendig, um einen Metallstab mit einem diesem Volumen entsprechenden Gewicht mit einer Amplitude von 1 mm in Schwingungen zu versetzen. Die Schwingungen werden deshalb nicht nur auf die U-förmige Stimmgabel übertragen, sondern auf das gesamte Spektroskop, wodurch die Meßgenauigkeit beeinträch tigt wird.

Da die Konzentration von NH₃ aus der Intensität des Absorp tionsspektrums im Wellenlängenbereich von 207 nm bis 211 nm und der Intensität des Absorptionsspektrums im Bereich der Wellenlänge von 300 nm berechnet wird, muß die Meßgenauig keit bei der Messung der jeweiligen Intensität des Absorp tionsspektrums innerhalb einer Toleranz von - 0,01 nm liegen, um die gewünschte Meßgenauigkeit zu erzielen. Ist nämlich die Wellenlänge der Messung instabil, dann treten in dem von der SO₂-Konzentration abgeleiteten Korrektur wert Schwankungen auf. Bei einer Verlagerung der gemessenen Wellenlänge um beispielsweise 0,02 nm schwankt der Korrek turwert um 1 bis 2 ppm. Dementsprechend schwankt die unter Verwendung dieses Korrekturwerts berechnete NH₃-Konzentra tion ebenfalls in beträchtlichem Maße, so daß ein genauer Meßwert nicht erzielbar ist.

Das Verhältnis zwischen der im Bereich der Wellenlänge von 300 nm gemessenen Konzentration von SO₂ in den Abgasen und der im Wellenlängenbereich von 207 bis 211 nm gemessenen kombinierten Konzentration von NH₃ und SO_2, d.h. also der Einfluß der Konzentration von SO₂ auf die Konzentration von NH₃ unterliegt beträchtlichen Änderungen in Abhängig keit von der Amplitude der U-förmigen Stimmgabel, d.h. dem innerhalb dieser Amplitude liegenden Wellenlängenbereich. Die Amplitude der U-förmigen Stimmgabel muß deshalb während der Messung konstant gehalten werden.

Wie vorstehend bereits erwähnt, wird die Schwingungsampli tude der U-förmigen Stimmgabel durch eine zweite elektro magnetische Spule abgegriffen. Dabei bewirkt jedoch eine Änderung der Umgebungstemperatur nicht nur eine Änderung der Materialeigenschaften der U-förmigen Stimmgabel, sondern auch eine Änderung des magnetischen Widerstands der in dem Spalt zwischen der Stimmgabel und der zweiten elektro magnetischen Spule vorhandenen Luft. Eine genaue Bestimmung der Amplitude der U-förmigen Stimmgabel mittels der zweiten elektromagnetischen Spule ist daher äußerst schwierig. Daher ist es nicht möglich, die Schwingungsamplitude der U-förmigen Stimmgabel genau konstant zu halten, worunter wiederum die Genauigkeit bei der Messung der Konzentration von NH₃ leidet.

Wie im einzelnen in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung 57-17 462 beschrieben, wird die Temperatur innerhalb der Lichtabsorptionszelle mittels eines darin angeordneten Heizelements auf einem hohen Wert von ca. 300°C gehalten. Da jedoch die U-förmige Stimmgabel und die zum Abgreifen der Schwingungsamplitude vorhandene elektromagnetische Spule durch von der Lichtabsorptions zelle abgestrahlte Wärme beeinflußt werden, ergibt sich eine weitere Verschlechterung der Meßgenauigkeit.

Die optischen Bauteile des Geräts wie das Beugungsgitter, die Austrittsschlitze usw. werden ebenfalls durch von der Lichtabsorptionszelle abgestrahlte Wärme beeinflußt. Da durch können sich die Abstände zwischen den optischen Bau teilen verändern, was wiederum zu Schwankungen des gemes senen Wellenlängenbereichs führen kann. Dies führt dann zu einer weiteren Verschlechterung der Meßgenauigkeit bei der Bestimmung der NH₃-Konzentration.

Schließlich sind für die Abtastung des Beugungsspektrums im Wellenlängenbereich von 207 bis 211 nm und im Bereich der Wellenlänge von 300 nm zwei U-förmige Stimmgabeln notwendig, wodurch sich die Abmessungen des Geräts ent sprechend vergrößern.

Angesichts der vorstehend erörterten Sachlage ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung eines Ultraviolett-Ammoniak analysegeräts, bei welchem es möglich ist, optische Bau teile und einen Schwingungserzeuger auf einer gegebenen Temperatur zu halten, so daß eine hohe Meßgenauigkeit erzielbar ist.

Demgemäß schafft die Erfindung ein Ultraviolett-Ammoniak analysegerät zum Messen der Konzentration von gasförmigem Ammoniak in einem zu untersuchenden Gas, mit einer mit dem zu untersuchenden, gasförmiges Ammoniak enthaltenden Gas gespeisten Lichtabsorptionszelle, einer an einer Seite der Lichtabsorptionszelle angeordneten Lichtquelle zum Bestrahlen der Lichtabsorptionszelle mit ultravioletter Strahlung, einem Wellenlängenmodulationsspektroskop zum Auffangen von durch das zu untersuchende Gas in der Licht absorptionszelle hindurchtretendem Licht an der anderen Seite der Lichtabsorptionszelle, zum Modulieren der Wellen länge des Lichts und zum Abgeben des wellenlängenmodulier ten Lichts in einem einem Absorptionsspektrum des Ammoniak gases entsprechenden Wellenlängenbereich, wenigstens einem fotoelektrischen Wandler zum Auffangen des von dem wellen längenmodulierenden Spektroskop abgegebenen wellenlängen modulierten Lichts und zum Umwandeln des wellenlängen modulierten Lichts in ein elektrisches Signal, und mit mit dem elektrischen Signal des fotoelektrischen Wandlers gespeisten Signal-Verarbeitungseinrichtungen zum synchronen Abtasten des elektrischen Signals mit einer das Doppelte der Wellenlängenmodulationsfrequenz des wellenlängenmodu lierenden Spektroskops betragenden Frequenz und zum Erzeugen eines einem Absorptionsspektrum einer dem Absorptionsspek trum des Ammoniakgases entsprechenden Wellenlänge propor tionalen Gleichspannungs-Ausgangssignals, wobei gemäß der Erfindung vorgesehen ist, daß wenigstens das Wellenlängen modulationsspektroskop in einem eine konstante Temperatur aufweisenden Raum angeordnet ist, welcher gegenüber der Lichtabsorptionszelle wärmeisoliert ist.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht der äußeren Erscheinung eines Ultraviolett-Ammoniakanalysegeräts in einer Aus führungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Schrägansicht des Inneren eines in Fig. 1 dargestellten Gehäuses,

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Spektralcharakteristik einer Lichtquelle,

Fig. 4 eine schematisierte Darstellung der Anordnung des in Fig. 1 gezeigten Ultraviolett-Ammoniakanalyse geräts,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer in Fig. 4 dargestellten Signalverarbeitungsschaltung,

Fig. 6A und 6B grafische Darstellungen der Beziehung zwi schen einer Wellenlänge und einer Lichtintensität zur Verdeutlichung des Arbeitsprinzips,

Fig. 7 eine schematisierte Ansicht einer in Fig. 4 darge stellten U-förmigen Stimmgabel,

Fig. 8 eine schematisierte Darstellung einer anderen Anord nung des in Fig. 1 gezeigten Ultraviolett-Ammoniak analysegeräts,

Fig. 9 eine Schrägansicht einer in Fig. 8 dargestellten U-förmigen Stimmgabel,

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Treiberschaltung für die in Fig. 8 gezeigte Stimmgabel,

Fig. 11 und 12 Schrägansichten der äußeren Erscheinung von Ultraviolett-Ammoniakanalysegeräten entsprechend anderen Ausführungsformen der Erfindung und

Fig. 13A und 13B Schnittansichten zur Darstellung der inneren Anordnung der Gehäuse der in Fig. 2 bzw. Fig. 12 dargestellten Ausführungsformen.

Fig. 1 zeigt die äußere Erscheinung eines Ultraviolett- Ammoniakanalysegeräts in einer Ausführungsform der Erfin dung. Auf einer Unterlage 10 sind verschiedene optische Bauteile angeordnet, namentlich eine Lichtquelle 12 zum Erzeugen einer Ultraviolettstrahlung, eine Lichtabsorptions zelle 14, eine Kollimatorlinse 16 zum Ausrichten eines von der Lichtquelle 12 ausgehenden Lichtstrahls 18 auf die Zelle 14, eine Fokussierlinse 20 und eine entlang der optischen Achse des Lichtstrahls 18 auf der Unterlage 10 angeordnete Lichteintrittsfläche 22 an einem Ende einer Lichtleiterfaser 24. Das andere Ende der Lichtleiterfaser 24 tritt durch eine Öffnung 28 in ein in einigem Abstand von der Unterlage 10 angeordnetes Gehäuse 26, in welchem ein Wellenlängenmodulationsspektroskop mit dazugehörigen Einrichtungen untergebracht ist. Innerhalb des Gehäuses 26 ist das andere Ende der Lichtleiterfaser 24 mittels einer Halterung 30 auf einem Sockel 32 des Spektroskops 34 befe stigt, wie in Fig. 2 dargestellt. Der aus dem anderen Ende der Lichtleiterfaser 24 austretende Lichtstrahl 18 wird durch eine Fokussierlinse 36 auf einen Eintrittsschlitz 38 des Spektroskops 34 gerichtet. Die Austrittsfläche der Lichtleiterfaser 24, die Linse 36 und der Schlitz 38 sind unter Verwendung entsprechender Halterungen im Strahlengang des Lichtstrahls 18 unverrückbar auf dem Sockel 32 fest gelegt.

Die Lichtquelle 12 ist eine Plasmaemissions-Deuteriumröhre mit einem Emissionsfenster in der Größenordnung von 2 mm.

Die Kurve der spektralen Intensität der von der Lichtquelle 12 erzeugten ultravioletten Strahlung würde in dem durch das Analysegerät zu messenden Wellenlängenbereich von 200 nm bis 300 nm vorzugsweise geradlinig verlaufen, sie zeigt jedoch eine leichte Krümmung, wie in Fig. 3 darge stellt. Für die Messung der tatsächlichen Konzentration von NH₃ werden daher die Meßwerte bei verschiedenen Wellen längen unter Verwendung eines keine Verunreinigungen ent haltenden Gases, z.B. Stickstoff, im Voraus berechnet, bevor mit den Messungen begonnen wird. Zur Eichung der tatsächlichen Meßwerte werden dann die auf das reine Gas bezogenen Meßwerte von den gemessenen Werten subtrahiert. Bei dieser Eichung handelt es sich also um einen Null abgleich.

Wie man in Fig. 1 erkennt, sind an der Lichtabsorptions zelle 14 ein Einlaßrohr 40 für die Zuleitung von heißen Abgasen aus einer (nicht gezeigten) Abgasleitung und ein Auslaßrohr 42 für den Austritt des zugeführten Gases ange schlossen. Das Einlaßrohr 40 wird mittels eines (nicht dargestellten) Heizelements und unter Verwendung einer Wärmeisolierung auf einer Temperatur von etwa 300°C gehalten. Ebenso wird das Innere der Zelle 14 mittels einer nicht gezeigten Heizeinrichtung auf einer Temperatur von etwa 300°C gehalten.

Das Gehäuse 26 enthält beispielsweise einen Temperatur fühler und ein Gebläse, welche die Temperatur im Inneren des Gehäuses 26 gleichbleibend auf etwa 35°C halten.

Die Lichtleiterfaser 24 besteht aus ca. 1000 Siliziumfasern mit einem Durchmesser von jeweils ca. 100 µm und hat einen Gesamtdurchmesser von ca. 4 mm.

Die Lichtquelle 12, die Kollimatorlinse 16, die Fokussier linse 20 und die Eintrittsfläche 22 der Lichtleiterfaser 24 sind mittels nicht gezeigter Halterungen unverrückbar im Strahlengang des Lichtstrahls 18 auf der Unterlage 10 befe stigt. Da die Zelle 14 eine ziemlich große Querschnitts fläche aufweist, bleiben geringfügige Verschiebungen der Zelle ohne Einfluß. Da jedoch der Innenraum der Zelle 14 auf einer hohen Temperatur gehalten wird, ist die Zelle unter Zwischenlage von nicht dargestelltem Isoliermaterial auf der Unterlage 10 angebracht, um einen Einfluß auf die übrigen Teile auszuschließen.

Fig. 4 zeigt in schematisierter Form die Anordnung des Ultraviolett-Ammoniakanalysegeräts. Die von der Licht quelle 12 abgegebene Ultraviolettstrahlung wird durch die Kollimatorlinse 16 parallel gerichtet und tritt anschlie ßend durch die Hochtemperaturzelle 14. Anschließend wird die parallel gerichtete Strahlung auf die Eintrittsfläche der Lichtleiterfaser 24 fokussiert und beim Austritt aus der Lichtleiterfaser 24 durch die Fokussierlinse 36 auf den Eintrittsschlitz 38 des Spektroskops 34 gerichtet. Der in das Spektroskop 34 eintretende Lichtstrahl 18 wird von einem Kollimator 46 reflektiert und beaufschlagt ein Beu gungsgitter 48, von welchem er zu einem den verschiedenen Wellenlängen entsprechenden Spektrum aufgefächert wird. Der zu einem Spektrum aufgefächerte Lichtstrahl beauf schlagt einen Kollektor 50, in dessen Brennebene ein Aus trittsschlitz 52 angeordnet ist. Ein weiterer Austritts schlitz 54 ist an einer Stelle angeordnet, auf welche das vom Kollektor 50 reflektierte Spektrum über einen ebenen Spiegel 55 fokussiert wird. Gegenüber der Rückseite der Ausstrittsschlitze 52 und 54 ist jeweils ein fotoelek trischer Wandler 56 bzw. 58 angeordnet. Der Austrittsschlitz 52 ist an einer Stelle angeordnet, auf welche das Licht mit einer Wellenlänge von 209 nm des Spektrums als Mittelwert des Wellenlängenbereichs von 207 bis 211 nm gerichtet ist. Der Austrittsschlitz 54 ist dagegen an einer Stelle ange ordnet, auf welche der Lichtanteil des Spektrums mit einer Wellenlänge von 300 nm gerichtet ist.

Die Austrittsschlitze 52 und 54 werden mittels U-förmiger Stimmgabeln 60 bzw. 62 in zur Einfallsrichtung des jeweili gen Spektrums lotrechte Schwingungen mit einer vorbestimm ten Frequenz F und einer vorbestimmten Amplitude W versetzt. Die Stimmgabeln 60 und 62 werden über jeweils einen zuge ordneten Treiberkreis 64 bzw. 65 erregt und gesteuert. Dementsprechend wird das durch den Schlitz 52 hindurch tretende Licht in einem Wellenlängenbereich von 3,2 nm moduliert, ausgehend von einer mittleren Wellenlänge von 209 nm. Das durch den Schlitz 54 hindurchtretende Licht wird, ausgehend von einer mittleren Wellenlänge von 300 nm, in einem Wellenlängenbereich von ca. 1,6 nm moduliert.

Das durch Überlagerung der auf den Schlitz 52 fokussierten Absorptionsspektren von NH₃ und SO₂ erhaltene modulierte Lichtsignal wird durch den fotoelektrischen Wandler 56 in ein erstes elektrisches Signal f 1 umgewandelt. Das auf den Schlitz 54 fokussierte, dem Absorptionsspektrum von SO₂ entsprechende Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 300 nm wird durch den Wandler 58 in ein zweites elektrisches Signal f 2 umgewandelt.

Die beiden jeweils sowohl Gleichspannungs- als auch Wechsel spannungskomponenten enthaltenden Ausgangssignale f 1 und f 2 der Wandler 56 bzw. 58 fließen jeweils einer Signalverar beitungsschaltung 66 bzw. 68 zu. Die Schaltung 66 hat den in Fig. 5 dargestellten Aufbau. Sie umfaßt einen Gleich spannungsverstärker 70, eine Teilerschaltung 72, welche mit dem Ausgang des Verstärkers 70 verbunden ist, ein einen Kondensator 74 aufweisendes Hochpaßfilter und einen Synchron detektor oder phasengesteuerten Verstärker 76. Der Gleich spannungsverstärker 70 verstärkt das Signal f 1. Das Aus gangssignal c des Verstärkers 70 fließt der Teilerschaltung 72 zu. Das Hochpaßfilter entfernt die Gleichspannungs komponente c aus dem Signal f 1. Das Signal f 1 wird dann durch den Synchrondetektor 76 mit einer Frequenz 2 F abge tastet, wobei F die Schwingungsfrequenz der Stimmgabel 60 ist und durch den Treiberkreis 64 erzeugt wird. Ein sich dabei ergebendes, der Tiefe a eines durch die Absorption im gemessenen Spektralbereich verursachten Abfalls (Fig.6A) entsprechendes Ausgangssignal fließt ebenfalls der Teiler schaltung 72 zu. Die Teilerschaltung 72 dividiert den Wert a durch den Wert c. Als Ergebnis erzeugt die Signal verarbeitungsschaltung 66 ein Ausgangssignal bzw. eine Gleichspannung g 1 in Abhängigkeit vom Grad der Absorption des betreffenden Spektralbereichs.

Da der Wert a durch den Wert c dividiert wird, unterliegt die Gleichspannung g 1 keinerlei abträglichen Einflüssen durch Schwankungen der Intensität des Lichts, wie sie durch Änderungen der Betriebsbedingungen der Lichtquelle 12 oder durch Verschmutzung der optischen Bauteile wie der Linsen oder des Fensters der Zelle 14 hervorgerufen werden können. Da nämlich die beiden Werte a und c der Intensität des Lichts proportional sind, heben sich die von der Intensität abhängigen Faktoren durch Dividieren von a durch c gegenseitig auf. Der Wert a/c, d.h. also das Verhältnis von a zu c, ist also allein von der Gaskonzentration und nicht von der Intensität des Lichts abhängig.

Die Signalverarbeitungsschaltung 68 hat den gleichen Aufbau wie die Schaltung 66 und erzeugt als Ausgangssignal eine der Absorption im entsprechenden Spektralbereich entspre chende Gleichspannung g 2.

Das von der Signalverarbeitungsschaltung 66 erzeugte und dem kombinierten Absorptionsspektrum von NH₃ und SO₂ ent sprechende Gleichspannungssignal g 1 fließt unkittelbar einer Subtraktionsschaltung 78 zu. Das von der Signalver arbeitungsschaltung 68 erzeugt, dem Absorptionsspektrum von SO₂ entsprechende Gleichspannungssignal g 2 wird als Eingangssignal an eine Korrektorschaltung 80 gelegt. In der Schaltung 80 sind die Werte für die Beeinflussung der Konzentration von NH₃ durch SO₂ bei einer vorbestimmten Temperatur in Form einer Kurve gespeichert. Die Schaltung 80 korrigiert das Gleichspannungs-Eingangssignal g 2 ent sprechend den sich aus dieser Kurve ergebenden Korrektur werten und erzeugt ein korrigiertes Signal g 3, welches vom ersten Gleichspannungssignal g 1 zu subtrahieren ist und der Subtraktionsschaltung 78 zufließt. In der Subtraktions schaltung 78 wird das dem Absorptionsspektrum von SO₂ im Bereich der Wellenlänge von 300 nm entsprechende Korrektur signal g 3 von dem dem kombinierten Absorptionsspektrum von NH₃ und SO₂ im Wellenlängenbereich von 207 bis 211 nm ent sprechenden Gleichspannungssignal g 1 subtrahiert, und ein sich daraus ergebendes, dem Absorptionsspektrum von NH₃ und damit der Konzentration von NH₃ entsprechendes Signal wird einer Anzeigevorrichtung 82 zugeleitet. Die Anzeige vorrichtung 82 zeigt dann als Meßergebnis die tatsächliche Konzentration von NH₃ an.

Der Austrittsschlitz 52 ist am freien Ende eines Schenkels der U-förmigen Stimmgabel 60 befestigt, wie in Fig. 7 dar gestellt. Eine der Schwingungserzeugung dienende elektro magnetische Spule 84 steht einer Seitenfläche des anderen Schenkels, an welchem der Schlitz 52 nicht befestigt ist, unter Bildung eines schmalen Spalts gegenüber. Eine dem Abgriff der Schwingungsamplitude dienende elektromagnetische Spule 86 steht einer Seitenfläche des Schenkels, an welchem der Schlitz 52 befestigt ist, unter Bildung eines schmalen Spalts gegenüber. Die Treiberschaltung 64 speist die Spule 84 mit einem Wechselstrom, um die Stimmgabel 60 mit einer Frequenz F in Schwingungen zu versetzen. Über die Magnet spule 86 ermittelt die Treiberschaltung 64 die Schwingungs amplitude der Stimmgabel 60, um den die Spule 84 durch fließenden Erregerstrom derart zu steuern, daß die Stimm gabel 60 mit einer vorbestimmten Amplitude W in Schwingung versetzt wird.

Die Anordnung der anderen Stimmgabel 62 ist die Gleiche wie die in Fig. 7 dargestellte der Stimmgabel 60.

Das Arbeitsprinzip des wie vorstehend beschrieben ausgebil deten Ultraviolett-Ammoniakanalysegeräts sei nun anhand von Fig. 6A und 6B erläutert. Zur Messung der spektralen Intensität wird die Wellenlänge λ um die mittlere Wellen länge des durch eine zu messende Gaskomponente hervorgeru fenen Abfalls des Absorptionsspektrum herum moduliert, d.h. für die Messung wird die Wellenlänge λ im Bereich (g0±Δ λ) um den Spitzenwert λ0 der Wellenlänge des Absorptionsspektrums als Mittelpunkt herum moduliert. Die dabei gemessene Intensität variiert entlang der Kurve des Absorptionsspektrums, d.h. entlang dem Verlauf des Abfalls, so daß man ein in seiner Intensität moduliertes Licht signal von einer Wellenform D erhält, in welchem eine Wechselspannungskomponente der Amplitude d (Wellenkomponente) einer mittleren Gleichspannungskomponente e überlagert ist, wie in Fig. 6B dargestellt. Die Frequenz der Wechselspan nungskomponente d der Wellenform D ist 2 F, also das Doppelte der Wellenlängen-Modulationsfrequenz F. Wird daher die Wellenform D synchron mit der Wellenlängen modulation abgetastet, so läßt sich dadurch die spektrale Intensität ermitteln. In der Praxis wird die Wellenform D nach Entfernen der Gleichspannungskomponente e durch das Hochpaßfilter synchron abgetastet, um den Wert d zu erhal ten, welcher der Tiefe a des durch Absorption verursachten Abfalls entspricht (Fig. 6A). Die Tiefe a des Abfalls ist dabei der Gaskonzentration proportional.

In der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform werden an zwei Stellen in der Zelle 14 Absorptionsspektren gebildet. Der durch den Schlitz 38 eintretende Lichtstrahl 18 wird durch den Kollimator 46 auf das Beugungsgitter 48 reflek tiert und entsprechend der verschiedenen Wellenlängen zu einem Spektrum aufgefächert. Da der Schlitz 52 mittels der Stimmgabel 60 mit einer vorbestimmten Amplitude W und einer vorbestimmten Frequenz F in Schwingungen versetzt wird, beaufschlagt der im Wellenlängenbereich λ0±Δ λ modulierte Anteil des Lichtstrahls die Lichteinfallsfläche des foto elektrischen Wandlers 56. Dabei ändert sich die Intensität des die Lichteinfallsfläche beaufschlagenden Lichts in Abhängigkeit von der Zeit, so daß sich durch die Modula tion der Lichtintensität ein wellenförmiges Signal ergibt, in welchem eine Gleichspannungskomponente e einer Wechsel spannungskomponente d überlagert ist, wie durch die Wellen form D in Fig. 6B angedeutet. Die Wellenform D wird durch den Wandler 56 zu dem elektrischen Signal f 1 umgewandelt.

Die Gleichspannungskomponente e wird durch das Hochpaß filter in der Signalverarbeitungsschaltung 66 ausgefiltert, so daß man durch Abtastung mit einem von der Treiberschal tung 64 gelieferten, die Frequenz F 2 aufweisenden Synchron signal ein Signal erhält, welches der Tiefe a des Abfalls in Fig. 6A entspricht.

Die Signalverarbeitungsschaltungen 66 und 68 liefern somit Gleichspannungssignale g 1 und g 2, welche jeweils der Tiefe a des Abfalls im mittleren Wellenlängenbereich von 209 nm bzw. 300 nm, d.h. also der Intensität im jeweiligen Absorptionsspektrum entsprechen. Durch Abzug der SO₂-Kompo nente in der Subtraktionsschaltung 78 erhält man abschlie ßend das Meßergebnis für die Konzentration von NH_3.

Bei dem beschriebenen Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät ist die auf einer hohen Temperatur von ca. 300°C gehaltene Lichtabsorptionszelle 14 gegenüber der die äußeren optischen Bauteile tragenden Unterlage 10 wärmeisoliert. Die zum Spektroskop 34 gehörigen optischen und sonstigen Bauteile, d.h. die Stimmgabeln 60 und 62, die fotoelektrischen Wandler 56 und 58, die Treiberschaltungen 64 und 65 für die Stimmgabeln usw. sind in dem Gehäuse 26 untergebracht, dessen Innenraum auf einer Temperatur von z.B. 43°C gehalten wird. Damit ist einem abträglichen Einfluß der von der Zelle 14 abgestrahlten Wärme auf die verschiedenen Teile des Spektroskops 34 vorgebeugt.

Nach dem Durchtritt durch die auf einer hohen Temperatur gehaltene Zelle 14 wird der Lichtstrahl 18 über das aus einer großen Anzahl von Siliziumfasern gebildete Licht leiterkabel 24 in das die verschiedenen optischen Bauteile, die Stimmgabeln 60, 62 usw. enthaltende Gehäuse 26 geleitet. Bei Verwendung eines Lichtleiterkabels von entsprechender Länge kann das Gehäuse 26 daher an einer Stelle angeordnet werden, an welcher es durch die von der Zelle 14 abge strahlte Wärme nicht beeinflußt wird.

Da sich die Umgebungstemperatur des Gehäuses 26 und der darin untergebrachten Teile konstant halten läßt, kann die Schwingungsamplitude der U-förmigen Stimmgabel 60 mit großer Genauigkeit von der elektromagnetischen Spule 86 abgegriffen werden. Dadurch läßt sich die Schwingung der Stimmgabel genau auf der Frequenz W konstant halten, so daß sich der Einfluß der SO₂-Konzentration auf die Konzen tration von NH₃ auf ein einziges Charakteristikum begrenzen läßt.

Dadurch kann die Korrekturschaltung 80 den auf die Konzen tration von SO₂ bezogenen Korrekturwert g 3 zur Ermittlung der Konzentration von NH₃ sehr genau berechnen, so daß die Subtraktionsschaltung einen sehr genauen Wert für die Konzentration von NH₃ liefern kann. Dadurch erhält das Analysegerät insgesamt eine sehr hohe Meßgenauigkeit.

Da die optischen Bauteile wie die Lichtquelle 12, die Kollimatorlinse 16, die Fokussierlinse 20 usw. mit Ausnahme der Lichtabsorptionszelle 14 auf einer gemeinsamen Unter lage 10 fixiert sind, lassen sich durch Verlagerungen der Lichtquelle 12 in Richtung des Lichtstrahls 18 hervorge rufene Nullpunktwanderungen unterdrücken, wodurch sich die Meßgenauigkeit weiterhin verbessern läßt.

In dem Wellenlängen-Modulationsverfahren dieser Ausführungs form wird die Kurvenform des Spektrums gemessen. Wie vor stehend beschrieben, hat das Spektrum der Lichtquelle 12 die in Fig. 3 dargestellte Kurvenform. Der vorstehend erwähnte Nullabgleich wird in folgender Weise ausgeführt: Bei Durchströmung eines "Null"-Gases wird ein Ausgangssignal erzeugt, welches durch Subtraktion auf Null reduziert wird. Das Strahlungsspektrum der Lichtquelle ändert sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Lichtaustrittsstelle, d.h. von verschiedenen Bereichen des Plasmas. Eine Bewegung der Lichtquelle 12 bewirkt daher eine Verschiebung des auf den Eintrittsschlitz 38 des Spektroskops 34 fallenden Licht anteils, so daß sich eine Nullpunktverschiebung ergibt.

Ist eine Lichtquelle wie in herkömmlichen Geräten auf einer optischen Bank eines Spektroskops angeordnet, so erhält die optische Bank dadurch sehr große Abmessungen, so daß geringfügige Wärmedehnung oder -schrumpfung der optischen Bank eine Nullpunktverschiebung bewirken können. Da die Unterlage 10, auf welcher die Lichtquelle 12 und die Ein trittsfläche 22 der Lichtleiterfaser fixiert sind, gemäß der Erfindung relativ kleine Abmessungen hat, kann sie ohne Schwierigkeit so ausgebildet und aus einem solchen Material gefertigt sein, daß sie kaum irgendwelchen Ver formungen unterworfen ist, so daß sich die Nullpunkt verschiebung weitgehend vermeiden läßt.

Im Hinblick auf die Vermeidung oder Verringerung der Null punktverschiebung ist das mit einem Lichtleiterkabel arbei tende Verfahren gemäß der Erfindung mit Vorteil für alle mit Wellenlängenmodulation arbeitenden Ultraviolett-Ammo niakanalysegeräte anwendbar. Selbst bei Weglassung eines zweiten Austrittsschlitzes für die Messung der SO₂-Kompo nente für die Untersuchung von SO₂-freien Abgasen bietet die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil der Verringerung oder Vermeidung der Nullpunktverschiebung.

Da im Gehäuse 26 nur das Spektroskop 34, die Fokussier linse 36, die Stimmgabeln 60 und 62 und die Treiberschal tungen 64 und 65 untergebracht zu werden brauchen, kann die Grundplatte 32 relativ kleine Abmessungen erhalten. Dadurch läßt sich die mechanische Festigkeit oder Steifig keit der Grundplatte 32 verbessern, und durch Verformungen der Grundplatte 32 hervorgerufene Relativbewegungen der optischen Komponenten mit sich daraus ergebenden Verschie bungen der gemessenen Wellenlängen lassen sich auf ein Mindestmaß begrenzen, um die Meßgenauigkeit so weiter zu verbessern.

Bei einem anderen Verfahren zum Modulieren von Wellen längen verwendet man einen feststehenden Austrittsschlitz und einen zwischen einem Eintrittsschlitz und einem Beugungs gitter angeordneten, in Schwingungen versetzbaren Spiegel, welcher einen Lichtstrahl im Inneren des Spektroskop in Schwingungen versetzt und das Licht dadurch nach Wellen längen moduliert. Auch in diesem Falle kann ein Licht leiter zur Verringerung oder Vermeidung der Nullpunkt verschiebung verwendet werden.

Fig. 8 zeigt in schematisierter Form ein Ultraviolett- Ammoniakanalysegerät dieser Art. Von einer Lichtquelle 12 ausgehende Ultraviolettstrahlen werden durch eine Kolli matorlinse 16 parallel gerichtet und durchsetzen dann eine auf einer hohen Temperatur gehaltene Lichtabsorptionszelle 14. Die aus der Zelle 14 austretenden Lichtstrahlen werden durch eine Fokussierlinse 20 auf die Eintrittsfläche eines Lichtleiters 24 fokussiert.Der über den Lichtleiter 24 übertragene Lichtstrahl 18 wird dann durch eine Fokussier linse 36 auf den Eintrittsschlitz 38 eines Spektroskops 34 fokussiert. Der in das Spektroskop 34 eintretende Licht strahl 18 beaufschlagt einen ebenen Spiegel 88, welcher an einem freien Ende einer U-förmigen Stimmgabel 90 angebracht ist. Die Stimmgabel 90 dient als Schwingungserzeuger und ist über eine insgesamt mit 92 bezeichnete Steuereinheit erregbar. Der vom ebenen Spiegel 88 reflektierte Licht strahl 18 beaufschlagt einen Kollimator 94. Die Stimmgabel 90 ist mit einer durch ihre Form, ihr Gewicht und andere Merkmale bestimmten Frequenz F und einer vorbestimmten Amplitude W in Schwingungen versetzbar. Der vom ebenen Spiegel 88 reflektierte Lichtstrahl 18 wird dadurch ebenfalls in Schwingungen von vorbestimmter Frequenz F und Amplitude W versetzt.

Der vom Kollimator 94 reflektierte, in Schwingungen ver setzte Lichtstrahl beaufschlagt ein Beugungsgitter 98. Das vom Beugungsgitter 98 zu einem Spektrum aufgefächerte Licht beaufschlagt einen Hohlspiegel 100. An Stellen, auf welche bestimmte Wellenbereiche des vom Hohlspiegel 100 reflektierten Spektrums fokussiert sind, sind Austritts schlitze 102, 104 angeordnet, an deren Rückseite jeweils ein fotoelektrischer Wandler 106 bzw. 108 vorgesehen ist. Der Schlitz 102 ist an einer Stelle angeordnet, an welcher Licht mit einer Wellenlänge von 209 nm entsprechend dem Mittelwert des Wellenlängenbereichs von 207 bis 211 nm ein fällt. Durch den in Schwingungen versetzten ebenen Spiegel 88 wird der Lichtstrahl und damit auch das durch Beugung desselben erhaltene Spektrum in Schwingungen versetzt, so daß das durch den Schlitz 102 hindurchtretende Licht in einem Wellenlängenbereich von ± 1,5 nm moduliert wird, ausgehend von einer mittleren Wellenlänge von 209 nm.

Der Schlitz 104 ist seinerseits an einer Stelle angeordnet, an welcher Licht mit einer mittleren Wellenlänge von 300 nm einfällt. Das durch den Schlitz 104 hindurchtretende Licht wird in einem Wellenlängenbereich von ±1,2 nm moduliert, ausgehend von der mittleren Wellenlänge von 300 nm. Das durch den Schlitz 102 hindurchtretende, durch die Absorp tionscharakteristik von NH₃ und SO₂ in seiner Intensität modulierte Lichtsignal wird vom fotoelektrischen Wandler 106 in ein elektrisches Signal f 1 umgewandelt. In gleicher Weise wird das durch den Schlitz 104 tretende, durch die Absorptionscharakteristik von SO₂ in seiner Intensität modulierte Lichtsignal durch den fotoelektrischen Wandler 108 in ein elektrisches Signal f 2 umgewandelt.

Die jeweils Gleichspannungs- und Wechselspannungskomponenten enthaltenden Ausgangssignale f 1 und f 2 der fotoelektrischen Wandler 106 bzw. 108 fließen den Signalverarbeitungsschal tungen 66 bzw. 68 zu, welche jeweils den in Fig. 5 gezeigten Aufbau haben. Dabei wird das jeweilige elektrische Signal f 1 bzw. f 2 durch den Gleichspannungsverstärker 70 verstärkt, dessen der Gleichspannungskomponente entsprechendes Aus gangssignal c der Teilerschaltung 72 zufließt. In einem einen Kondensator 74 aufweisenden Hochpaßfilter wird die Gleichstromkomponente aus dem elektrischen Signal f 1 bzw. f 2 ausgefiltert, und daß sich daraus ergebende Signal wird in einem Synchrondetektor 76 mit einer Frequenz 2 F synchron abgetastet. Die Frequenz 2 F beträgt das Doppelte der Schwingungsfrequenz F der Stimmgabel 90, welche von einer Treiberschaltung 110 der Steuereinheit 92 geliefert wird.

Das der Tiefe a des durch Absorption des betreffenden Spektralbereichs verursachten Abfalls entsprechende Aus gangssignal des Synchrondetektors 76 wird an einen Eingang der Teilerschaltung 72 gelegt. Die Teilerschaltung 72 führt die Division a/c aus, wobei sich als Quotient ein Gleichspannungssignal g 1 bzw. g 2 ergibt, welches der gemessenen Absorption im jeweiligen Spektralbereich ent spricht.

In der Ausgangsstufe des Synchrondetektors 76 ist ein (nicht gezeigtes) Tiefpaßfilter vorgesehen. Die Zeitkon stante des Tiefpaßfilters ist auf die Synchron-Abtast frequenz 2 F abgestimmt und beträgt wenigstens 200/2 F. Diese Beziehung wurde in Versuchen ermittelt, um ein vorbe stimmtes S/N-Verhältnis der Intensität a des gemessenen Absorptionsspektrums aufrechtzuerhalten. Um das S/N-Verhält nis ohne Verschlechterung der Ansprechzeit bei der Messung zu verbessern, muß die Zeitkonstante daher so klein wie möglich sein. Daher kann die Schwingungsfrequenz F der Stimmgabel 90 erhöht werden. Wie im folgenden erläutert, findet in diesem Ausführungsbeispiel eine sehr hohe Schwin gungsfrequenz 2 F von beispielsweise etwa 2 kHz Anwendung.

Das der Intensität des kombinierten Absorptionsspektrums von NH₃ und SO₂ entsprechende Ausgangssignal g 1 der Signal verarbeitungsschaltung 66 wird direkt an einen Eingang der Subtraktionsschaltung 78 gelegt. Das der Intensität des Absorptionsspektrums von SO₂ allein entsprechende Ausgangs signal g 2 der Signalverarbeitungsschaltung 68 wird dagegen in ein Korrektursignal g 3 umgewandelt, welches an einen Eingang der Subtraktionsschaltung 78 gelegt wird. Die Sub traktionsschaltung 78 subtrahiert das aus dem Gleichspan nungssignal g 2 abgeleitete, dem Absorptionsspektrum von SO₂ im Bereich der Wellenlänge von 300 nm entsprechende Korrektursignal g 3 von dem dem kombinierten Absorptions spektrum von NH₃ und SO₂ im Wellenlängenbereich von 207 bis 211 entsprechenden Gleichspannungssignal g 1 und erzeugt ein der Intensität des Absorptionsspektrums von NH₃ und damit der Konzentration von NH₃ entsprechendes Ausgangs signal. Die mit diesem Signal gespeiste Anzeigevorrichtung zeigt dann als Meßergebnis die tatsächliche Konzentration von NH₃ an.

Am anderen freien Ende der Stimmgabel 90 ist ein zweiter ebener Spiegel 112 angebracht. Dieser ist von einem Abtast strahl 114 beaufschlagt, welcher von eienr Lichtquelle 116, z.B. einer Leuchtdiode, erzeugt und durch eine Kondensor linse 118 gebündelt wird. Der vom Spiegel 112 reflektierte Abtaststrahl 114 wird durch die Schwingungen der Stimmgabel ebenfalls in Schwingungen mit der Frequenz F versetzt und beaufschlagt eine Amplitudenmeßeinrichtung 120, welche einen Stellungssensor od. dergl. zum Messen der Schwingungs amplitude des Abtaststrahls 114 enthält. Ein der Schwin gungsamplitude des Abtaststrahls 114 entsprechendes Aus gangssignal der Amplitudenmeßeinrichtung 120 fließt einer Treiberschaltung 110 für eine der Stimmgabel 90 zugeord nete Magnetspule 96 zu. Die Treiberschaltung 110 erzeugt ein Synchronsignal mit der Frequenz 2 F für den Synchron detektor 76 und steuert das Ein- und Ausschalten der Licht quelle 116.

Die Ausbildung der Simmgabel 90 und der Treiberschaltung 110 ist im einzelnen in der am 18. März 1986 eingereichten US-Patentanmeldung 8 40 943 beschrieben. Sie ist nachstehend kurz beschrieben.

Fig. 9 zeigt eine schematisierte Schrägansicht der U-för migen Stimmgabel 90. Ein U-förmiger Bügel 122 sowie ein Schaft 124 der Stimmgabel 90 bestehen jeweils aus Klavier saitendraht mit einem Außendurchmesser von ca. 2 mm. Die Schenkel des U-förmigen Bügels 122 haben jeweils eine Länge von ca. 30 mm, und ihr lichter Abstand beträgt etwa 10 mm. Die an den freien Enden des U-förmigen Bügels 122 ange brachten Spiegel 88 und 112 sind rechteckig und haben jeweils eine Größe von 7×5 mm. Die Magnetspule 96 ist auf einen innerhalb des U-förmigen Bügels 122 angeordneten Kern 126 gewickelt. Die Schwingungsfrequenz F der Stimm gabel 90 ist durch die Form und das Material des U-förmigen Bügels 122 bestimmt. Bei Verwendung der vorstehend genannten Abmessungen ergibt sich eine Schwingungsfrequenz von etwa 2 kHz.

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild der Treiberschaltung 110 für die Erregung der Stimmgabel 90. Eine Lichtquellen- Treiberschaltung 128 liefert einen Erregerstrom an die Lichtquelle 116, z.B. eine Leuchtdiode. Die Amplituden meßeinrichtung 120 enthält einen Stellungssensor 130. Bei diesem handelt es sich um ein fotoelektrisches Wandlerele ment für die Erzeugung eines der Wanderung eines Licht einfallspunkts proportionalen Signals, welches somit die Schwingungsamplitude des Spiegels 112 wiedergibt. Das Ausgangssignal des Stellungssensors 130 fließt einem Stellungswandler 132 zu und wird in ein Wechselspannungs- Amplitudensignal e 1 umgewandelt, welches in Abhängigkeit von den Schwingungen des Spiegels 112 variiert. Das Wech selspannungssignal e 1 wird durch eine Wandlerschaltung 134 in eine Gleichspannung E 1 umgewandelt. Die von der Wandler schaltung 134 erzeugte Gleichspannung E 1 fließt zusammen mit der Ausgangsspannung E 2 einer Amplitudenwähleinrichtung 138 einem Differenzierglied 136 zu, welches aus den Spannungssignalen E 1 und E 2 ein Differenzsignal E 3 erzeugt. Das vom Differenzierglied 136 erzeugte Differenzsignal E 3 wird in einem Integrator 140 integriert und in eine Steuer spannung E 4 für einen Verstärker 142 mit gesteuertem Verstärkungsfaktor umgewandelt.

Das Wechselspannungs-Ausgangssignal e 1 des Stellungswand lers 132 fließt außerdem einem Phasenschieberglied 144 zu, in welchem es mit der Schwingungsphase der Stimmgabel 90 verglichen wird. Das Vom Phasenschieberglied 144 erzeugte Phasensignal e 2 wird an einen Eingang des Verstärkers 142 sowie an einen Wellenformer 146 gelegt. Das vom Wellen former 144 erzeugte wellenförmige Ausgangssignal fließt als Synchronsignal e 3 dem Synchrondetektor 76 der beiden Signal verarbeitungsschaltungen 66 und 68 zu. Der Verstärker 142 verstärkt das an seinen Eingang gelegte Phasensignal e 2 mit einem durch die Steuerspannung E 4 bestimmten Verstär kungsfaktor und erzeugt als verstärktes Ausgangssignal einen Erregerstrom I für die Magnetspule 96 der Stimmgabel 90.

Wird bei der beschriebenen Treiberschaltung 110 die der Schwingungsamplitude des Spiegels 112 entsprechende Aus gangsspannung E 1 der Wandlerschaltung 134 gleich der Ausgangsspannung E 2 der Amplitudenwähleinrichtung 138, dann wird die vom Differenzierglied 136 erzeugte Ausgangs spannung E 3 gleich Null, so daß sich die vom Integrator 140 erzeugte Steuerspannung E 4 nicht ändert. Dementsprechend ändert sich die Schwingungsamplitude der Stimmgabel 90 auch nicht. Ist die Ausgangsspannung E 1 der Wandlerschal tung 134 jedoch nicht gleich der Ausgangsspannung E 2 der Amplitudenwähleinrichtung 138, dann fließt dem Integrator 140 ein der Differenz zwischen den beiden Spannungen E 1 und E 2 entsprechendes Differenzsignal E 3 zu. Dabei ändert sich die vom Integrator 140 erzeugte Steuerspannung E 4 in Abhängigkeit von der Spannung des Steuersignals E 3. Dem entsprechend ändert sich die Schwingungsamplitude der Stimmgabel 90 im Sinne der Angleichung an die Ausgangs spannung E 2 der Amplitudenwähleinrichtung 138. Durch Änderung der Ausgangsspannung E 2 der Amplitudenwählein richtung 138 läßt sich die Schwingungsamplitude der Stimmgabel 90 entsprechend verändern.

In dem in der vorstehend beschriebenen Weise ausgeführten Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät wird der nach der Aus bildung eines Absorptionsspektrums in zwei Wellenlängen bereichen in der Absorptionszelle 14 durch den Eintritts schlitz 38 eintretende Lichtstrahl 18 von dem an einem freien Ende der Stimmgabel 90 angebrachten Spiegel 88 zum Kollimator 94 und von diesem auf das Beugungsgitter 98 reflektiert. Da die Stimmgabel 90 mit einer vorbestimmten Amplitude W und Frequenz F in Schwingung versetzt wird, ändert sich der Einfallswinkel des Lichtstrahls 18 auf dem Beugungsgitter 98 innerhalb eines vorbestimmten Winkel bereichs. Dementsprechend vollführt auch das Beugungs spektrum eine schwingende Bewegung relativ zum Schlitz 102, so daß die Wellenlänge des durch den Schlitz hindurch tretenden Lichts in einem vorbestimmten Bereich variiert. Es findet also eine Wellenlängenmodulation statt. Die Intensität des durch den Schlitz 102 hindurchtretenden Lichts entspricht einer Wellenform, in welcher eine Wechselspannungskomponente d einer Gleichspannungskomponente e überlagert ist, wie durch die Wellenform D in Fig. 6B angedeutet. Das wellenförmige Lichtsignal D wird durch den fotoelektrischen Wandler 106 in das elektrische Signal f 1 umgewandelt. Ein Signal, aus welchem die Gleichspannungs komponente e durch den Kondensator 74 ausgefiltert wurde und welches mit dem von der Treiberschaltung 110 gelie ferten Synchronsignal e 3 synchron abgetastet wurde, ent spricht somit der Tiefe a des in Fig. 6A gezeigten Abfalls.

Auf diese Weise erzeugen die Signalverarbeitungsschaltungen 66 und 68 die Signale g 1 bzw. g 2, welche der Tiefe a des Abfalls im Bereich der mittleren Wellenlängen von 209 nm bzw. 300 nm des Absorptionsspektrums entsprechen. Die Sub traktionsschaltung 78 liefert dann ein Meßergebnis für die Konzentration von NH₃ unter Ausschaltung des Einflusses der Konzentration von SO_2.

In dieser Ausführungsform des Ultraviolett-Ammoniakanalyse geräts dient die Stimmgabel 90 als Schwingungserzeuger für die Wellenlängenmodulation des Absorptionsspektrums an den Schlitzen 102 und 104 und ist zu diesem Zweck an der Ein gangsseite des Beugungsgitters 98 angeordnet. Gegenüber der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist die Anzahl der Stimmgabeln hier also von zwei auf eins verringert. Zur Erzielung im wesentlichen der gleichen Meßgenauigkeit wie in der ersten Ausführungsform können die Abmessungen der Stimmgabel 90 auf einen Bruchteil von denen der ersten Ausführungsform verringert werden. Dementsprechend kann auch der von der Treiberschaltung 110 gelieferte Erregerstrom für die Stimmgabel 90 verringert werden. Da auch die Schwingungsamplitude W gegenüber derjenigen der ersten Ausführungsform beträchtlich verringert werden kann, ist auch die Schwingungsenergie gering, so daß kaum irgenwelche störenden Schwingungen auf die optischen Bauteile wie das Beugungsgitter 98, den Kollimator 96, den Hohlspiegel 100, die Schlitze 102, 104 usw. übertragen werden. Dadurch ist es insbesondere möglich, durch Schwingungen hervorgerufene Schwankungen der zu messenden Wellenlängen weitgehend zu unterdrücken. Eine durch den kurvenförmigen Verlauf der Intensität im Spektrum des von der Lichtquelle 12 erzeugten Lichts verursachte Verschlechterung der Meßgenauigkeit ist hier vermeidbar, so daß sich eine höhere Meßgenauigkeit erzielen läßt als mit dem Gerät der ersten Ausführungsform.

Da die Schwingungsamplitude W der Stimmgabel 90 unter Ver wendung des Abtaststrahls 114, des Stellungssensors 130 usw. optisch gemessen und auf der Gundlage des Meßergebnisses gesteuert oder konstant gehalten wird, üben Änderungen der Umgebungstemperatur keinen Einfluß auf die Schwingungs amplitude W aus. Daher läßt sich jederzeit eine konstante Schwingungsamplitude aufrechterhalten, so daß auch die Amplitude des zu messenden Wellenlängenbereichs konstant gehalten werden kann. Dadurch läßt sich der durch S=₂ aus geübte Einfluß genau bestimmen, so daß die Konzentration von NH₃ mit einer hohen Meßgenauigkeit bestimmbar ist.

In der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform beaufschlagt der Abtaststrahl 114 für die Messung der Amplitude der Stimmgabel 90 den Spiegel 112 aus einer Richtung, in welcher auch der Kollimator 94 angeordnet ist. Der Spiegel 112 kann jedoch auch so angeordnet sein, daß er aus einer anderen Richtung vom Abtaststrahl 114 beaufschlagt wird. Ein Verfahren zum Messen der Amplitude einer Stimmgabel mit Hilfe eines Abtaststrahls ist im einzelnen in der vor stehend erwähnten US-Patentanmeldung 8 40 943 beschrieben.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Spektroskop 34 jeweils getrennt von der optischen Bank oder Unterlage 10 angeordnet. Es kann jedoch auch auf der Unter lage 10 selbst angeordnet werden, wobei dann zwischen der Zelle 14 und der Unterlage 10 eine wirksame Wärmeisolierung vorzusehen ist.

In der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform sind eine Lichtquelle 12 für die Erzeugung von Ultraviolettstrahlung, eine Lichtabsorptionszelle 14, eine Kollimatorlinse 16 zum Ausrichten des von der Lichtquelle 12 erzeugten Lichtstrahls 18 auf die Zelle 14 und ein den Lichtstrahl 18 nach dem Austritt aus der Zelle 14 im rechten Winkel ablenkender Planspiegel 148 entlang der optischen Achse des Lichtstrahls 18 auf der optischen Bank oder Unterlage 10 angeordnet. Der vom Spiegel 148 abgelenkte Lichtstrahl 18 wird durch die Linse 36 fokussiert und tritt durch den Eintritts schlitz 38 in ein Gehäuse des Spektroskops 34 ein.

Dabei ist die auf einer hohen Temperatur von etwa 300°C gehaltene Zelle 14 gegenüber dem Spiegel 148 wärmeisoliert und in gewissem Abstand zu diesem angeordnet. Die Zelle 14 ist auch getrennt von dem Gehäuse angeordnet, welches die Stimmgabel 90, das Beugungsgitter 98, den Kollimator 94, den Hohlspiegel 100 und die Schlitze 102 und 104 enthält und auf einer Temperatur von etwa 42°C gehalten wird. Die optischen Bauteile werden daher nicht durch die von der Zelle 14 abgestrahlte Wärme nachteilig beeinflußt.

Da die optischen Bauteile mit Ausnahme der Zelle 14 in dieser Ausführungsform fest auf der Unterlage 10 angeordnet sind, läßt sich eine durch Verschiebungen der Lichtquelle 12 in Richtung des Lichtstrahls 18 und eine dadurch bewirkte Wanderung des Lichteinfallspunkts am Eintrittsschlitz 38 des Spektroskops 34 hervorgerufene Nullpunktverschiebung weitgehend ausschließen, was zu einer weiteren Verbesserung der Meßgenauigkeit führt.

In der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform sind sämtliche optischen Bauteile mit Ausnahme der Zelle 14 in einem eine Aussparung 150 aufweisenden Gehäuse 152 untergebracht. Die Zelle 14 ist dabei in der Aussparung 150 angeordnet. Ein von einer Lichtquelle auf einer (nicht gezeigten) optischen Bank im Gehäuse 152 erzeugter Lichtstrahl 18 ist durch ein in einer Wand der Aussparung 150 ausgebildetes Fenster 154 hindurch auf die Zelle 14 gerichtet. Nach dem Durchgang durch die Zelle 14 tritt der Lichtstrahl 18 durch ein in der gegenüberliegenden Wand der Aussparung 150 aus gebildetes Fenster 156 wieder in das Gehäuse 152 ein.

In dieser Ausführungsform ist die Hochtemperaturzelle 14 vollständig von dem sämtliche optischen Bauteile wie die Lichtquelle 12, die verschiedenen Linsen usw. aufnehmenden Gehäuse 152 getrennt, so daß abträgliche Temperaturein flüsse auf die optischen Bauteile weitgehend ausgeschlossen sind. Um diese Wirkung noch weiter zu verbessern, kann die Innentemperatur des die optischen Bauteile aufnehmenden Gehäuses 152 regelbar sein.

Um das Gehäuse 26 oder 152 auf einer vorbestimmten Tempe ratur halten zu können, ist das Gehäuse vorzugsweise doppel wandig ausgeführt, wie in Fig. 13A bzw. 13B dargestellt. Fig. 13A bezieht sich auf die Ausführungsform nach Fig. 2. Die Grundplatte 32 mit dem Spektroskop 34 und weiteren Komponenten ist in einem inneren Gehäuse 158 untergebracht. Ein Zwischenraum zwischen dem inneren und einem äußeren Gehäuse 158 bzw. 160 ist mit von einem Luftkühler 162 zugeführter Luft gekühlt. Die Innentemperatur des inneren Gehäuses 158 ist unter Verwendung eines Heizelements 164 regelbar. Die Temperaturregelung kann nach einem bekannten Verfahren erfolgen, welches nicht im einzelnen erläutert zu werden braucht.

Fig. 13B bezieht sich auf die in Fig. 12 dargestellte Aus führungsform. Das Gehäuse 152 hat hier einen doppelwandigen Aufbau mit einem inneren und einem äußeren Gehäuse 166 bzw. 168. Im inneren Gehäuse 166 sind die optische Bank 10 und die darauf angeordneten Bauteile untergebracht.

Claims

1. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät zum Messen der Konzentration von gasförmigem Ammoniak in einem zu unter suchenden Gas, mit einer Lichtabsorptionszelle, welche mit dem zu untersuchenden und gasförmiges Ammoniak enthal tenden Gas gespeist ist, einer an einer Seite der Licht absorptionszelle angeordneten Lichtquelle zum Erzeugen einer die Lichtabsorptionszelle beaufschlagenden Ultraviolett strahlung, einem Wellenlängenmodulationsspektroskop zum Auffangen von durch das zu untersuchende Gas in der Licht absorptionszelle hindurchtretendem Licht an der anderen Seite der Lichtabsorptionszelle, zum Modulieren der Wellen länge des Lichts und zum Erzeugen eines Wellenlängen modulierten Lichts im Bereich einer dem Absorptionsspektrom des gasförmigen Ammoniaks entsprechenden Wellenlänge, einem von dem durch das Wellenlängenmodulationsspektroskop erzeugten wellenlängenmodulierten Licht beaufschlagten ersten fotoelektrischen Wandler zum Umwandeln des wellen längenmodulierten Lichts in ein elektrisches Signal und einer mit dem vom ersten fotoelektrischen Wandler erzeugten elektrischen Signal gespeisten ersten Signalverarbeitungs schaltung zum synchronen Abtasten des elektrischen Signals mit einer Frequenz, welche das Doppelte der Wellenlängen modulationsfrequenz des Wellenlängenmodulationsspektroskops beträgt und zum Erzeugen eines einem Absorptionsspektrum einer dem Absorptionsspektrum des gasförmigen Ammoniaks entsprechenden Wellenlänge proportionalen Gleichspannungs signals, dadurch gekennzeichnet, daß wenig stens das Wellenlängenmodulationsspektroskop (34) in einem auf einer konstanten Temperatur gehaltenen und gegenüber der Lichtabsorptionszelle (14) wärmeisolierten Raum (26, 152) angeordnet ist.

2. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine gegenüber der Lichtabsorptionszelle (14) wärmeisolierte optische Bank (10), auf welcher die Lichtquelle (12) angeordnet ist, und durch einen mit einem Ende auf der optischen Bank (10) und mit dem anderen Ende an dem auf einer konstanten Tempe ratur gehaltenen Baum (26) angeordneten faseroptischen Lichtleiter (24) zum Auffangen des durch die Lichtabsorp tionszelle (14) hindurchtretenden Lichts und übertragen des Lichts zu dem Wellenlängenmodulationsspektroskop (34) in dem auf konstanter Temperatur gehaltenen Baum (26).

3. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenlängen- Modulationsspektroskop (34) in dem auf konstanter Temperatur gehaltenen Raum (26) das durch die Lichtabsorptionszelle (14) hindurchtretende und über den faseroptischen Licht leiter (24) übertragene Licht wellenlängenmoduliert und wellenlängenmoduliertes Licht im Bereich einer einem Absorptionsspektrum eines schwefelsauren Gases entsprechen den Wellenlänge erzeugt und daß das Analysegerät ferner einen zweiten fotoelektrischen Wandler (58; 108) zum Auf fangen des von dem Wellenlängenmodulationsspektroskop (34) erzeugten, im Bereich der dem Absorptionsspektrum des Schwefelsäuregases entsprechenden Wellenlänge wellenlängen modulierten Lichts und zum Umwandeln des aufgefangenen Lichts in ein elektrisches Signal, eine mit dem durch den zweiten fotoelektrischen Wandler (58; 108) erzeugten elek trischen Signal gespeiste zweite Signalverarbeitungsschal tung (68) zum synchronen Abtasten des elektrischen Signals mit einer Frequenz, welche das Doppelte der Wellemlängen modulationsfrequenz des Wellenlängenmodulationsspektroskops (34) beträgt, und zum Erzeugen eines einem Absorptions spektrum einer dem Absorptionsspektrum des schwefelsauren Gases entsprechenden Wellenlänge proportionalen Gleich spannungssignals und eine eine Interferenz-Korrekturkurve speichernde und mit den Gleichspannungssignalen der ersten und der zweiten Signalverarbeitungsschaltungen (66 bzw. 68) gespeiste Rechnerschaltung zum Ausführen einer vorbestimmten Berechnung unter Verwendung der Gleichspannungs-Eingangs signale und eines aus der gespeicherten Interferenz-Korrek turkurve abgeleiteten Interferenzwerts und zum Erzeugen eines der Konzentration des gasförmigen Ammoniaks in dem zu untersuchenden Gas entsprechenden Gleichspannungssignals aufweist.

4. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem auf konstanter Temperatur gehaltenen Raum (26) angeordnete Wellenlängenmodulationsspektroskop (34) ein von dem durch die Lichtabsorptionszelle (14) hindurchtretenden und über den faseroptischen Lichtleiter (24) übertragenen Licht beaufschlagtes Beugungsgitter (48) zum Beugen des Lichts zur Erzeugung eiens Dispersionsspektrums, eine erste Wellenlängenmodulationseinheit zum Auffangen eines von dem Beugungsgitter (48) erzeugten Dispersionsspektrums im Bereich einer dem Absorptionsspektrum des gasförmigen Ammoniaks entsprechenden Wellenlänge und zum Wellenlängen modulieren des Dispersionsspektrums und eine zweite Wellen längenmodulationseinheit zum Auffangen eines von dem Beu gungsgitter (48) erzeugten Dispersionsspektrums in im Bereich einer dem Absorptionsspektrum des schwefelsauren Gases entsprechenden Wellenlänge und zum Wellenlängen modulieren des Dispersionsspektrums aufweist.

5. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wellenlängenmodulationseinheit einen an einer Stelle, an welcher das Dispersionsspektrum im Bereich der dem Absorp tionsspektrum des gasförmigen Ammoniaks entsprechenden Wellenlänge ausgebildet ist, angeordneten ersten Austritts schlitz (52) und einen ersten Schwingungserzeuger (60) auf weist, mittels dessen der erste Austrittsschlitz (52) in Schwingungen einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude versetzbar ist, und daß die zweite Wellenlängenmodulations einheit einen an einer Stelle, an welcher das Dispersions spektrum im Bereich der dem Absorptionsspektrum des schwefel sauren Gases entsprechenden Wellenlänge ausgebildet ist, angeordneten zweiten Austrittsschlitz (54) und einen zwei ten Schwingungserzeuger (62) aufweist, mittels dessen der zweite Austrittsschlitz (54) in Schwingungen einer vorbe stimmten Frequenz und Amplitude versetzbar ist.

6. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schwingungserzeuger (60 bzw. 62) jeweils eine U-förmige Stimmgabel ist und daß der erste und der zweite Austrittsschlitz (52 bzw. 54) jeweils an einem freien Ende der jeweiligen U-förmigen Stimmgabel angebracht ist.

7. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem auf konstanter Temperatur gehaltenen Raum (26) angeordnete Wellenlängenmodulationsspektroskop (34) einen mit einer vorbestimmten Frequenz und Amplitude in Schwingungen ver setzbaren Schwingungserzeuger (90) mit einem ersten ebenen Spiegel (88) zum Reflektieren des durch die Lichtabsorp tionszelle (14) tretenden und über den faseroptischen Lichtleiter (24) übertragenen Lichts, ein Beugungsgitter (98) zum Beugen des von dem ersten ebenen Spiegel (88) reflektierten Lichts und zum Erzeugen von aufgrund der Schwingungen des Schwingungserzeugers in Schwingungen versetzten Dispersionsspektren, einen an einer Stelle, an welcher ein von dem Beugungsgitter (98) erzeugtes Disper sionsspektrum im Bereich einer dem Absorptionsspektrum des gasförmigen Ammoniaks entsprechenden Wellenlänge ausge bildet ist, angeordneten ersten Austrittschlitz (102) für den Durchtritt des in Schwingungen versetzten Dispersions spektrums zum Modulieren einer Wellenlänge des durchge lassenen Lichts und einen an einer Stelle, an welcher ein vom Beugungsgitter (98) erzeugtes Dispersionsspektrum im Bereich einer dem Absorptionsspektrum des schwefelsauren Gases entsprechenden Wellenlänge ausgebildet ist, angeord neten zweiten Austrittschlitz (104) für den Durchtritt des in Schwingungen versetzten Dispersionsspektrums zum Modu lieren der Wellenlänge des hindurchtretenden Lichts aufweist.

8. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät ferner eine Steuereinheit (92) zum optischen Erfassen einer Amplitude des Schwingungserzeugers (90) und zum Steuern der Schwingung des Schwingungserzeugers (90) mit einer vorbestimmten Amplitude und einer vorbestimmten Frequenz aufweist.

9. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungs erzeuger eine U-förmige Stimmgabel (90) ist, an deren einem freien Ende der erste ebene Spiegel (88) angebracht ist, und daß die Schwingungs-Steuereinheit (92) eine elektro magnetische Spule (96) für die Erregung der U-förmigen Stimmgabel (90), einen am anderen freien Ende der U-förmigen Stimmgabel angebrachten zweiten ebenen Spiegel (112), eine Lichtquelle (116) zum Erzeugen eines den zweiten ebenen Spiegel (112) beaufschlagenden Abtast-Lichtstrahls (114), eine von dem vom zweiten ebenen Spiegel (112) reflektierten Abtaststrahl (114) beaufschlagte Amplitudenmeßeinrichtung (120) zum Messen der Schwingungsamplitude des reflektierten Abtaststrahls und eine Treibereinheit (110) aufweist, mittels welcher die Erregung der elektromagnetischen Spule (96) derart steuerbar ist, daß die von der Amplitudenmeß einrichtung (120) gemessene Schwingungsamplitude immer konstant bleiben kann.

10. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden meßeinrichtung (120) einen Stellungssensor (130) zum Erzeugen eines der Lage des Einfallspunkts des Abtast strahls auf einer Lichteinfallsfläche entsprechenden Signals und einen Wandler (132) zum Umwandeln des Ausgangssignals des Stellungssensors (130) in ein in Abhängigkeit von den Schwingungen des zweiten ebenen Spiegels (112) variierendes Schwingungsamplituden-Wechselspannungssignal aufweist.

11. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechner schaltung eine mit dem Ausgangssignal der zweiten Signal- Verarbeitungseinrichtung (68) gespeiste Korrekturschaltung (80) zum Korrigieren des Signals entsprechend dem von der gespeicherten Interferenz-Korrekturkurve abgeleiteten Inter ferenz-Korrekturwert und eine mit dem Ausgangssignal der ersten Signalverarbeitungseinrichtung (66) sowie mit dem durch die Korrekturschaltung (80) korrigierten Ausgangs signal der zweiten Signalverarbeitungseinrichtung (68) gespeiste Subtraktionsschaltung (78) zum Subtrahieren des korrigierten Ausgangssignals der zweiten Signalverarbeitungs einrichtung (68) vom Ausgangssignal der ersten Signal verarbeitungseinrichtung (66) und zum Erzeugen eines einer wahren Konzentration des gasförmigen Ammoniaks in dem zu untersuchenden Gas proportionalen Gleichspannungssignals aufweist.

12. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auf kon stanter Temperatur gehaltene Raum (26) ein das Wellen längenmodulationsspektroskop (34) umgebendes erstes Gehäuse (158), ein das erste Gehäuse (158) umgebendes zweites Gehäuse (160), eine Kühleinrichtung (162) zum Erzeugen eines Kühlluftstroms in dem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse (158 bzw. 160) und eine im ersten Gehäuse (164) angeordnete Heizeinrichtung (164) zum Aufrechterhalten einer vorbestimmten Temperatur im Inneren des ersten Gehäuses (158).

13. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich des Absorptionsspektrums von gasförmigem Ammoniak liegende Wellenlänge im Bereich von 207 bis 211 nm liegt und daß die dem Absorptionsspektrum des schwefelsauren Gases entsprechende Wellenlänge 300 nm beträgt.

14. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf kon stanter Temperatur gehaltene Raum (152) zusätzlich zu dem Wellenlängenmodulationsspektroskop (34) auch die Licht quelle (12) aufnimmt.

15. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der auf kon stanter Temperatur gehaltene Raum (152) ein erstes Fenster (154) für den Austritt der von der Lichtquelle (12) ausge strahlten Ultraviolettstrahlung und ein zweites Fenster (156) für den Eintritt des durch die Lichtabsorptionszelle (14) hindurchfallenden Lichts aufweist.

16. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem auf konstanter Temperatur gehaltenen Raum (152) angeordnete Wellenlängenmodulationsspektroskop das durch die Licht absorptionszelle (14) hindurchfallende und durch das zweite Fenster (156) eintretende Licht im Bereich einer einem Absorptionsspektrum eines schwefelsauren Gases entspre chenden Wellenlänge moduliert, und daß das Gerät ferner einen von dem von dem Wellenlängenmodulationsspektroskop im Bereich der dem Absorptionsspektrum des schwefelsauren Gases entsprechenden Wellenlänge modulierten Licht beauf schlagten zweiten fotoelektrischen Wandler (58; 108) zum Umwandeln des aufgefangenen Lichts in ein elektrisches Signal, eine mit dem elektrischen Signal des zweiten foto elektrischen Wandlers (58; 108) gespeiste zweite Signal verarbeitungseinrichtung (68) zum synchronen Abtasten des elektrischen Signals mit einer Frequenz, welche das Doppelte der Wellenlängenmodulationsfrequenz des Wellenlängen modulationsspektroskops (34) beträgt, und zum Erzeugen eines einem Absorptionsspektrum von einer dem Absorptions spektrum des schwefelsauren Gases entsprechenden Wellenlänge proportionalen Gleichspannungssignals und eine eine Inter ferenz-Korrekturkurve speichernde und mit den Gleichspan nungssignalen der ersten und der zweiten Signalverarbeitungs einrichtung (66, 68) gespeiste Rechnerschaltung zum Aus führen einer vorbestimmten Berechnung unter Verwendung der empfangenen Gleichspannungssignale und eines von der gespeicherten Interferenz-Korrekturkurve abgeleiteten Interferenz-Korrekturwerts und zum Erzeugen eines der Konzentration von gasförmigem Ammoniak in dem zu unter suchenden Gas proportionalen Gleichspannungssignals auf weist.

17. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem auf konstanter Temperatur gehaltenen Raum (152) angeordnete Wellenlängenmodulationsspektroskop (34) ein von dem durch die Lichtabsorptionszelle (14) hindurchfallenden und durch das zweite Fenster (156) eintretenden Licht beaufschlagtes Beugungsgitter (48) zum Beugen des Lichts für die Erzeugung von Dispersionsspektren, eine ein vom Beugungsgitter (48) erzeugtes Dispersionsspektrum von einer im Bereich einer dem Absorptionsspektrum des gasförmigen Ammoniaks entspre chenden Wellenlänge auffangende erste Wellenlängen-Modula tionseinrichtung zum Wellenlängenmodulieren des Dispersions spektrums und eine ein vom Beugungsgitter (48) erzeugtes Dispersionsspektrum im Bereich einer dem Absorptionsspek trum des schwefelsauren Gases entsprechenden Wellenlänge auffangende zweite Wellenlängen-Modulationseinrichtung zum Wellenlängenmodulieren des Dispersionsspektrums aufweist.

18. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wellen längenmodulationseinrichtung einen an einer Stelle, an welcher das Dispersionsspektrum im Bereich der dem Absorp tionsspektrum des gasförmigen Ammoniaks entsprechenden Wellenlänge ausgebildet ist, angeordneten ersten Austritts schlitz (52) und einen ersten Schwingungserzeuger (60) auf weist, mittels dessen der erste Schlitz mit einer vorbe stimmten Frequenz und einer vorbestimmten Amplitude in Schwingungen versetzbar ist, und daß die zweite Wellenlängen modulationseinrichtung einen an einer Stelle, an welcher das Dispersionsspektrum im Bereich der dem Absorptionsspek trum des schwefelsauren Gases entsprechenden Wellenlänge ausgebildet ist, angeordneten zweiten Austrittsschlitz (54) sowie einen zweiten Schwingungserzeuger (62) aufweist, mittels dessen der zweite Austrittsschlitz (54) mit einer vorbestimmten Frequenz und einer vorbestimmten Amplitude in Schwingungen versetzbar ist.

19. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schwingungserzeuger (60 bzw. 62) jeweils eine U-förmige Stimmgabel ist, und daß der erste und der zweite Austrittsschlitz (52 bzw. 54) jeweils an einem freien Ende der betreffenden U-förmigen Stimmgabel angeordnet ist.

20. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem auf konstanter Temperatur gehaltenen Raum (152) angeordnete Wellenlängenmodulationsspektroskop (34) einen mit einer vorbestimmten Amplitude und einer vorbestimmten Frequenz zu Schwingungen anregbaren Schwingungserzeuger (90) mit einem ersten ebenen Spiegel (88) zum Reflektieren des durch die Lichtabsorptionszelle (14) hindurchfallenden und durch das zweite Fenster (156) eintretenden Lichts, ein Beugungsgitter (98) zum Beugen des durch den ersten ebenen Spiegel (88) reflektierten Lichts für die Erzeugung von aufgrund der Schwingung des Schwingungserzeugers (90) in Schwingung versetzten Dispersionsspektren, einen in einem Bereich, in welchem ein vom Beugungsgitter (98) erzeugtes Dispersionsspektrum im Bereich einer dem Absorp tionsspektrum des gasförmigen Ammoniaks entsprechenden Wellenlänge ausgebildet ist, angeordneten ersten Austritts schlitz (102) für den Durchtritt des in Schwingung ver setzten Dispersionsspektrums und zum Modulieren der Wellen länge des hindurchtretenden Lichts, und einen in einem Bereich, in welchem ein vom Beugungsgitter (98) erzeugtes Dispersionsspektrum im Bereich einer dem Absorptionsspek trum des schwefelsauren Gases entsprechenden Wellenlänge ausgebildet ist, angeordneten zweiten Austrittsschlitz (104) für den Durchtritt des in Schwingungen versetzten Disper sionsspektrums und zum Modulieren einer Wellenlänge des hindurchtretenden Lichts aufweist.

21. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwingungs erzeuger (90) eine Steuereinheit (92) zum optischen Ermitteln der Schwingungsamplitude des Schwingungserzeugers und zum Steuern des Schwingungserzeugers zugeordnet ist, derart, daß der Schwingungserzeuger mit einer vorbestimmten Amplitude und einer vorbestimmten Frequenz in Schwingungen versetzbar ist.

22. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungs erzeuger (90) eine U-förmige Stimmgabel ist, an deren einem freien Ende der erste ebene Spiegel (88) angeordnet ist, und daß die Steuereinheit (92) eine elektromagnetische Spule (96) zum Erregen der U-förmigen Stimmgabel, einen am anderen freien Ende der U-förmigen Stimmgabel angeord neten zweiten ebenen Spiegel (112), eine Lichtquelle (116) zum Erzeugen eines den zweiten ebenen Spiegel (112) beauf schlagenden Abtaststrahls, eine den vom zweiten ebenen Spiegel (112) reflektierten Abtaststrahl auffangende Amplitudenmeßeinrichtung (120) zum Messen der Schwingungs amplitude des reflektierten Abtaststrahls und eine Treiber schaltung (110) zum Steuern der Erregung der elektromagne tischen Spule (96) aufweist, derart, daß die von der Amplitudenmeßeinrichtung gemessene Schwingungsamplitude immer konstant sein kann.

23. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden meßeinrichtung (120) einen Stellungssensor (130) zum Erzeugen eines dem Auftreffpunkt des Abtaststrahls auf einer Lichteinfallsfläche entsprechenden Signals und einen Wandler (132) zum Umwandeln des Ausgangssignals des Stel lungssensors (130) in ein in Abhängigkeit von den Schwin gungen des zweiten ebenen Spiegels (112) variierendes Schwingungsamplituden-Wechselspannungssignal aufweist.

24. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnerschal tung eine mit dem Ausgangssignal der zweiten Signal verarbeitungseinrichtung (68) gespeiste Korrekturschaltung (80) zum Korrigieren des empfangenen Signals entsprechend einem von der gespeicherten Interferenz-Korrekturkurve abgeleiteten Interferenz-Korrekturwert und ein mit dem Ausgangssignal der ersten Signalverarbeitungseinrichtung (66) sowie mit dem durch die Korrekturschaltung (80) korrigierten Ausgangssignal der zweiten Signalverarbei tungseinrichtung (68) gespeiste Subtraktionsschaltung zum Subtrahieren des Ausgangssignals der zweiten Signal verarbeitungseinrichtung (68) vom Ausgangssignal der ersten Signalverarbeitungseinrichtung (66) und zum Erzeugen eines der wahren Konzentration von gasförmigem Ammoniak in dem zu untersuchenden Gas proportionalen Gleichspannungs signals aufweist.

25. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der auf einer konstanten Temperatur gehaltene Raum (152) ein erstes Gehäuse (166) für die Aufnahme der Lichtquelle (12) und des Wellenlängenmodulationsspektroskops (34), ein das erste Gehäuse (166) umgebendes zweites Gehäuse (168), eine Kühl einrichtung (162) zum Erzeugen eines Kühlluftstroms in einem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse (166 bzw. 168) und eine im ersten Gehäuse (166) angeordnete Heizeinrichtung (164) zum Aufrechterhalten einer vorbestimmten Temperatur im Inneren des ersten Gehäuses (166) aufweist.

26. Ultraviolett-Ammoniakanalysegerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich des Absorptionsspektrums des gasförmigen Ammoniaks liegende Wellenlänge im Bereich von 207 bis 211 nm liegt und daß die dem Absorptionsspektrum des schwefelsauren Gases ent sprechende Wellenlänge 300 nm beträgt.