DE3821979C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen paramagnetischen Sauer­ stoff-Analysator zum Nachweisen einer Sauerstoff-Gaskon­ zentration in einer Gasprobe unter Verwendung der magne­ tischen Eigenschaften des Sauerstoffgases.

Paramagnetische Sauerstoff-Analysatoren sind Gas-Ana­ lysatoren, welche eine Sauerstoffkonzentration in einer Gasprobe unter Verwendung der Eigenschaft des Sauer­ stoffgases, die darin besteht, daß sie im Vergleich zu anderen Gasen eine sehr große Suszeptibilität auf­ weist, messen, und in Abhängigkeit vom Meßprinzip sind drei Arten von Sauerstoff-Analysatoren bekannt, nämlich der thermomagnetische Typ, der magnetische-Suszeptibili­ tät-Typ und der magnetische-Druck-Typ.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Sauer­ stoff-Analysators des thermomagnetischen Typs. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet eine Meßzelle, die Bezugs­ ziffer 101 ist ein geschlossener, ringförmiger Meßdurch­ gang, der eine Meßkammer bildet, die Bezugsziffern 102 und 103 sind ein Eingang bzw. ein Ausgang für eine Gasprobe Sg, wobei der Eingang und der Ausgang an sym­ metrischen Positionen entlang des Meßdurchgangs 101 angeordnet ist und mit der Bezugsziffer 104 ist ein Bypassrohr bezeichnet, welches mit zwei kreisförmigen Meßdurchgangssegmenten verbunden ist, die sich zwischen dem Eingang 102 und dem Ausgang 103 erstrecken. Ein Heizwiderstandsdraht R₁ ist um das Bypassrohr 104 herum­ gewickelt, und ein magnetisches Feld Mf wird in einem der Verbindungsabschnitte zwischen dem Bypassrohr 104 und dem Meßdurchgang 101 erzeugt. Mit Widerständen R₁, R₂ und R₃, die eine Brücke bilden, wird eine Nachweis­ schaltung hergestellt, um eine Spannung zu messen, die zwischen der Mitte von R₁ und dem Verbindungspunkt von R₂ und R₃ entsteht.

Die Betriebsweise des vorstehend beschriebenen Analysa­ tors ist wie folgt: Wenn Sauerstoffgas in der Gasprobe enthalten ist, werden Sauerstoffmoleküle vom Magnetfeld Mf angezogen, um in das Bypassrohr 104 zu strömen. Die hier hineingeströmten Sauerstoffmoleküle werden mittels des Heizwiderstandsdrahtes R₁ erhitzt. Im er­ hitzten Zustand nimmt die Suszeptibilität der Sauer­ stoffmoleküle ab, so daß die Kraft, mit der die Sauer­ stoffmoleküle zum Magnetfeld Mf hingezogen werden, abnimmt. Sodann werden die Sauerstoffmoleküle mittels neu eintretender Sauerstoffmoleküle niedriger Tempera­ tur angestoßen, so daß sie durch das Bypassrohr 104 strömen. Die Brückenschaltung weist eine Temperatur­ änderung aufgrund eines solchen magnetischen Windes nach; daher kann die Sauerstoffkonzentration in der Gasprobe Sg gemessen werden. Bei diesem Analysatortyp wird das in das Bypassrohr 104 aufgrund der Anziehung des magnetischen Feldes Mf eingeführte Gas jedoch aufge­ heizt, so daß die Wärmeleitfähigkeit, die Wärmekapazi­ tät, die Viskosität usw. der anderen Gaskomponenten, die außer dem Sauerstoffgas in der Gasprobe enthalten sind, das Meßergebnis beeinflussen. Aus diesem Grunde ergeben sich Störungs- bzw. Interferenzfehler.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Sauer­ stoff-Analysators der magnetische-Suszeptibilität-Bau­ art, wie er beispielsweise von Servomex vertrieben wird. Bei diesem Analysator ist ein Paar diamagneti­ scher Hanteln 105 und 106 horizontal in einem Magnet­ feld Mf aufgehängt, welches durch Polstücke 107 bis 110 erzeugt wird, und ein Probengas Sg kann durch einen solchen Bereich hindurchströmen. Im Probengas enthalte­ ne Sauerstoffmoleküle werden vom Magnetfeld Mf angezo­ gen, so daß die diamagnetischen Hanteln 105 und 106 aus dem Magnetfeld Mf herausgedrückt werden. Die Positions­ änderung (Torsion) der Hanteln 105 und 106 entspricht der Sauerstoffkonzentration. Indem daher die Positions­ veränderung nachgewiesen wird und ein Rückkopplungs­ strom entsprechend der Positionsveränderung einer Spule 111 zugeführt wird, die um die Hanteln 105 und 106 gewickelt ist derart, daß aufgrund einer elektromagneti­ schen Wirkung ein Gegendrehmoment erzeugt wird, welches die Hanteln 105 und 106 in ihren anfänglichen Zustand zurückbringt, ist es möglich, die Sauerstoffkonzentra­ tion aus dem Rückkopplungsstrom zu erhalten. Nachdem das Hantelpaar horizontal im Magnetfeld aufgehängt ist, ist der Aufbau eines solchen Analysatortyps kompliziert und gegenüber mechanischen Schocks und Vibrationen empfindlich.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Sauer­ stoffanalysators des magnetischer-Druck-Typs, wie er in der DE-OS 27 01 084 offenbart ist. In dieser Zeichnung sind diejenigen Teile, die mit denjenigen gemäß Fig. 1 identisch sind, mit den gleichen Bezugsziffern be­ zeichnet und solche Teile werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht mehr beschrieben. Bezugsziffer 112 ist ein Bypassrohr zum Verbinden von zwei Meßdurch­ gangssegmenten, die sich zwischen dem Eingang 102 und dem Ausgang 103 erstrecken, Bezugsziffer 113 ist ein Mikro-Differential-Druckdetektor wie z.B. ein Konden­ sator-Mikrofon, der in der Mitte des Rohres angeordnet ist, und die Bezugsziffer 114 bezeichnet einen Reini­ gungsgasdurchgang, welcher es ermöglicht, daß ein Reini­ gungsgas Pg, welches von einem Eingang 115 zugeführt wird, über Drosseln 116 und 117 in die zu jeder Seite des Detektors 113 vorhandenen Rohrsegmente 112 strömt. Mf und Mf′ sind Magnetfelder in den beiden Verbindungs­ bereichen zwischen dem Rohr 112 und der Meßkammer 101 und werden abwechselnd erzeugt.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung werden im Probengas Sg enthaltene Sauerstoffmoleküle zu jedem Magnetfeld hin angezogen, so daß der Hintergrunddruck bzw. Grunddruck eines Bereichs, wo das Magnetfeld er­ zeugt wird, ansteigt. Nachdem die Magnetfelder Mf und Mf′ abwechselnd erzeugt werden, wird vom Detektor 113 ein Wechselsignal erzeugt, dessen Amplitude der Sauer­ stoffkonzentration entspricht. Obwohl bei dieser Art von Analysator der Interferenz- bzw. Wechselwirkungs­ fehler gering ist, ist der Nachweis gegenüber mechani­ scher Vibration, mechanischen Schocks und dergleichen, die auf den Detektorbereich wirken, empfindlich, nach­ dem nur ein einziger Detektor vorgesehen ist. Nachdem weiterhin der Detektor 113 derart ausgebildet ist, daß er einen Mikrodruck nachweist, der zum Detektor­ bereich übertragen wird, ist er gegenüber einer Verän­ derung des Hintergrunddruckes empfindlich und weist daher den Nachteil auf, daß ein Meßfehler entsteht, falls eine Druckänderung an der stromabwärts gelegenen Seite des Ausgangs 103 rückgeführt bzw. rückgekoppelt wird.

Aus der DE-AS 12 79 973 ist ein paramagnetischer Sauerstoff-Analysator bekannt, bei dem Vergleichsgas über einen Anschlußstutzen und vier gleiche Kapillaren zwei E-förmig ausgebildeten Vergleichskanalsystemen zugeführt wird. Die beiden Nachweissensoren befinden sich im mittleren Querbalken der E-förmigen Konfiguration. Mittels einer Brückenschaltung werden die durch thermische Konvektion und Trägheitskräfte bedingten Störwirkungen ausgeschaltet.

Ein weiterer paramagnetischer Sauerstoff-Analysator ist aus der DE-OS 25 22 914 bekannt. Hier ist lediglich ein einziger Nachweissensor vorgesehen und im übrigen entspricht der Aufbau im wesentlichen demjenigen gemäß DE-OS 27 01 084.

Bei einem weiteren paramagnetischen Sauerstoff-Analysator gemäß DE-OS 19 26 510 ist die Anordnung gekennzeichnet durch eine gekreuzte Leitungsführung der den Nachweissensor enthaltenden Verbindungsleitung und durch Anordnung des Nachweissensors im Symmetriepunkt der Zuleitungen für das Vergleichsgas und der Verbindungsleitung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten paramagnetischen Sauerstoff-Analysator gemäß DE-OS 27 01 084 so weiterzubilden, daß er gegenüber Schocks und Vibrationen unempfindlich wird und gleichzeitig einen vereinfachten Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Wenn im Betrieb Sauerstoffgas in der Gasprobe vom Magnetfeld angezogen wird, so fogt hieraus eine Änderung des Verhältnisses der Aufteilung des Reinigungsgases, welches über die Reinigungsgas-Einströmöffnung eingeführt wird und in zwei Ströme aufgeteilt wird, um durch das Bypassrohr hindurchzuströmen. Diese Änderung wird von den beiden Reinigungsgas-Nachweissensoren nach­ gewiesen, welche beispielsweise aus temperaturempfind­ lichen Widerstandselementen bestehen. Nachdem diese Sensoren innerhalb des Bypassrohres, durch das das Reinigungsgas fließt, angeordnet sind, hat ein jeder Nachweisausgang eine große Signalkomponente. Nachdem die Nachweissignale einer Null-Korrektur, einer nicht linearen Korrektur usw. unterworfen worden sind, erhält eine Nachweisschaltung den Unterschied zwischen den beiden korrigierten Signalen, um ein Signal entspre­ chend der Sauerstoffkonzentration in der Gasprobe ab­ zugeben.

Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Ausführungs­ beispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine Grafik, welche die Nachweischarakteristik eines Sensors gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit eines Reinigungsgases zeigt,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 7 eine Darstellung eines Modells einer Meßzelle, die bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, wobei Fig. 7(a) eine Drauf­ sicht und Fig. 7(b) eine Schnittansicht ist und

Fig. 8 eine Draufsicht eines weiteren Modells einer Meßzelle, die bei den Ausführungsbeispielen gemäß vor­ liegender Erfindung verwendbar ist.

In Fig. 4 ist der von der strichpunktierten Linie umgebene, mit der Bezugsziffer 1 bezeichnete Abschnitt ein Nachweisabschnitt, und die Bezugsziffer 2 bezeich­ net einen Konversionsabschnitt. SC ist eine Meßzelle, die im Nachweisabschnitt 1 untergebracht ist, wobei diejenigen Teile, die mit denjenigen gemäß Fig. 1 und 3 im wesentlichen identisch sind, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind und zur Vermeidung von Wiederholungen nicht näher beschrieben werden. 118 ist ein Bypassrohr, welches in einer zwischenliegenden Position zwischen dem Eingang 102 und dem Ausgang 103 angeordnet ist, um zwei Segmente eines kreisförmigen Meßdurchgangs zu verbinden, und 119 ist eine Einström­ öffnung für ein Reinigungsgas Pg, die in der Mitte des Bypassrohrs vorgesehen ist. Von den beiden Verbin­ dungsabschnitten A und B zwischen dem Bypassrohr 118 und dem Meßdurchgang 101 ist ein Verbindungsabschnitt A mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes Mf versehen, welche beispielsweise von einem Permanent­ magneten gebildet wird.

120 und 121 sind temperaturempfindliche Reinigungsgas­ strom-Nachweisdetektoren, die im Bypassrohr 118 an symmetrischen Positionen angeordnet sind, so daß sich die Reinigungsgas-Einströmöffnung 119 zwischen den Sensoren befindet, wobei die Sensoren beispielsweise Thermistoren sind, die einen großen Temperatur­ widerstandskoeffizienten aufweisen. Im Konversionsab­ schnitt 2 sind mit den Bezugsziffern 201 und 202 Tempe­ raturüberwachungsschaltungen bezeichnet, die mit den entsprechenden Sensoren 120 bzw. 121 verbunden sind, und mit der Bezugsziffer 203 ist eine Subtraktionsschal­ tung bezeichnet, der die Ausgangssignale der Schaltun­ gen 201 und 202 zugeführt werden.

Wenn im Falle der vorstehend beschriebenen Anordnung im Probengas Sg kein Sauerstoffgas vorhanden ist, so wird kein Sauerstoffgas vom Magnetfeld Mf angezogen, so daß keine Änderung der Strömungsgeschwindigkeiten der aufgeteilten Reinigungsgasströme Q_L und Q_R auf­ tritt, welche in Richtung zu den Verbindungsabschnitten A und B innerhalb des Bypassrohrs 118 fortschreiten. Wenn demgegenüber im Probengas Sg Sauerstoffgas enthalten ist, so wird es vom Magnetfeld Mf angezogen, so daß Sauerstoffgasströme auftreten, wie sie durch die Pfeile Qo angedeutet sind. Als Ergebnis hiervon nimmt die Strömungsgeschwindigkeit Q_L ab, während die Strömungsgeschwindigkeit von Q_R zunimmt.

Die Änderung eines jeden Reinigungsgasstroms Q_L und Q_R, die getrennt innerhalb des Bypassrohrs 118 fort­ schreiten, entspricht der Sauerstoffkonzentration im Probengas Sg und wird von jedem temperaturempfindlichen Widerstandsensor 120, 121 aufgrund einer Änderung seines Widerstands nachgewiesen. Wenn sich der Wider­ stand eines jeden Sensors in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit eines jeden Reinigungsgas­ stroms Q_L, Q_R ändert, so wird von einer jeden Tempera­ turüberwachungsschaltung bzw. Temperatursteuerschaltung 201, 202 eine Rückkopplung erzeugt, um die Quellen­ spannung eines jeden Sensors 120, 121 derart zu ändern, daß die Temperatur eines jeden Sensors, d.h. sein Wider­ stand, gesteuert und konstant gehalten wird. Die Größe eines jeden Rückkopplungssignals entspricht der Strö­ mungsgeschwindigkeit eines jeden Reinigungsgasstroms Q_L, Q_R. Demnach werden die Ausgangssignale V_R und V_L der Temperatursteuerschaltungen 201 und 202 der Sub­ traktionsschaltung 203 zugeführt, wo die Differenz dieser Signale erhalten wird, so daß eine Ausgangsspan­ nung V_O erzeugt wird.

Beim Analysator gemäß vorstehend beschriebener Anord­ nung sind die Sensoren 120 und 121 innerhalb der Rohr­ leitung angeordnet, durch die die Reinigungsgasströme Q_L und Q_R stets strömen. Es ergibt sich daher der Vor­ teil, daß der Analysator gegenüber Schocks und Vibra­ tionen von außerhalb äußerst unempfindlich ist, nachdem ein jedes der Nachweisausgangssignale eine große Signal­ komponente aufweist und sie in der Subtraktionsschal­ tung 203 verarbeitet werden, um die Differenz hierzwi­ schen zu erhalten.

Nachdem jedoch zwischen den Nachweisausgangssignalen eines jeden Sensors 120, 121 und der Strömungsgeschwin­ digkeit eines jeden Reinigungsgasstroms Q_L, Q_R, die in Fig. 5 dargestellte nichtlineare Beziehung besteht, beinhaltet dann, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit eines jeden Reinigungsgasstroms Q_L, Q_R ändert, die Differenz zwischen den Nachweisausgangssignalen der Sensoren 120 und 121, die durch einfache Subtraktion erhalten wird, einen Meßfehler. Ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, kann einen solchen Nachteil vermeiden.

In Fig. 6 sind diejenigen Teile, die mit den entspre­ chenden Teilen gemäß Fig. 4 im wesentlichen identisch sind, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht nochmals beschrieben. Der Nachweisabschnitt 1 wird in einem konstanten Temperaturbad gehalten und das Probengas Sg wird über einen Filter 122 und eine Drossel 123 der Meßzelle SC zugeführt. Das Reinigungs­ gas Pg wird über einen Filter 124 und über ein Kapillar­ element 125 der Meßzelle SC zugeführt. Die Bezugsziffer 126 bezeichnet einen Magneten oder ein Polstück, um ein Magnetfeld zu erzeugen, 127 ist eine Nachweisschal­ tung, 128 ein Temperaturnachweiselement und 129 eine Heizeinrichtung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird nunmehr der Block der Meßzelle SC detaillierter beschrieben. Fig. 7(b) ist eine Schnittansicht entlang den Linien C-D-E in Fig. 7(a). Die Meßzelle SC setzt sich aus einem äuße­ ren Ring 130 und einer inneren Scheibe 131 zusammen. Der ringförmige Meßdurchgang 101, der eine geschlossene Schleife bildet, wird dadurch ausgebildet, daß eine im Umfang der Scheibe 131 ausgebildete Nut mit dem Ring 130 abgedichtet wird. Der Eingang 102 und der Ausgang 103 für die Gasprobe Sg sind in einem mittleren Bereich innerhalb des ringartigen Meßdurchgangs 101 an der oberen Seite der Scheibe 131 ausgebildet. Die Polstücke 126 sind in der Scheibe 131 eingebettet. 132 und 133 sind Drosseln, die im Bypassrohr 118 an symmetrischen Positionen vorgesehen sind, so daß die Reinigungsgas-Einströmöffnung 119 zwischen den Drosseln angeordnet ist.

Es wird nun wieder auf Fig. 6 Bezug genommen. Im Kon­ versionsabschnitt 2 befindet sich ein Multiplexer 204. Der vom Multiplexer gewählte Ausgang der Nachweisschal­ tung 127 wird mittels eines Analog-Digital-Umsetzers 205 digitalisiert und über eine Eingabe-Ausgabe-Schnitt­ stelle 206 einem Mikroprozessor 207 zugeführt. Anderer­ seits wird ein vom Temperaturnachweiselement 128 nachge­ wiesenes Signal ebenfalls über die Nachweisschaltung 127, den Analog-Digital-Umsetzer 205 und die Eingabe- Ausgabe-Schnittstelle 206 dem Mikroprozessor 207 zuge­ führt, und ein Temperatursteuersignal wird einer Hei­ zungsbetreibungsschaltung 208 zugeführt, so daß die Heizeinrichtung 129 betrieben und temperaturgesteuert wird. Mit der Bezugsziffer 209 ist ein ROM bezeichnet, in dem ein Verarbeitungsprogramm und dergleichen gespei­ chert ist, 210 ist eine Tastatur/Display-Einheit und 211 ist eine Ausgabeschaltung.

Im folgenden wird die Betriebsweise des vorstehend beschriebenen Analysators erläutert. Vor Beginn der Messung werden die Sensoren 120 und 121 aktiviert, um einen Nachweis ohne zugeführtem Reinigungsgas Pg durchzuführen, und die so erhaltenen Nachweissignale werden im Mikroprozessor 207 als Null-Fehler-Signale gespeichert. Sodann wird eine Messung durchgeführt, während Reinigungsgas Pg hindurchströmt und die Null- Fehler-Signale werden von den dann erhaltenen Nach­ weissignalen subtrahiert, um eine Null-Korrektur durch­ zuführen. Zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des Reinigungsgases Pg und dem Nachweisausgangssignal eines jeden Sensors 120, 121 besteht die in Fig. 5 gezeigte nichtlineare Beziehung und diese Beziehung wurde be­ reits früher gefunden. Wenn das Nachweisausgangssignal bezüglich der Reinigungsgas-Strömungsgeschwindigkeit eine quadratische Charakteristik aufweist, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, so wird die folgende Rechnung durchgeführt, um bezüglich der Ausgänge der Sensoren 120 und 121 eine Null-Korrektur und eine Nichtlinear- Korrektur vorzunehmen, wodurch ein Sauerstoffgas-Konzen­ trations-Ausgangssignal Vo wie folgt erzielt wird:

Vo = K {(V_R-V_Ro)^1/2-(V_L-V_Lo)^1/2} (1)

wobei V_L das Nachweisausgangssignal des Sensors 120 auf der Seite des magnetischen Feldes ist, V_R das Nach­ weissignal des Sensors 121 auf der Seite ohne Magnet­ feld, V_Lo das Nachweisausgangssignal des Sensors 120 auf der Magnetfeldseite mit Reinigungsgas-Strömungsge­ schwindigkeit Null, V_Ro das Nachweisausgangssignal des Sensors 121 auf der Seite ohne Magnetfeld mit Reini­ gungsgas-Strömungsgeschwindigkeit Null und K eine Kon­ stante.

Wenn die Gasprobe Sg Gase mit großem Diffusionskoeffi­ zienten wie H₂ oder He umfaßt, so diffundiert ein sol­ ches Gas durch die Verbindungsabschnitte A und B in das Bypassrohr 118 in entgegengesetzter Richtung zum Strom des Reinigungsgases Pg. Das Diffusionsgas hat eine exponentielle Konzentrationsverteilung, die sich von den Verbindungsabschnitten A und B zu den Sensoren 120 und 121 erstreckt, und es ergibt sich eine Konzen­ tration C_N(x), die an der Position der Sensoren 120 und 121 durch die folgende Gleichung definiert ist, wodurch die Sensoren thermisch beeinflußt werden, woraus ein Fehler des Ausgangssignals folgt:

C_N(x)=C_No · exp {-(v · x)/Dn} (2)

wobei C_No die Konzentration des Diffusionsgases am Verbindungsabschnitt A oder B ist, v die Strömungsge­ schwindigkeit des Reinigungsgases Pg, x der Abstand vom Verbindungsabschnitt A, B zum Sensor 120, 121, und Dn der Diffusionskoeffizient des Diffusionsgases.

Aus der vorstehenden Gleichung ergibt sich, daß der Anteil der Diffusion mit dem Ansteigen der Strömungsge­ schwindigkeit v des Reinigungsgases Pg oder mit dem Ansteigen des Abstands X vom Verbindungsabschnitt A, B zum Sensor 120, 121 exponentiell abnimmt. Im Modell gemäß Fig. 7 sind die Drosselpaare 132 und 131 so angeordnet, daß sich die Reinigungsgas-Einströmöffnung 119 hierzwischen befindet. Daher ist die Strömungsge­ schwindigkeit des Reinigungsgases Pg aufgrund dieser Drosseln vergrößert, um den Einfluß des Diffusionsgases zu vermindern. Beispielsweise könnte daran gedacht werden, die Strömungsgeschwindigkeit des Reinigungs­ gases dadurch zu erhöhen, daß die Strömungsrate des Reinigungsgases erhöht wird; diese Idee konnte jedoch nicht aufgegriffen werden, da das Reinigungsgas hierbei schnell verbraucht wird. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist das Bypassrohr 118 in Form eines inver­ tierten S ausgebildet, so daß der Abstand vom Verbin­ dungsabschnitt A, B zum Sensor 120, 121 lang ist; hier­ durch wird der Einfluß des Diffusionsgases vermindert.

Es sei nochmals auf folgende wesentliche Aspekte der Erfindung hingewiesen: (1) Die Sensoren sind innerhalb des Bypassrohrs, durch das das Reinigungsgas fließt, angeordnet, sie sind daher nicht in direktem Kontakt mit dem Probengas, so daß der Analysator kaum einem Interferenzfehler aufgrund anderer, in der Gasprobe enthaltener Gaskomponenten als Sauerstoffgas unter­ liegt. (2) Die Sensoren weisen Reinigungsgasströme nach, die innerhalb des Bypassrohrs fließen, um Nach­ weis-Ausgangssignale zu erzeugen, die große Signal­ komponenten aufweisen, so daß der Analysator von einer Änderung des Hintergrunddruckes auf der stromabwärts­ gelegenen Seite eines jeden Sensors kaum beeinflußt wird. (3) Der Analysator ist im Aufbau einfach und ist so ausgebildet, daß der Unterschied zwischen den Nachweis-Ausgangssignalen der beiden Sensoren erhalten wird, so daß mechanische Schocks und Vibrationen, die auf die Sensoren einwirken, ausgeschaltet werden und das Ausgangssignal nicht beeinflussen können. (4) Im Falle der in Fig. 6 dargestellten Anordnung werden Nullpunkt-Fehler und nichtlineare Fehler, die in den Nachweis-Ausgangssignalen enthalten sind, kompensiert, so daß sie das Meßergebnis nicht beeinflussen können. (5) Wenn die in Fig. 7 oder Fig. 8 dargestellte Meß­ zelle verwendet wird, so kann der Einfluß des im Proben­ gas enthaltenen Diffusionsgases eliminiert werden.

Claims (3)

1. Paramagnetischer Sauerstoff-Analysator, mit einer Meßkammer mit einem geschlossenen, ringförmigen Meßdurchgang mit einem Eingang und einem Ausgang an symmetrischen Positionen für ein Probengas, wobei die Meßkammer ein Bypassrohr mit einer Reinigungsgas-Einströmöffnung umfaßt und das Bypassrohr mit dem Meßdurchgang an zwischen dem Eingang und dem Ausgang liegenden Positionen verbunden ist,
mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes an einem der Verbindungsabschnitte zwischen dem Bypassrohr und dem geschlossenen schleifenförmigen Meßdurchgang, und
mit einem Paar von Reinigungsgasstrom-Nachweissensoren innerhalb des Bypassrohrs, wobei die Konzentration von Sauerstoffgas im Probengas gemessen wird, indem die Änderung des Reinigungs­ gasstroms, der durch den entsprechenden Sensorbereich des Sensors strömt, nachgewiesen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine einzige Reinigungsgas-Einströmöffnung (119) mittig im Bypassrohr (118) angeordnet ist,
• - ein Paar von Reinigungsgasstrom-Nachweissensoren (120, 121) an symmetrischen Positionen derart angeordnet sind, daß die Reinigungsgas-Einströmöffnung (119) zwischen den Sensoren (120, 121) gelegen ist, und
• - die Sauerstoffkonzentration durch eine Signaldifferenz (V0) bestimmbar ist, welche den nachgewiesenen Änderungen der Reinigungsgasströme in den Sensorbereichen entspricht.

2. Paramagnetischer Sauerstoff-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Reinigungsgasstrom-Nachweissensoren (120, 121) erhaltenen beiden Nachweissignale mittels einer Auswerteinrichtung (2) einer Nullpunkt-Korrektur unterzogen werden, die beiden Nullpunkt-korrigierten Signale einer im Hinblick auf die Sensoren notwendigen Nichtlinear-Korrektur unterzogen werden, und die sich hieraus ergebenden beiden Signale weiterverarbeitet werden, um die Differenz hierzwischen zu erhalten, wobei das Differenzsignal das Meß-Ausgangssignal darstellt.

3. Paramagnetischer Sauerstoff-Analysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Paar von Drosseln (132, 133) vorgese­ hen sind, die innerhalb des Bypassrohrs (118) an symme­ trischen Positionen derart angeordnet sind, daß die Reinigungsgas-Einströmöffnung (119) zwischen den Drosseln (132, 133) gelegen ist, wodurch die Strömungs­ geschwindigkeiten der Reinigungsgasströme mittels der Drosseln vergrößert werden, um den Einfluß von im Pro­ bengas enthaltenen Diffusionsgasen zu eliminieren.