DE4331847A1 - Absorptionsmeßvorrichtung zur Analyse eines mehrere Komponenten enthaltenden Gases - Google Patents
Absorptionsmeßvorrichtung zur Analyse eines mehrere Komponenten enthaltenden GasesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Absorptionsmeßvorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. In erster Linie, aber keines
wegs ausschließlich, ist dabei an die Analyse der Abgase von
Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen hinsichtlich ihrer giftigen
Bestandteile, wie Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stick
oxide, gedacht.
Die aus der EP 0 238 871 B1, G01N 21/31, bekannte gattungsgemäße
Absorptionsmeßvorrichtung besitzt den grundlegenden Vorteil, daß
die Erfassung mehrerer Gaskomponenten im wesentlichen gleichzei
tig erfolgen kann. Dies bedeutet nicht nur einen sehr geringen
Zeitaufwand bei der Messung, sondern gestattet auch, die in dem
Gas enthaltenen, zu erfassenden Gaskomponenten zu demselben
Zeitpunkt zu messen. Dies wird bei dem betrachteten Stand der
Technik dadurch erreicht, daß das zu analysierende Gas parallel
in eine Vielzahl von Meßküvetten geleitet wird, deren Anzahl
durch die Anzahl der zu erfassenden Gaskomponenten vorgegeben
ist, und daß zwar allen Meßküvetten über eine Faseroptik die von
einer einzigen strahlquelle erzeugte Strahlung zugeführt wird,
daß aber jeder Küvette die Reihenschaltung eines auf die je
weilige Gaskomponente abgestimmten Strahlungsfilters und eines
Empfängers nachgeschaltet ist. Abgesehen davon, daß eine exakte
wellenlängenmäßige Abstimmung der Strahlungsfilter schwierig
ist, muß auch die Parallelanordnung einer Vielzahl von Meß
küvetten und demgemäß die Notwendigkeit der Aufteilung sowohl
der zu analysierenden Gasströmung als auch der Strahlung auf die
einzelnen Meßküvetten als nachteilig angesehen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Absorptionsmeßvorrichtung so auszubilden, daß insbesondere der
Aufwand an Meßküvetten oder Meßzellen sowie an Strahlungsfiltern
erheblich verringert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn
zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbil
dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
Die Erfindung verwendet also bewußt mehrere Laserimpulslicht
quellen, von denen jede wellenlängenmäßig auf eine der zu er
fassenden Gaskomponenten abgestellt ist. Dies ermöglicht den
Einsatz einer einzigen Gasmeßzelle, vorteilhafterweise einer
Herriot-Meßzelle, und eines einzigen Strahlungsdetektors, wobei
die "Zuordnung" des Strahlungsdetektors zu den einzelnen Gaskom
ponenten durch Zeitmultiplexbetrieb der Laserimpulslichtquellen
gewonnen wird. Da die von den einzelnen Laserimpulslichtquellen
emittierten Impulse eine Dauer in der Größenordnung einer Milli
sekunde besitzen, arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung
trotz des Zeitmultiplexbetriebs sehr schnell.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand
der Zeichnung erläutert.
Den Kern der Vorrichtung bildet die Herriot-Gasmeßzelle 1, die
bekanntlich an den Enden einer zylindrischen Wand 2 sphärische
Spiegel 3 und 4 aufweist und den Vorteil langer Meßstrecken bei
kleinem Volumen bietet. Die über Lichtwellenleiter 5 in einer
Anzahl, die höchstens der Anzahl der zu erfassenden Gaskomponen
ten entspricht, in die Zelle 1 eingekoppelten, von jeweils einer
Laserimpulslichtquelle erzeugten impulsförmigen Strahlungen
werden, wie durch unterbrochene Linien angedeutet, an den
Spiegeln 3 und 4 mehrfach reflektiert, ehe sie durch den
Austrittsspalt 6 und eine bündelnde Linse 7 in den Lichtwellen
leiter 8 gelangen, der den Anschluß des Strahlungsdetektors 9
bildet. Bei 10 sind Laserspots, d. h. Auftreffpunkte der Laser
strahlungen, angedeutet.
In diesem Ausführungsbeispiel ist im Spiegel 3 der im wesent
lichen radial verlaufende Eintrittsspalt 11 vorgesehen, in den
die Eintritts-Lichtwellenleiter 5 radial nebeneinanderliegend
münden. Verständlicherweise wäre es auch möglich, anstelle eines
gemeinsamen Eintrittsspalts 11 individuelle Eintrittsöffnungen
vorzusehen.
Die Herriot-Meßzelle 1 besitzt also den Vorteil, daß trotz ge
ringer Baulänge infolge Mehrfachumlenkung der Strahlungen eine
hohe Empfindlichkeit erzielt wird.
Die Laserimpulslichtquellen arbeiten, wie gesagt, im Zeitmulti
plexbetrieb, so daß in den Impulspausen jeder Laserimpulslicht
quelle die Impulse der anderen Laserimpulslichtquellen liegen.
Wie auch aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels ersicht
lich, ermöglicht die erfindungsgemäße Absorptionsmeßvorrichtung
mit sehr geringem Aufwand eine praktisch gleichzeitige meßtech
nische Erfassung mehrere Gaskomponenten.
Claims (4)
1. Absorptionsmeßvorrichtung zur Analyse eines mehrere Komponen
ten enthaltenden Gases mit praktisch gleichzeitiger mengen
mäßiger Erfassung mehrerer Gaskomponenten, dadurch gekenn
zeichnet, daß einer einzigen, das zu analysierende Gas ent
haltenden Meßzelle (1) strahlungseintrittsseitig mehrere, auf
jeweils eine der Gaskomponenten wellenlängenmäßig abgestimm
te, im Zeitmultiplexbetrieb arbeitende Laserimpulslichtquel
len zugeordnet sind, während an die Meßzelle (1) strahlungs
austrittsseitig ein allen Gaskomponenten gemeinsamer Strah
lungsdetektor (9) angeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum
Anschluß der Laserimpulslichtquellen und/oder des Strahlungs
detektors (9) Lichtwellenleiter (5, 8) vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
Verwendung einer Herriot-Meßzelle (1).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßzelle (1) zumindest eine Strahlungseintrittsöffnung (11)
zum etwa radial aufeinanderfolgenden Anschluß der Laserim
pulslichtquellen besitzt.
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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1993
- 1993-09-20 DE DE4331847A patent/DE4331847A1/de not_active Withdrawn
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