DE3918994C1 - - Google Patents

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DE3918994C1
DE3918994C1 DE3918994A DE3918994A DE3918994C1 DE 3918994 C1 DE3918994 C1 DE 3918994C1 DE 3918994 A DE3918994 A DE 3918994A DE 3918994 A DE3918994 A DE 3918994A DE 3918994 C1 DE3918994 C1 DE 3918994C1
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Horst-Dieter Dr. Hattendorff
Bernd 2407 Bad Schwartau De Grabbet
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    • G01N21/3504Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Messung einer Gaskomponente auf optischem Wege, welche aus einem Gehäuse besteht, das einen Sender, eine Empfängervorrichtung, eine Küvette zur Aufnahme der Gasprobe in einer mit beheizbaren Fenstern ausgestatteten Halterung und optische Einrichtungen zur Festlegung des Strahlenganges vom Sender durch die Küvette und auf die Empfängereinrichtung aufweist.
Eine aus der DE-OS 24 42 589 bekannte Sensoranordnung dient zur Messung des CO2-Gehaltes im Atemgas. Das Atemgas strömt durch eine Meßküvette, durch die ein Infrarot-Strahlenbündel geleitet wird. Die Strahlung geht aus von einer gepulsten Infrarot-Strahlungsquelle, wird durch ein Linsensystem gebündelt und parallel durch die Küvette geleitet. Nach Durchdringung der Küvette wird die Infrarotstrahlung auf einen infrarotempfindlichen Detektor fokussiert. Je nachdem, welche Mengen an CO2 in dem Atemgas vorhanden sind, wird die Infrarotstrahlung mehr oder weniger gedämpft. Zur besseren Empfindlichkeit wird mittels eines Interferenzfilters aus der Infrarotstrahlung diejenige Wellenlänge ausgefiltert, auf welche das CO2-Molekül besonders charakteristisch anspricht. Üblicherweise wird dazu eine Wellenlänge von ca. 4,3 Mikrometer gewählt. Das bei der bekannten Anordnung als Probengas benutzte Atemgas enthält wesentliche Bestandteile an Wasserdampf, der sich an den Innenwänden der Küvette niederschlagen kann. Aber auch beim Nachweis anderer Probengaszusammensetzungen kann nicht immer davon ausgegangen werden, daß die Gaszusammensetzung frei von Wasserdampf ist. Somit muß in diesen Fällen mit einer Minderung der Küvettendurchlässigkeit für den Strahlengang gerechnet werden, wenn sich an den Küvetteninnenwänden, insbesondere im für die Strahlung durchlässigen Bereich, Wasserdampf oder sonstige Schmutzpartikel niederschlagen. Um eine Wasserdampfkondensation zu unterbinden, wird bei der bekannten Anordnung die gesamte Küvettenhalterung auf eine die Kondensation verhindernde Temperatur geheizt und konstant gehalten. Die beheizte Küvettenhalterung umgibt die Küvette bis auf die diejenigen Bereiche, welche für den Durchtritt des Strahlenbündels durch die Küvette freigehalten werden müssen.
Der bekannten Anordnung haftet somit der Nachteil an, daß gerade der Bereich, durch den das Strahlenbündel in die Küvette eindringt und aus ihr wieder austritt, nur mittelbar beheizt werden. Statt dessen werden primär diejenigen Teile beheizt, die für den Strahlendurchgang unerheblich sind. Daraus resultiert eine große thermische Masse, die durch entsprechende Heizleistung auf konstante Heiztemperatur gebracht und gehalten werden muß. Weiterhin muß die Wärme von den beheizten Küvettenzonen durch Wärmetransport in der Küvette selbst bis an die vom Strahlengang durchdrungenen Küvettenzonen herantransportiert werden.
Bei einer aus der DE-OS 15 98 367 bekannten temperierbaren Küvette für spektroskopische Untersuchungen ist eine das Meßgas enthaltende innere Küvette vorgesehen, die in einer Halterung aufgenommen ist, welche ihrerseits zwei im Strahlengang befindliche äußere Fenster besitzt. Um die bekannte Küvettenanordnung auch bei tiefen Temperaturen einsetzen zu können, sind zur Vermeidung von Kondensation die äußeren Küvettenfenster beheizbar, indem durch ihre entsprechenden Fensterhalterungen Kanäle eingelassen sind, durch die ein temperierbares Fluid strömen kann.
Nachteilig bei dieser Anordnung ist es, daß trotz der äußeren Beheizung die inneren Küvettenfenster beschlagen, wenn das in ihr befindliche Meßgas einen erhöhten Feuchtigkeitsgehalt aufweist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn Atemgas während der Exspirationsphase gemessen werden soll. Auch hier gestaltet sich das Auswechseln der inneren Küvette als kompliziert, da zunächst der Temperierkreislauf entfernt werden muß, bevor nach Abbau der äußeren Küvettenfenster die innere Küvette zugänglich wird.
Weiterhin sind Anordnungen bekannt (AT-PS 384 488), in denen elektrische Heizelemente direkt an der Küvette angebracht oder auf die Küvettenfenster aufgebracht sind. Wenn die Küvette herausnehmbar sein soll, wie es zum Zecke einer Reinigung und Desinfektion oder Sterilisation erforderlich ist, wird die elektrische Verbindung der Heizelemente zum Sensor über Steckkontakte hergestellt. Nachteilig bei dieser Anordnung sind die mechanische Störanfälligkeit durch häufiges Stecken der Kontakte und die Korrosionsanfälligkeit der elektrischen Elemente auf der Küvette durch die Reinigungs- oder Sterilisationsvorgänge. Außerdem kann es für bestimmte Anwendungen, z.B. im Medizinbereich, erforderlich sein, von außen berührbare elektrische Kontakte zu vermeiden.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung der genannten Art so zu verbessern, daß eine Beheizung der das Meßgas aufnehmenden Küvettenwände auf diejenigen Bereiche beschränkt bleibt, die im Strahlengang liegen, ohne daß der von den optischen Einrichtungen her mögliche Durchtrittsbereich durch die Heizvorrichtung eingeengt wird und ohne daß sich Heizelemente an der Küvette selbst oder von außen zugängliche elektrische Kontakte am Sensor befinden.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß mindestens eines der im Strahlengang befindlichen, für die Meßstrahlung durchlässigen Fenster der Halterung bei eingesetzter Küvette dieser berührungsdicht anliegt, und daß auf der der Küvette abgewandten Fläche des Fensters eine den Strahlengang durchlassende Heizvorrichtung angebracht ist.
Der Vorteil der Erfindung liegt im wesentlichen darin, daß nunmehr die Heizvorrichtung auf die Fläche der zu beheizenden Fenster beschränkt bleibt und dadurch eine effiziente Wärmeübertragung auf die von der optischen Strahlung durchdrungenen Bereiche der Küvette ermöglicht wird, obwohl die Beheizung von der Küvettenhalterung aus bzw. dem Sensor heraus erfolgt. Entsprechend klein kann die Heizleistung gewählt werden, um den zum Gesamtumfang der Meßküvette geringen beheizten Bereich auf etwa 40°C aufrechtzuerhalten. Wegen der geringen erforderlichen Heizleistung kann die Heizvorrichtung ein aufgesputtertes oder aufgedampftes elektrisch leitendes Band sein, welches auf der der Küvette abgewandten Oberfläche einer kreisförmigen Scheibe aus Saphir aufgebracht ist und außerhalb des Strahlenbündels liegt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Heizvorrichtung in schmalen mäanderförmig oder zickzackförmig ausgebildeten, aufgedampften Leiterbahnen auszubilden, welche die gesamte Fensterfläche überstreichen, jedoch einen genügend weiten Zwischenraum für die Durchdringungsmöglichkeit des Strahlenbündels freilassen. Es ist ebenso möglich, die entsprechende Fensterfläche mit einem elektrisch leitenden und im releventen Spektralbereich transparenten Film zu bedampfen. Ohne weiteres kann die Heizvorrichtung auch innerhalb des Fensters eingebettet sein, ja sogar bis direkt an die der Küvette zugewandten Fensterfläche herangeführt sein. In jedem Fall soll verhindert werden, daß elektrisch leitende Komponenten der Heizvorrichtung aus der der Küvette zugewandten Fensterfläche hervortreten. Dadurch, daß die Heizvorrichtung jenseits der der Küvette zugewandten Fläche des Fensters angebracht ist, kann das Fenster in der Küvettenhalterung bzw. im Sensorgehäuse selbst gasdicht eingefaßt werden, wodurch eine hermetische Trennung von gasführenden Bauteilen und elektrischen Leitungen verwirklichbar wird. Dies ist insbesondere für solche Fälle maßgeblich, in denen das zu untersuchende Gas in explosiblen Gemischen auftreten kann, für deren Nachweis besondere sicherheitstechnische Maßnahmen ergriffen werden müßten, wäre eine derartige hermetische Abdichtung nicht möglich. Diese zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen sind bei vorliegender Erfindung nicht erforderlich. Ein berührungsdichtes Anliegen von Fenster und Küvette liegt auch dann noch vor, wenn sich zwischen beiden ein Luftspalt von ca. 200 Mikrometern befindet. Dabei bleibt eine gute Wärmeleitung erhalten, ohne daß nennenswerte optische Einbußen in Kauf genommen werden müßten.
Die Erfindung ist einsetzbar sowohl bei Sensoranordnungen, bei denen die Küvette im Durchlichtverfahren durchstrahlt wird, sie ist aber auch für die Ausführungsformen geeignet, bei denen das Strahlenbündel nach erstmaligem Durchtritt der Küvette reflektiert wird. Bei Sensoranordnungen, die im Durchlichtverfahren arbeiten, sind zwei beheizte Fenster vorzusehen, die sich im Strahlengang gegenüberliegen. Bei Sensoranordnungen im Reflexionslichtverfahren sind ein beheiztes Fenster sowie eine zweite in gleicher Weise beheizte Scheibe in der Küvettenhalterung bzw. im Sensorgehäuse vorzusehen, wobei diese zweite Scheibe dem Spiegelteil der Küvette eng anliegt und nicht notwendigerweise transparent sein muß. Die weitere Beschreibung der Erfindung geht davon aus, daß eine Sensoranordnung im Durchlichtverfahren verwendet wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die beiden Fenster getrennt beheizt und auf die gewünschte Solltemperatur thermostatisiert werden können, wodurch thermische Unsymmetrien ausgeglichen werden können, die beispielsweise dann auftreten, wenn eine IR-Lichtquelle eingesetzt wird, welche die beiden Scheiben unterschiedlich aufheizt. Eine einfache Temperaturregelung wird dadurch ermöglicht, daß die Heizvorrichtung aus PTC-Leiterbahnen gebildet ist.
Die weitaus temperaturempfindlichste und auf Temperaturschwankungen deutlich reagierende Baugruppe der Sensoranordnung ist die Empfängervorrichtung, deren Detektoren und optische Filter temperaturempfindlich sind, und dies um so mehr, sofern für die Messung eine IR-Strahlungsquelle als Sender eingesetzt wird. Durch die Anbringung der Heizvorrichtung ausschließlich in unmittelbarer Nachbarschaft zum Strahlenbündel ist auch ihre Nähe und damit ihr Einflußbereich auf die Empfängervorrichtung von großem Vorteil hinsichtlich einer Temperaturstabilisierung von Detektoren und optischen Filtern. Die beheizte Fensterfläche kann jetzt als Kontaktfläche für die als Empfängermodul ausgebildete Empfängervorrichtung angesehen werden, wobei der Modul in das Sensorgehäuse einfügbar, in engem thermischen Kontakt mit der beheizbaren Fensterfläche heranführbar und auf die optische Achse ausrichtbar ist. Durch die modulartige Ausführungsform ist es einerseits möglich, für einen optimalen Wärmekontakt zwischen der Heizvorrichtung und der Empfängervorrichtung zu sorgen und andererseits die im Empfängermodul eingebauten optischen Komponenten und Detektoren unter sich auszurichten und die thermische Kontaktfläche gleichzeitig als optischen Justierungsanschlag zu benutzen. Dadurch wird die Montage vereinfacht und das Auswechseln eines defekten Empfängermoduls ohne zusätzliche optische Justiernotwendigkeiten ermöglicht. Außerdem kann jetzt der Modul alleine aus thermisch gut leitendem Material gefertigt werden und in das aus thermisch schlecht leitendem Material (z.B. Kunststoff) gebaute Gehäuse eingefügt bzw. eingeschoben werden.
Durch die Beschränkung der Heizvorrichtung auf die Fensterflächen ist es günstig, ebenfalls ein Sendermodul vorzusehen, das den Sender selbst, z.B. eine IR-Strahlungsquelle, und einen die vom Sender ausgehende Strahlung reflektierenden Parabolspiegel enthält. Er ist ebenfalls in das Gehäuse einfügbar und auf die optische Achse ausrichtbar. Als Sender kann eine nahezu punktförmige Wolframglühlampe vorgesehen sein, die im Brennpunkt des Parabolspiegels mit einer kleinen Brennweite von etwa 1,5 mm angeordnet ist. Konstruktiv bilden Glühlampe und Parabolspiegel eine Einheit und können mitsamt dem Modul ausgewechselt werden.
Beide Module enthalten nunmehr sämtliche zur Strahlungslenkung notwendigen optischen Elemente, weil die Küvettenhalterung von den ihr zugeordneten beheizbaren Scheiben eine eigenständige Einheit bilden kann. Dadurch wird der optische Justieraufwand wesentlich vereinfacht.
Um eine Verschmutzung der vom Strahlenbündel durchdrungenen Küvettenflächen meßtechnisch zu kompensieren, werden zweckmäßigerweise zwei Detektoren eingesetzt, von denen der eine für die vom Meßgas beeinflußte Wellenlänge und der andere für eine vom Meßgas nicht beeinflußte Wellenlänge empfindlich ist. Die Zerlegung des Strahlenbündels in die beiden gewünschten Wellenlängen erfolgt am besten dadurch, daß im Strahlenbündel vor den Detektoren ein dichroitischer Strahlungsteiler eingefügt wird. Dieser filtert aus dem zur Verfügung stehenden Strahlungsspektrum die durch seine spektralen Reflexions- und Transmissionseigenschaften vorbestimmten Wellenlängen heraus und lenkt sie auf die entsprechenden Detektoren; vor den Detektoren kann zusätzlich jeweils ein optisches Filter zur weiteren Wellenlängeneingrenzung vorgesehen sein. Auf diese Weise erhält man dann Detektoren, die zur Erfassung der unterschiedlichen Wellenlängen empfindlich eingestellt sind. Zu diesem Zweck ist es günstig, die Empfängereinrichtung mit einer das die Küvette durchlaufende Strahlenbündel fokussierenden Linse, dem dichroitischen Strahlungsteiler, den beiden optischen Filtern und den beiden Detektoren auszustatten. Durch die günstige thermische Ankopplung der Empfängereinrichtung an die Heizvorrichtung ist eine gute Temperaturstabilisierung der Detektoren, des Strahlfilters und der optischen Filter möglich, welche bei der vorliegenden Strahlungssymmetrie für ein genaues Meßsignal notwendig ist. Beide Detektoren müssen auf möglichst gleich genaue Arbeitstemperatur gehalten sein, um temperaturbedingte Schwankungen des Meßsignals zu verhindern. Durch den symmetrischen Stahlengang vor den beiden Detektoren werden Meßfehler, z.B. verursacht durch Verschmutzungen auf den Küvettenscheiben, eliminiert.
Zur weiteren Verbesserung der thermischen Stabilität der Empfängereinrichtung ist vorgesehen, die aus thermisch gut leitfähigem Material bestehende Empfängereinrichtung als einen Hohlblock auszubilden, in dessen einer Stirnfläche die Linse aufgenommen ist, und in dessen Bohrungen oder Aussparungen die Detektoren, die optischen Filter und der Strahlteiler eingelassen sind. Die Komponenten der Empfängereinrichtung sind jetzt von dem thermisch leitfähigen Material umgeben und gegenüber der Umgebung durch das aus thermisch schlecht leitfähigem Material (z.B. Kunststoff) gefertigte Gehäuse isoliert.
Zur Thermostatisierung der Empfängervorrichtung kann in ihr ein Temperaturfühler aufgenommen sein, welcher vorzugsweise in den Block des Empfängermoduls eingebettet ist. Als ein weiterer zweckmäßiger Anbringungsort für den Temperaturfühler ist die Kontaktfläche zwischen Empfängervorrichtung und beheizter Scheibe anzusehen. Auf diese Weise wird es möglich, sowohl das beheizbare Fenster als auch die Empfängervorrichtung mit ein und demselben Temperaturfühler auf eine gewünschte Solltemperatur zu regeln.
Um eine axialsymmetrische Justierung der optischen Elemente in der Empfängervorrichtung zu ermöglichen, ist der Hohlblock zweckmäßigerweise zylinderförmig ausgebildet. Ein derartig gestalteter Modul kann nunmehr, ohne einen Vorzugsdrehwinkel zu verlangen, in das Gehäuse eingefügt und an die Kontaktfläche zur beheizten Scheibe herangeführt werden. Die gleiche Ausbildungsform ist auch für den Sendermodul verwendbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine Sensoranordnung, mit welcher als Beispiel der CO2-Gehalt in der Atemluft eines in Narkose befindlichen Patienten nachgewiesen werden kann. Zu diesem Zwecke wird im Beispiel eine CO2-Messung mit Hilfe von Infrarot-Strahlung beschrieben.
Die im Schnitt dargestellte Sensoranordnung enthält in einem Gehäuse (1) einen Sender (2), der als Infrarotstrahlungsquelle ausgebildet ist. Die Strahlung des Senders (2) wird an einem Parabolspiegel (3) reflektiert, der mit der Strahlungsquelle (2) eine Einheit bildet. Der Sender (2) befindet sich im Brennpunkt des Parabolspiegels (3), so daß die emittierte Infrarotstrahlung zu einem im wesentlichen parallelen Strahlenbündel gestaltet wird. Der Sender (2) und der Parabolspiegel (3) sind in einem in das Gehäuse (1) einschiebbaren zylinderförmigen Sendermodul (5) aufgenommen. Am Empfängermodul (6) sind Kammern ausgebildet, in denen sich ein Meßdetektor (7) und ein Referenzdetektor (8) befinden, welche die zur Messung notwendige Strahlung von einem dichroitischen Strahlungsteiler (9) empfangen. Der Strahlungsteiler (9) besteht aus einem solchen Material, daß er Wellenlängen im Bereich von beispielsweise 3,7 Mikrometer bevorzugt durchläßt und auf den Referenzdetektor (8) treffen läßt, und Strahlungswellenlängen im Bereich von 4,3 Mikrometer bevorzugt reflektiert und auf den Meßdetektor (7) lenkt. Zur weiteren exakten Festlegung des Meß- und Referenzwellenlängenbereiches befinden sich Interferenzfilter (25, 26) vor den Detektoren. Auf die Meßwellenlänge von etwa 4,3 Mikrometer ist das nachzuweisende CO2 empfindlich, so daß dessen Absorption ein Maß für die CO2-Konzentration ist. Die Strahlung der Referenzwellenlänge von 3,7 Mikrometern wird durch CO2 nicht beeinflußt. Zur Fokussierung des Infrarotstrahlenbündels auf die Detektoren (7, 8) ist eine Empfängerlinse (10) im Empfängermodul (6) eingebaut. Im Gehäuse (1) ist im Strahlengang zwischen dem Sendermodul (5) und dem Empfängermodul (6) eine Küvettenhalterung (11) vorgesehen, in welche eine Kunststoffküvette (12) eingeschoben ist. Die Infrarotstrahlung wird durch die Küvette über zwei Küvettenscheiben (13) durchgelassen. Beidseitig der Küvettenscheiben (13) sind in der Küvettenhalterung (11) bündig mit dieser Fenster (14) eingesetzt, die für Infrarotstrahlung durchlässig sind und mittels Verkittung oder Elastomer-Ring gedichtet sind. Auf der der Küvette (12) abgewandten Fläche der Fenster (14) ist jeweils eine ringförmige Heizleiterbahn (15) in Dickschicht- oder Dünnschichttechnik als Heizvorrichtung für die Fenster (14) aufgebracht. Die Heizleiterbahnen (15) sind ringförmig angeordnet und lassen die Durchtrittsöffnung für den Spiegel (3) und die Linse (10) frei. Die Fenster (14) bestehen aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Saphir. Durch das berührungsdichte Anliegen der Fenster (14) an den Küvettenscheiben (13) bei eingesetzter Küvette wird ein guter Wärmeübergang von der Heizleiterbahn (15) auf die Küvettenscheiben (13) ermöglicht. Dadurch wird die Kondensation von Wasserdampf an den Innenflächen der Küvettenscheiben (13) vermieden, welche sich durch das feuchte Ausatemgas in der Küvette (12) ergeben könnte. Das Ausatemgas strömt über eine nicht dargestellte Einlaßöffnung ein und wird aus einer ebenfalls nicht dargestellten Auslaßöffnung weitergeleitet. Einlaßöffnung und Auslaßöffnung liegen diametral gegenüber auf einer Achse senkrecht zur Zeichenebene. Die in das Gehäuse (1) eingeschobenen zylinderförmigen Module (5, 6) liegen am Gehäuse (1) dicht an und sind berührungsdicht an die Fenster (14) herangeführt. Für eine sorgfältige Ausrichtung der Module (5, 6) zur optischen Achse des Strahlenganges hin sorgen zylindrische Führungen (24). Für ein festes Anliegen der Module (5, 6) sorgen jeweils ein Gewindering (18), der in das Gehäuse (1) eingeschraubt wird und die Module (5, 6) gegen die Scheibe (14) und die Küvettenhalterung (11) andrücken. Die Gewinderinge (18) bieten Durchlaß für die elektrische Versorgung der Strahlungsquelle (2) und der Detektoren (7, 8). In die die Empfängerlinse (10) enthaltende Stirnwand des Empfängermoduls (6) ist zur Temperaturregelung ein NTC-Temperaturfühler (23) eingelassen. Die von den Detektoren (7, 8) aufgenommenen Meßsignale und Referenzsignale werden einer nicht dargestellten Auswerteeinheit zugeführt, welche eine Quotientenschaltung enthält und aus den beiden Signalen der Detektoren (7, 8) durch Quotientenbildung ein normiertes Signal erzeugt, welches ein Maß für das in der Küvette (12) enthaltene CO2 ist.

Claims (7)

1. Sensoranordnung zur Messung einer Gaskomponente auf optischem Wege, welche aus einem Gehäuse besteht, das einen Sender, eine Empfängereinrichtung, eine Küvette zur Aufnahme der Gasprobe in einer mit beheizbaren Fenstern ausgestatteten Halterung und optische Einrichtungen zur Festlegung des Strahlenganges vom Sender, durch die Küvette und auf die Empfängereinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der im Strahlengang befindlichen, für die Meßstrahlung durchlässigen Fenster (14) der Halterung (11) bei eingesetzter Küvette (12) dieser berührungsdicht anliegt, und daß auf der der Küvette (12) abgewandten Fläche des Fensters (14) eine den Strahlengang durchlassende Heizvorrichtung (15) angebracht ist.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Empfängermodul (6) ausgebildete Empfängereinrichtung in das Gehäuse (1) einfügbar, in engen thermischen Kontakt an die mit der Heizvorrichtung (15) versehende Fläche des Fensters (14) heranführbar und auf die optische Achse ausrichtbar ist.
3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (2) und ein die vom Sender (2) ausgehende Strahlung reflektierender, zu einem Strahlenbündel sammelnder Parabolspiegel (3) in einem Sendermodul (5) aufgenommen sind, der in das Gehäuse (1) einfügbar und auf die optische Achse ausrichtbar ist.
4. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängereinrichtung (6) eine das die Küvette (12) durchlaufende Strahlenbündel fokussierende Linse (10), einen dichroitischen Strahlungsteiler (9) und einen auf die Erfassung von unterschiedlichen Wellenlängen eingestellten Meßdetektor (7) und Referenzdetektor (8) enthält.
5. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängereinrichtung aus thermisch gut leitfähigem Material besteht und als ein Hohlblock (6) ausgebildet ist, in dessen einer Stirnfläche die Empfängerlinse (10) aufgenommen ist und in dessen Blockwand die Detektoren (7, 8) eingelassen sind.
6. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Empfängereinrichtung (6) ein Temperaturfühler (23) aufgenommen ist.
7. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlblock (6) ausgebildete Empfängereinrichtung Zylinderform besitzt.
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Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3918994A DE3918994C1 (de) 1989-06-10 1989-06-10
FI901658A FI97491C (fi) 1989-06-10 1990-04-02 Anturijärjestely kaasukomponenttien mittaamiseksi optisesti
SE9001439A SE505308C2 (sv) 1989-06-10 1990-04-23 Sensor för optisk mätning av gasbeståndsdelar
US07/533,811 US5092342A (en) 1989-06-10 1990-06-06 Sensor arrangement for optically measuring gas components
FR909007737A FR2648228B1 (fr) 1989-06-10 1990-06-08 Ensemble de capteur pour la mesure optique de composants gazeux
JP2150100A JPH0635949B2 (ja) 1989-06-10 1990-06-11 気体成分測定用のセンサ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3918994A DE3918994C1 (de) 1989-06-10 1989-06-10

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DE (1) DE3918994C1 (de)
FI (1) FI97491C (de)
FR (1) FR2648228B1 (de)
SE (1) SE505308C2 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10138302A1 (de) * 2001-08-10 2003-02-27 Kendro Lab Prod Gmbh Messvorrichtung zur Konzentrationsbestimmung von Gasen durch IR-Absorption
DE10255769A1 (de) * 2002-11-28 2004-06-17 Daimlerchrysler Ag Fenster für optische Gas- und Partikelmessgeräte sowie Vorrichtung und Verfahren zur optischen Gas- und Partikelmessung
DE10344111B4 (de) * 2003-09-24 2005-10-27 Daimlerchrysler Ag Sensoranordnung zur optischen Vermessung eines Abgasstromes in einer Abgasleitung
WO2013026677A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Delta Instruments B.V. Ir spectrometry cell with temperature control means

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5616923A (en) * 1990-05-23 1997-04-01 Novametrix Medical Systems Inc. Gas analyzer cuvettes
US5340987A (en) * 1991-03-15 1994-08-23 Li-Cor, Inc. Apparatus and method for analyzing gas
JPH04115792U (ja) * 1991-03-22 1992-10-14 岡谷電機産業株式会社 放電型サージ吸収器
US5468961A (en) * 1991-10-08 1995-11-21 Fisher & Paykel Limited Infrared gas analyser and humidity sensor
JPH05137393A (ja) * 1991-11-08 1993-06-01 Victor Co Of Japan Ltd 情報記録再生装置
JP2624073B2 (ja) * 1991-12-28 1997-06-25 凸版印刷株式会社 積層包装材料
US5515859A (en) * 1993-08-24 1996-05-14 Colorado Health Care Research Corp. Myocardial infarction and ischemia detection method and apparatus
JP2903457B2 (ja) * 1993-11-20 1999-06-07 株式会社堀場製作所 ガス分析計およびガス分析機構
JPH07198597A (ja) * 1993-12-29 1995-08-01 Kurabo Ind Ltd 光電測定装置
US5464982A (en) * 1994-03-21 1995-11-07 Andros Incorporated Respiratory gas analyzer
US5570697A (en) * 1994-07-15 1996-11-05 Vixel Corporation Sensor for analyzing molecular species
CA2198889C (en) * 1994-09-02 2003-07-08 David R. Rich Gas analyzer cuvettes
JP3266748B2 (ja) * 1994-11-26 2002-03-18 株式会社堀場製作所 赤外線ガス分析計
US5731581A (en) * 1995-03-13 1998-03-24 Ohmeda Inc. Apparatus for automatic identification of gas samples
US5902311A (en) * 1995-06-15 1999-05-11 Perclose, Inc. Low profile intraluminal suturing device and method
US5714759A (en) * 1996-02-23 1998-02-03 Ohmeda Inc. Optical system with an extended, imaged source
US5731583A (en) * 1996-02-23 1998-03-24 Ohmeda Inc. Folded optical path gas analyzer with cylindrical chopper
FI107194B (fi) * 1996-03-14 2001-06-15 Instrumentarium Oy Kaasuseosten analysointi infrapunamenetelmällä
US7335164B2 (en) * 1996-07-15 2008-02-26 Ntc Technology, Inc. Multiple function airway adapter
US20070225612A1 (en) * 1996-07-15 2007-09-27 Mace Leslie E Metabolic measurements system including a multiple function airway adapter
JPH10111236A (ja) 1996-10-03 1998-04-28 Nippon Koden Corp 炭酸ガス濃度測定装置
US6138674A (en) * 1997-10-16 2000-10-31 Datex-Ohmeda, Inc. Active temperature and humidity compensator for anesthesia monitoring systems
US5925831A (en) * 1997-10-18 1999-07-20 Cardiopulmonary Technologies, Inc. Respiratory air flow sensor
US5931161A (en) * 1998-03-18 1999-08-03 Datex-Ohmeda, Inc. On-airway respiratory gas monitor employing transformed infrared signals
US5949082A (en) * 1998-03-23 1999-09-07 Datex-Ohmeda, Inc. Ceramic radiation source assembly with metalized seal for gas spectrometer
DE1077076T1 (de) 1998-04-23 2001-07-19 Nikko Kk Reisespielzeug
NO312860B1 (no) * 1998-07-17 2002-07-08 Kanstad Teknologi As Metode for utforming og innfesting av et tynt, pulsvarmet legeme
US6368560B1 (en) * 1999-03-06 2002-04-09 Trace Analytical, Inc. Photometric gas detection system and method
US6633771B1 (en) * 1999-03-10 2003-10-14 Optiscan Biomedical Corporation Solid-state non-invasive thermal cycling spectrometer
EP1061355A1 (de) 1999-06-18 2000-12-20 Instrumentarium Corporation Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Strahlungsabsorption von gasförmigen Medien
US6534769B1 (en) 1999-12-31 2003-03-18 Ge Medical Systems Information Technologies, Inc. Low cost main stream gas analyzer system
DE10047728B4 (de) * 2000-09-27 2005-12-08 Dräger Medical AG & Co. KGaA Infrarotoptischer Gasanalysator
US6632402B2 (en) * 2001-01-24 2003-10-14 Ntc Technology Inc. Oxygen monitoring apparatus
US7301125B2 (en) * 2001-05-31 2007-11-27 Ric Investments, Llc Heater for optical gas sensor
US6888101B2 (en) 2001-05-31 2005-05-03 Respironics, Inc. Heater for optical gas sensors, gas sensors including the heater, and methods
GB0218881D0 (en) * 2002-08-14 2002-09-25 Qinetiq Ltd Sensor arrangement and method of sensing
US7432508B2 (en) * 2003-02-21 2008-10-07 Ric Investments, Llc Gas measurement system
DE10315864B4 (de) * 2003-04-08 2006-01-12 Dräger Medical AG & Co. KGaA Vorrichtung und Verfahren zur Konzentrationsbestimmung mindestens einer Gaskomponente in einem Atemgasgemisch
JP4218954B2 (ja) * 2003-10-10 2009-02-04 株式会社堀場製作所 吸光式分析計
US7307718B2 (en) * 2004-02-23 2007-12-11 Ortho-Clinical Diagnostics, Inc. Determining an analyte by multiple measurements through a cuvette
US20050185176A1 (en) * 2004-02-23 2005-08-25 Moran Donald J.Jr. Determining an analyte by multiple measurements through a cuvette
US7069768B2 (en) * 2004-06-08 2006-07-04 Instrumentarium Corp. Method and apparatus for eliminating and compensating thermal transients in gas analyzer
CN101547716B (zh) * 2005-11-16 2013-06-26 心肺技术公司 旁流型呼吸气体监测系统和方法
US7483213B2 (en) * 2006-03-24 2009-01-27 Omnitech Partners Image combining viewer
JP4845599B2 (ja) * 2006-06-05 2011-12-28 トヨタ自動車株式会社 ガス分析装置及びガス分析装置におけるセンサユニット
US20080119753A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-22 Cardiopulmonary Technologies, Inc. Premature infant side-stream respiratory gas monitoring sensor
US20090128344A1 (en) * 2007-11-21 2009-05-21 General Electric Company Systems, Apparatuses And Methods For Monitoring Physical Conditions Of A Bed Occupant
EP2391452B1 (de) * 2009-01-30 2015-06-17 Gen-Probe Incorporated Systeme und verfahren zur erfassung eines signals und beaufschlagung des signalübertragungselements mit wärmeenergie
US9835604B2 (en) * 2014-04-14 2017-12-05 Koninklijke Philips N.V. Temperature compensation of gas sensors
JP6306423B2 (ja) * 2014-05-12 2018-04-04 株式会社堀場製作所 分析装置
CN104596935A (zh) * 2015-01-26 2015-05-06 力合科技(湖南)股份有限公司 一种可调式探测光路装置
JP6849404B2 (ja) * 2016-11-14 2021-03-24 浜松ホトニクス株式会社 分光計測装置及び分光計測システム
JP6867785B2 (ja) * 2016-11-14 2021-05-12 浜松ホトニクス株式会社 分光計測装置及び分光計測システム
JP6849405B2 (ja) * 2016-11-14 2021-03-24 浜松ホトニクス株式会社 分光計測装置及び分光計測システム
EP3372988B1 (de) 2017-03-10 2022-10-12 Sensatronic GmbH Verfahren und vorrichtung zum messen einer stoffkonzentration in einem gasförmigen medium mittels absorptionsspektroskopie
EP3864396B1 (de) * 2018-10-12 2023-12-06 Amphenol Thermometrics, Inc. Ndir-sensor, probenahmeverfahren und system zur atemanalyse

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1598367A1 (de) * 1967-01-26 1971-03-18 Akad Wissenschaften Ddr Temperierbare Kuevette fuer spektroskopische Untersuchungen,insbesondere bei tiefen Temperaturen
DE2442589A1 (de) * 1974-09-05 1976-03-18 Draegerwerk Ag Gasmessvorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen messung des co tief 2-gehaltes in atemgasen
AT384488B (de) * 1985-03-18 1987-11-25 Avl Verbrennungskraft Messtech Kuevette zur messung von dampf- bzw. gasspektren

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1302592C2 (de) * 1960-06-03 1975-04-10 Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales, Chatillon-Sous-Bagneux (Frankreich) Geraet zur konzentrationsbestimmung eines analysenstoffes mittels selektiver absorption modulierter strahlung
US3806727A (en) * 1973-05-11 1974-04-23 Avco Everett Res Lab Inc Optical detector system
US4207469A (en) * 1975-08-02 1980-06-10 Sir Howard Grubb Parsons and Company Ltd. Analysis of emulsions and suspensions
US4057734A (en) * 1975-08-28 1977-11-08 Barringer Research Limited Spectroscopic apparatus with balanced dual detectors
FR2339168A1 (fr) * 1976-01-26 1977-08-19 Daunay Jacques Capteur destine a la mesure de la teneur en un composant d'un gaz operant par spectrometrie infrarouge
US4687337A (en) * 1981-09-02 1987-08-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Atmospheric Aerosol extinctiometer
DE3208737A1 (de) * 1982-03-11 1983-09-22 Drägerwerk AG, 2400 Lübeck Optisches mehrstrahl-gasmessgeraet
DE3305982C2 (de) * 1983-02-21 1986-04-30 INTERATOM GmbH, 5060 Bergisch Gladbach Heizbare Infrarot-Gasküvette für hohen Druck
US4578762A (en) * 1983-07-01 1986-03-25 Tri-Med Inc. Self-calibrating carbon dioxide analyzer
US4618771A (en) * 1983-11-14 1986-10-21 Beckman Industrial Corporation Non-dispersive infrared analyzer having improved infrared source and detecting assemblies
JPS6120840A (ja) * 1984-07-09 1986-01-29 Horiba Ltd 赤外線分析計の校正機構
US4649027A (en) * 1985-01-29 1987-03-10 Cmi, Inc. Breath tester
US4648396A (en) * 1985-05-03 1987-03-10 Brigham And Women's Hospital Respiration detector
US4914720A (en) * 1986-12-04 1990-04-03 Cascadia Technology Corporation Gas analyzers
US4862001A (en) * 1988-01-07 1989-08-29 Texaco Inc. Radiant energy absorption steam quality monitoring means and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1598367A1 (de) * 1967-01-26 1971-03-18 Akad Wissenschaften Ddr Temperierbare Kuevette fuer spektroskopische Untersuchungen,insbesondere bei tiefen Temperaturen
DE2442589A1 (de) * 1974-09-05 1976-03-18 Draegerwerk Ag Gasmessvorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen messung des co tief 2-gehaltes in atemgasen
AT384488B (de) * 1985-03-18 1987-11-25 Avl Verbrennungskraft Messtech Kuevette zur messung von dampf- bzw. gasspektren

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10138302A1 (de) * 2001-08-10 2003-02-27 Kendro Lab Prod Gmbh Messvorrichtung zur Konzentrationsbestimmung von Gasen durch IR-Absorption
DE10255769A1 (de) * 2002-11-28 2004-06-17 Daimlerchrysler Ag Fenster für optische Gas- und Partikelmessgeräte sowie Vorrichtung und Verfahren zur optischen Gas- und Partikelmessung
DE10255769B4 (de) * 2002-11-28 2007-11-08 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung und Verfahren zur optischen Gas- und Partikelmessung
DE10344111B4 (de) * 2003-09-24 2005-10-27 Daimlerchrysler Ag Sensoranordnung zur optischen Vermessung eines Abgasstromes in einer Abgasleitung
WO2013026677A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Delta Instruments B.V. Ir spectrometry cell with temperature control means
US9417125B2 (en) 2011-08-24 2016-08-16 Delta Instruments B.V. IR spectrometry cell with temperature control means

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0635949B2 (ja) 1994-05-11
FI901658A0 (fi) 1990-04-02
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FI97491C (fi) 1996-12-27
FR2648228A1 (fr) 1990-12-14
SE9001439L (sv) 1990-12-11
JPH0325348A (ja) 1991-02-04
FR2648228B1 (fr) 1991-09-20
SE505308C2 (sv) 1997-08-04
FI97491B (fi) 1996-09-13
SE9001439D0 (sv) 1990-04-23

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