DE3912708A1 - Korrelations-gasanalysator - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den optischen
Gerätebau und betrifft insbesondere einen Korrelations-Gasanalysator.
Die vorliegende Erfindung kann in der chemischen
Industrie zur Analyse der Zusammensetzung von Mehrkomponenten-Gasgemischen,
in der Mikroelektronik zur Kontrolle
der Gaszusammensetzung der Luft des Betriebsraumes, in
der Metallurgie und anderen Industriezweigen angewendet
werden. Die vorliegende Erfindung kann mit Erfolg für
den Umweltschutz zur Kontrolle der Ablässe von die Atmosphäre
verunreinigenden Gasen, wie sie SO₂, NO₂, NO,
NH₃ u. a. sind, eingesetzt werden.
Zur Zeit baut die Mehrzahl der eine große Selektivität
aufweisenden Gasanalysatoren auf die Methodik der
Korrelationsspektroskopie auf, die von den charakteristischen
Spektren (beispielsweise von einer quasiperiodischen
Struktur eines Absorptions- oder Durchlässigkeitsspektrums)
der zu untersuchenden Gase Gebrauch macht,
um ihre Konzentration zu bestimmten. Hierbei müssen die
Gasanalysatoren zu einer Mehrkomponentenanalyse des zu
untersuchenden Gases mit einem geringen Meßfehler befähigt
werden, ohne die Konstruktion wesentlich zu komplizieren,
und sich durch einen einfachen Übergang zur Messung
des Gehalts eines anderen Gases im Gemisch auszeichnen.
Es ist ein Korrelations-Gasanalysator ("Prikladnaya
infrakrasnaya spektrokopiya" ("Angewandte Infrarotspektroskopie"),
herausgegeben von D. Kendall, 1970, Verlag
"Mir" (Moskau) bekannt, der eine Lichtstrahlungsquelle
und im Strahlenweg der Lichtstrahlung hintereinander angeordnet
ein Interferenzlichtfilter zur Abtrennung eines
vorgegebenen Spektralbereichs eines zu untersuchenden
Gases, einen Modulator, zwei Küvetten, von denen eine mit
dem zu untersuchenden Gas und die zweite mit einem im
vorgegebenen Spektralbereich des zu untersuchenden Gases
keine Strahlung absorbierenden Gas gefüllt ist, einen Fotoempfänger
und ein Registriergerät enthält.
Durch die mit dem zu untersuchenden Gas gefüllte
Küvette geht die Strahlung außerhalb der Absorptionslinien
des zu untersuchenden Gases und durch die andere
Küvette im gesamten Spektralbereich des zu untersuchenden
Gases durch. Der Fotoempfänger erzeugt ein Signal, das
einer Strahlungsdämpfung durch Strahlungsabsorption in
den Linien des zu untersuchenden Gases entspricht, nach
der das Vorhandensein und die Konzentration des zu untersuchenden
Gases bewertet werden, das auf dem Wege
zwischen der Lichtstrahlungsquelle und dem Fotoempfänger
liegt.
Der bekannte Korrelations-Gasanalysator zeichnet
sich durch eine niedrige Genauigkeit und geringe Reproduzierbarkeit
der Meßergebnisse auf Grund dessen aus, daß
eine Absorption des zu untersuchenden Gases sowie dessen
Entweichen aus der Küvette stattfinden. Im Falle einer
Untersuchung aggressiver Gase, wie sie H₂S und SO₂ sind,
sowie instabiler Gase, wie es z. B. NO₂ ist, ist der
Einsatz eines derartigen Gasanalysators erschwert und kann
nur unter Einhaltung entsprechender Bedingungen (Temperatur-
und Feuchtigkeitskonstanz) verwirklicht werden.
Es ist auch ein Korrelations-Gasanalysator (Bull.
inform, sci et techn., 230/231, 1978 (R. Haulet, C. Vavasseur
"Teledetection des polluants gazeux de l'atmosphere",
p. 59) bekannt, der eine Lichtstrahlungsquelle
deren Lichtstrahlung ein zu untersuchendes Gas mit einer
quasiperiodischen Struktur eines vorgegebenen Spektralbereichs
passiert, und ein optisches System enthält, in dem
im Strahlenweg der Lichtstrahlung hintereinander ein Kondensor,
eine Eintrittsspaltblende, ein Dispergiermittel
für den vorgegebenen Spektralbereich des zu untersuchenden
Gases und eine drehbar angordnete Austrittsspaltblende,
die in Form einer Scheibe mit einer Gruppe von Spalten
zur Abtastung des vorgegebenen Spektralbereichs des zu
untersuchenden Gases auf einem Fotoempfänger ausgeführt
ist, an dessen Ausgang der Eingang eines Verstärkers
für elektrische Signale angeschlossen ist, dessen Ausgang
mit dem Eingang eines Registriergeräts elektrisch
verbunden ist, liegen.
Im bekannten Korrelations-Gasanalysator wird als
Dispergiermittel für den vorgegebenen Spektralbereich
des zu untersuchenden Gases ein konkaves Beugungsgitter
ausgenutzt, während die in der Scheibe ausgeführten
Spalte bogenförmig sind und in der Weise liegen, daß sie
mit der Lage von Maxima und Minima des Absorptionsspektrums
des zu untersuchenden Gases in der Fokalebene des
konkaven Beugungsgitters zusammenfallen.
Die das zu untersuchende Gas verlassende Lichtstrahlung
wird durch das konkave Beugungsgitter in ein Spektrum
zerlegt und passiert im weiteren die Spalte der Drehscheibe
wird der vorgegebene Spektralbereich des zu untersuchenden
Gases auf dem Fotoempfänger diskret abgetastet.
Der Modulationsfaktor der Lichtstrahlung ist proportional
zur Differenz der Intensitäten der entsprechenden Durchlässigkeits-
und Absorptionsstellen im Spektralbereich
des zu untersuchenden Gases und hängt vom Gehalt des zu
untersuchenden Gases im Volumen ab.
Das optische System des bekannten Gasanalysators ist
kompliziert in der Herstellung, und Justierung der
Scheibe, bei der die Spalte den Minima und Maxima im
Absorptionsspektrum des zu untersuchenden Gases genau
zugeordnet werden müssen, was den Meßfehler wesentlich
beeinflußt und zu einer geringen Reproduzierbarkeit der
Ergebnisse führt. Beim Übergang zur Untersuchung einer
anderen Gaskomponente im Mehrkomponenten-Gasgemisch ist
es nötig, eine andere Scheibe mit entsprechenden Spalten
zu benutzen und deren Justierung im optischen System
erneut durchzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Korrelations-Gasanalysator mit derartiger Anordnung der
Spalte in der Scheibe unter Benutzung eines derartigen
Verstärkers für elektrische Signale und derartiger zusätzlicher
elektrischer Einheiten zu schaffen, die es
ermöglichen, eine Analyse eines Mehrkomponenten-Gasgemisches
durchzuführen, ohne die Scheibe im optischen System
auswechseln zu müssen.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in
dem Korrelations-Gasanalysator, der eine Lichtstrahlungsquelle,
deren Lichtstrahlung ein zu untersuchendes Gas
mit einer quasiperiodischen Struktur eines vorgegebenen
Spektralbereichs passiert, und ein optisches System enthält,
in dem im Strahlenweg der Lichtstrahlung hintereinander
ein Kondensor, eine Eintrittsspaltblende, ein
Dispergiermittel für den vorgegebenen Spektralbereich
des zu untersuchenden Gases und eine drehbar angeordnete
Austrittsspaltblende, die in Form einer Scheibe mit einer
Gruppe von Spalten zur Abtastung des vorgegebenen Spektralbereichs
des zu untersuchenden Gases auf einem Fotoempfänger
ausgeführt ist, an dessen Ausgang der Eingang
eines Verstärkers für elektrische Signale angeschlossen
ist, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Registriergeräts
verbunden ist, liegen, gemäß der Erfindung die in
der Scheibe ausgeführten Spalte am Umfang der Scheibe
gleichmäßig in einem gleichen Abstand von deren Mitte
angeordnet sind und der Abstand zwischen den Mitten der
benachbarten Spalte ungefähr gleich der Abtastlänge des
vorgegebenen Spektralbereichs des zu untersuchenden Gases
in der Abtastebene ist, und ein zusätzlicher Verstärker
für elektrische Signale, dessen Eingang an den Ausgang
des Fotoempfängers angeschlossen ist, sowie eine
Korrektureinrichtung zur Verfügung stehen, deren Eingänge
an die Ausgänge des Haupt- und des zusätzlichen Verstärkers
für elektrische Signale und deren Ausgang an den
Eingang des Registriergeräts angeschlossen sind, wobei
der Hauptverstärker für elektrische Signale als Resonanzverstärker
mit einer Resonanzfrequenz ausgebildet ist,
die durch ein vorgegebenes Verhältnis zwischen der
Drehgeschwindigkeit der Scheibe, der Zahl der Maxima
oder Minima im vorgegebenen Spektralbereich des zu untersuchenden
Gases und der Zahl der Spalte in der Scheibe
gegeben ist.
Es ist zweckmäßig, daß die Resonanzfrequenz des
Hauptresonanzverstärkers für elektrische Signale aus der
Beziehung
ermittelt wird, worin Δλ der
vorgegebene Spektralbereich des zu untersuchenden Gases,
δλ die Periode der Struktur des vorgegebenen Spektralbereichs
des zu untersuchenden Gases, N die Drehgeschwindigkeit
der Scheibe, k die Zahl der Spalte in der Scheibe
ist.
Es ist nützlich, daß der zusätzliche Verstärker für
elektrische Signale als Resonanzverstärker mit einer
Resonanzfrequenz ausgebildet ist, die durch die Drehgeschwindigkeit
der Scheibe und die Zahl der Spalte in der
Scheibe gegeben ist.
Der erfindungsgemäße Korrelations-Gasanalysator
gestattet es, Gaskomponenten von Mehrkomponenten-Gasgemischen
zu untersuchen, ohne die Scheibe im optischen
System auszuwechseln, was den Meßfehler wesentlich herabmindert,
der auf eine Ungenauigkeit der Justierung
der Scheibe im optischen System zurückzuführen ist.
Die Ausführung von Spalten in der Scheibe, die an
deren Umfang gleichmäßig angeordnet sind, bereit vom
Standpunkt der Technologie keine Schwierigkeiten und ist
an die Bedingungen einer Serienfertigung angepaßt.
Die Benutzung der zwei Resonanzverstärker und der
Korrektureinrichtung in der elektrischen Schaltung des
Korrelations-Gasanalysators erlaubt es, den Einfluß verschiedener
Störungen beträchtlich zu verringern, was den
Meßfehler reduziert.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand einer konkreten
Ausführungsform unter Bezugenahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Korrelations-Gasanalysator
mit einem optischen System im Schnitt;
Fig. 2 eine Scheibe mit einer Gruppe von Spalten und
mit der Lage der angrenzenden Spalte zusammenfallende
Durchlässigkeitsspektren für NH₃ und SO₂.
Der Korrelations-Gasanalysator enthält eine Lichtstrahlungsquelle
1 (Fig. 1), als welche eine künstliche
oder natürliche Lichtstrahlungsquelle (der Mond oder die
Sonne) benutzt werden können, und ein optisches System 2.
Zwischen der Lichtstrahlungsquelle 1 und dem optischen
System 2. Zwischen der Lichtstrahlungsquelle 1 und dem
optischen System 2 ist ein zu untersuchendes Gas 3 mit
einer quasiperiodischen Struktur eines vorgegebenen Spektralbereichs
untergebracht, das sich in der Atmosphäre
oder in einer speziellen Küvette befindet.
Das optische System 2 enthält in der beschriebenen
Ausführungsform im Strahlengang der Lichtstrahlung hintereinander
angeordnet eine Blende 4, die das Auffallen
einer gestreuten Lichtstrahlung verhindert, einen Kondensor
5, der in Form einer bikonvexen Linse ausgeführt
ist und die Lichtstrahlung auf eine Eintrittsspaltblende
6 fokussiert, ein Dispergiermittel 7 für den vorgegebenen
Spektralbereich Δλ des zu untersuchenden Gases
3, das in Form eines konkaven Beugungsgitters ausgebildet
ist, und eine drehbar angeordnete Austrittsspaltblende 8.
In anderen Ausführungsformen kann das Dispergiermittel 7
für den vorgegebenen Spektralbereich Δλ des zu untersuchenden
Gases 3 in Form eines ebenen Beugungsgitters und
eines dahinter angeordneten bikonvexen Austrittsobjektivs
zur Fokussierung der Lichtstrahlung auf die Austrittsspaltblende
8 ausgebildet werden. In der beschriebenen
Ausführungsform stellt die Austrittsspaltblende 8 eine
Scheibe (im folgenden Scheibe 8) mit einer Gruppe von
Spalten 9 dar, die am Umfang der Scheibe 8 gleichmäßig
angeordnet sind, die durch einen Elektromotor 10 in Drehung
versetzt wird. Hinter der Scheibe 8 liegt im Strahlengang
der Lichtstrahlung ein Fotoempfänger 11, dessen
Ausgang an den Eingang eines Vorverstärkers 12 für elektrische
Signale angeschlossen ist, an dessen Ausgang die
Eingänge von Verstärkern 13, 14 für elektrische Signale
gelegt sind. Der Verstärker 13 für elektrische Signale
ist als Resonanzverstärker ausgebildet und dient zur
Abtrennung einer Resonanzfrequenz f₁, die aus der Beziehung
ermittelt wird, worin Δλ der vorgegebene Spektralbereich
des zu untersuchenden Gases 3 mit einer quasiperiodischen
Struktur, δλ die Periode einer Struktur
des vorgegebenen Spektralbereichs Δλ des zu untersuchenden
Gases 3, N die Drehgeschwindigkeit der Scheibe 8, k die
Zahl der Spalte 9 in der Scheibe 8 ist.
Der Verstärker 14 für elektrische Signale ist als
Resonanzverstärker mit einer anderen Resonanzfrequenz f₂
ausgebildet, die durch die Drehgeschwindigkeit N der
Scheibe 8 und die Zahl k der Spalte 9 in der Scheibe 8
bestimmt wird und zur Korrektur der Instabilität des
Ausgangssignals des Resonanzverstärkers 13 dient, die
durch Änderung der Intensität der Lichtstrahlung bedingt
ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann als Verstärker
14 ein Gleichstromverstärker eingesetzt werden. An
die Ausgänge der Verstärker 13, 14 für elektrische Signale
sind die Eingänge einer Korrektureinrichtung 15 angeschaltet,
an deren Ausgang ein Registriergerät 16 geführt ist,
das in Konzentrationseinheiten des zu untersuchenden Gases
3 geeicht ist.
In Fig. 2 ist eine Scheibe 8 mit einer Gruppe von
Rechteckspalten 9 (in der beschriebenen Ausführungsform
ist die Zahl der Spalte 9 gleich 10) dargestellt, die am
Umfang der Scheibe 8 gleichmäßig in der Weise angeordnet
sind, daß deren Mitten in einem gleichen Abstand r von
der Mitte der Scheibe 8 liegen, während der Abstand 1
zwischen den Mitten der benachbarten Spalte 9 ungefähr
gleich der Abtastlänge des vorgegebenen Spektralbereichs
Δλ des zu untersuchenden Gases 3 in der Fokalebene des
konkaven Beugungsgitters ist, das in der beschriebenen
Ausführungsform als Abtastebene dient. Im Falle der Ausführung
des Dispergiermittels 7 für den vorgegebenen
Spektralbereich Δλ des zu untersuchenden Gases 3 in Form
eines ebenen Beugungsgitters und eines bikonvexen Austrittsobjektivs
werden die nichtzentralen Spektrallinien des
zu untersuchenden Gases 3 bekanntlich gekrümmt. Zur Beseitigung
des Astigmatismus im optischen System 2 ist
es daher zweckmäßig, die Spalte 9 in der Scheibe 8 in
Form von Kreisbögen auszuführen, die in Analogie zu den
Rechteckspalten 9 liegen.
Der Übersichtlichkeit der Darstellung halber sind
die vorgegebenen Bereiche der Durchlässigkeitsspektren
für NH₃ und SO₂ (Fig. 2, Kurven a, b) in der Zeichnung mit
der Lage der Spalte 9 in der Scheibe 8 zur Deckung gebracht.
Auf der Abszissenachse ist die Wellenlänge λ des
Spektrums der zu untersuchenden Gase 3 in nm und auf der
Ordinatenachse der Durchlässigkeitsgrad T in relativen
Einheiten aufgetragen, wobei zur Erleichterung der Darstellung
die Spektren für NH₃ und SO₂ gegeneinander in
Richtung der Ordinatenachse verschoben sind.
Der erfindungsgemäße Korrelations-Gasanalysator arbeitet
wie folgt.
Die Lichtstrahlung von der Lichtstrahlungsquelle 1
(Fig. 1) passiert das zu untersuchende Gas 3, und sein
Spektrum nimmt eine charakteristische quasiperiodische
Struktur im vorgegebenen Spektralbereich Δλ gemäß Fig. 2
an. Dann wird die Lichtstrahlung über die das Auftreffen
einer gestreuten Lichtstrahlung verhindernde Blende 4
(Fig. 1) durch den Kondensor 5 auf die Eintrittsspaltblende
6 gesammelt. Nachdem die Lichtstrahlung die Eintrittsspaltblende
6 passiert hat, fällt sie auf das konkave
Beugungsgitter ein, das die Lichtstrahlung im vorgegebenen
Spektralbereich Δλ (Fig. 2) des zu untersuchenden
Gases 3 (Fig. 1) dispergiert, die in der Fokalebene
des konkaven Beugungsgitters fokussiert wird. Die
Drehscheibe 8 mit der Gruppe der Spalte 9, die voneinander
in einem Abstand 1 liegen, der gleich der Abtastlänge
des vorgegebenen Spektralbereichs Δλ des zu untersuchenden
Gases 3 ist, verwirklicht eine kontinuierliche
zeitliche Abtastung des vorgegebenen Spektralbereichs
Δλ auf dem Fotoempfänger 11. Sobald hierbei die Abtastung
des vorgegebenen Spektralbereichs Δλ durch einen
Spalt 9 zu Ende ist, beginnt die Abtastung durch einen
benachbarten Spalt 9. Für eine Umdrehung der Scheibe 8
erfolgen also k Abtastungen des vorgegebenen Spektralbereichs
Δλ des zu untersuchenden Gases 3, wo k der
Zahl der Spalte 9 in der Scheibe 8 entspricht. Die in
ein elektrisches Signal umgewandelte Lichtstrahlung gelangt
vom Ausgang des Fotoempfängers 11 auf den Eingang
des Vorverstärkers 12, wonach das verstärkte Signal den
Eingängen der Verstärker 13, 14 für elektrische Signale
zugeführt wird, in deren erstem das Signal auf der Frequenz
f₁ abgetrennt und verstärkt und die Signale der
anderen Frequenzen unterdrückt werden. Bei den in Fig. 2
dargestellten Durchlässigkeitsspektren für NH₃ (Kurve a)
und SO₂ (Kurve b) beträgt der vorgegebene Spektralbereich
Δλ mit der quasiperiodischen Struktur 200 bis 215,5 nm,
die Periode δλ der quasiperiodischen Struktur 3,8 bzw.
1,6 nm. Bei der Drehgeschwindigkeit N der Scheibe 8, die
60 U/s ausmacht, beträgt die Resonanzfrequenz f₁ für NH₃
2400 Hz und für SO₂ 6000 Hz.
Für eine Analyse der Konzentration von NH₃ wird also
der Resonanzverstärker 13 auf eine Frequenz von 2400 Hz
und für eine Analyse von SO₂ auf eine Frequenz von 6000 Hz
abgestimmt. Hierbei entspricht die Amplitude des abgetrennten
Signals der Konzentration des zu untersuchenden Gases
3. Im zweiten Verstärker 14, falls er als Resonanzverstärker
ausgebildet ist, wird das Signal auf einer Frequenz
von f₂=600 Hz abgetrennt, die den Abtastvorgang charakterisiert
und von den Spektralkurven des zu untersuchenden
Gases 3 nicht abhängt, während die durch verschiedene
Störungen bedingten Signale der anderen Frequenzen unterdrückt
werden. Die Ausgangssignale der Verstärker 13, 14
gelangen auf die Eingänge der Korrektureinrichtung 15, wo
die Amplitude des Signals mit der Frequenz f₁ auf die
Amplitude des Signals mit der Frequenz f₂ reduziert wird.
Auf solche Weise wird die Amplitudenänderung des Signals
bei der Frequenz f₁, die durch Änderung der Intensität
der Lichtstrahlung bedingt ist, die infolge einer nichtselektiven
Absorption der Lichtstrahlung im Strahlenweg
sowie infolge einer Änderung der Parameter der Lichtstrahlungsquelle
1 entsteht, korrigiert, was die Meßgenauigkeit
erhöht. Das reduzierte Signal gelangt von der
Korrektureinrichtung 15 auf den Eingang des Registriergeräts
16, wo die Konzentration des zu untersuchenden
Gases 3 in digitaler oder analoger Form angezeigt wird.
Falls das optische System 2 im gleichen Gehäuse mit
der Strahlungsquelle 1 untergebracht und auf solche Weise
der gesamte Strahlungsweg von einer äußeren Fremdstrahlung
geschützt ist, ist es zweckmäßig, den Verstärker 14 für
elektrische Signale einzusetzen, der als Gleichstromverstärker
ausgebaut ist.
In diesem Fall wird in der Korrektureinrichtung 15
die Amplitude des Signals bei der Frequenz f₁ auf die
Gleichkomponente des Signals reduziert. Im weiteren erfolgt
die Signalaufzeichnung in Analogie zum oben Beschriebenen.
Bei einem Übergang zur Messung des Inhalts einer anderen
Gaskomponente in einem Mehrkomponenten-Gasgemisch
reicht es aus, den Resonanzverstärker 13 auf eine Resonanzfrequenz
f₁ abzustimmen, die den Spektralkurven Δλ,
δλ des zu untersuchenden Gases 3 entspricht.
Hierbei bedarf es keiner Auswechslung der Scheibe 8
und keiner erneuten Justierung des optischen Systems 2,
was die Meßgenauigkeit wesentlich erhöht.
Der erfindungsgemäße Korrelations-Gasanalysator wird
somit durch einen geringen Arbeitsaufwand für die Herstellung
und durch eine einfache Justierung des optischen Systems
sowie durch einen einfachen Betrieb gekennzeichnet.
Claims (3)
1. Korrelations-Gasanalysator, der
eine Lichtstrahlungsquelle (1), deren Lichtstrahlung ein zu untersuchendes Gas (3) mit einer quasiperiodischen Struktur eines vorgegebenen Spektralbereichs (Δλ) passiert, und
ein optisches System (2) enthält, in dem im Strahlengang der Lichtstrahlung hintereinander
ein Kondensor (5),
eine Eintrittsspaltblende (6),
ein Dispergiermittel (7) für den vorgegebenen Spektralbereich (Δλ) des zu untersuchenden Gases (3) und
eine drehbar angeordnete Austrittsspaltblende (8), die in Form einer Scheibe mit einer Gruppe von Spalten (9) zur Abtastung des vorgegebenen Spektralbereich (Δλ) des zu untersuchenden Gases (3) ausgeführt ist,
ein Fotoempfänger (11), an dessen Ausgang der Eingang
eines Verstärkers (13) für elektrische Signale angeschlossen ist, und
ein Registriergerät (16), dessen Eingang elektrisch mit dem Ausgang des Verstärkers (13) für elektrische Signale verbunden ist, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Scheibe ausgeführten Spalte (9) am Umfang der Scheibe gleichmäßig in einem gleichen Abstand (r) von deren Mitte angeordnet sind und der Abstand (1) zwischen den Mitten der benachbarten (9) ungefähr gleich der Abtastlänge des vorgegebenen Spektralbereichs (Δλ) des zu untersuchenden Gases (3) in der Abtastebene ist, und außerdem
ein zusätzlicher Verstärker (14) für elektrische Signale, dessen Eingang an den Ausgang des Fotoempfängers (11) angeschlossen ist, sowie
eine Korrektureinrichtung (15) zur Verfügung stehen, deren Eingänge an die Ausgänge des Haupt- und des zusätzlichen Verstärkers (13 bzw. 14) für elektrische Signale und deren Ausgang an den Eingang des Registriergeräts (16) angeschlossen sind, wobei der Hauptverstärker (13) für elektrische Signale als Resonanzverstärker mit einer Resonanzfrequenz (f₁) ausgebildet ist, die durch ein vorgegebenes Verhältnis der Drehgeschwindigkeit (N), der Zahl der Maxima oder Minima im vorgegebenen Spektralbereich (Δλ) des zu untersuchenden Gases (3) und der Zahl (k) der Spalte (9) in der Scheibe (9) gegeben ist.
eine Lichtstrahlungsquelle (1), deren Lichtstrahlung ein zu untersuchendes Gas (3) mit einer quasiperiodischen Struktur eines vorgegebenen Spektralbereichs (Δλ) passiert, und
ein optisches System (2) enthält, in dem im Strahlengang der Lichtstrahlung hintereinander
ein Kondensor (5),
eine Eintrittsspaltblende (6),
ein Dispergiermittel (7) für den vorgegebenen Spektralbereich (Δλ) des zu untersuchenden Gases (3) und
eine drehbar angeordnete Austrittsspaltblende (8), die in Form einer Scheibe mit einer Gruppe von Spalten (9) zur Abtastung des vorgegebenen Spektralbereich (Δλ) des zu untersuchenden Gases (3) ausgeführt ist,
ein Fotoempfänger (11), an dessen Ausgang der Eingang
eines Verstärkers (13) für elektrische Signale angeschlossen ist, und
ein Registriergerät (16), dessen Eingang elektrisch mit dem Ausgang des Verstärkers (13) für elektrische Signale verbunden ist, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Scheibe ausgeführten Spalte (9) am Umfang der Scheibe gleichmäßig in einem gleichen Abstand (r) von deren Mitte angeordnet sind und der Abstand (1) zwischen den Mitten der benachbarten (9) ungefähr gleich der Abtastlänge des vorgegebenen Spektralbereichs (Δλ) des zu untersuchenden Gases (3) in der Abtastebene ist, und außerdem
ein zusätzlicher Verstärker (14) für elektrische Signale, dessen Eingang an den Ausgang des Fotoempfängers (11) angeschlossen ist, sowie
eine Korrektureinrichtung (15) zur Verfügung stehen, deren Eingänge an die Ausgänge des Haupt- und des zusätzlichen Verstärkers (13 bzw. 14) für elektrische Signale und deren Ausgang an den Eingang des Registriergeräts (16) angeschlossen sind, wobei der Hauptverstärker (13) für elektrische Signale als Resonanzverstärker mit einer Resonanzfrequenz (f₁) ausgebildet ist, die durch ein vorgegebenes Verhältnis der Drehgeschwindigkeit (N), der Zahl der Maxima oder Minima im vorgegebenen Spektralbereich (Δλ) des zu untersuchenden Gases (3) und der Zahl (k) der Spalte (9) in der Scheibe (9) gegeben ist.
2. Korrelations-Gasanalysator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz
(f₁) des Hauptresonanzverstärkers (13) für
elektrische Signale aus der Beziehung
ermittelt wird, worin Δλ der vorgegebene Spektralbereich
des zu untersuchenden Gases (3), δλ die Periode
der Struktur des vorgegebenen Spektralbereichs des zu
untersuchenden Gases (3), N die Drehgeschwindigkeit der
Scheibe, k die Zahl der Spalte (9) in der Scheibe ist.
3. Korrelations-Gasanalysator nach Anspruch 1, 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche
Verstärker (14) für elektrische Signale als Resonanzverstärker
mit einer Resonanzfrequenz von (f₂)
ausgebildet ist, die durch die Drehgeschwindigkeit N der
Scheibe und die Zahl (k) der Spalte (9) in der Scheibe
gegeben ist.
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SU853864818A SU1518732A1 (ru) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | Коррел ционный газоанализатор |
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FR8717412A FR2624606B1 (fr) | 1985-03-11 | 1987-12-14 | Analyseur correlationnel de gaz |
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