DE4420340A1 - IR-Gasanalyseverfahren und IR-Gasanalysator zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein IR-Gasanalyseverfahren und auf einen Infrarotgasanalysator zur Durchführung des Verfahrens.

Die Fig. 18 zeigt den Aufbau eines konventionellen Infrarotgasanalysa­ tors. Die Bezugszeichen 71 und 72 in Fig. 18 kennzeichnen eine Meßzelle und eine Referenzzelle, die parallel zueinander liegen und im weiteren nicht näher beschrieben werden. Beide Endbereiche der jeweiligen Zellen 71 und 72 sind jeweils mit einem Zellenfenster verschlossen, das aus ei­ nem Material besteht, welches für Infrarotstrahlung durchlässig ist. In die Meßzelle 71 wird ein Probengas hineingeleitet, wie durch die Pfeile ange­ deutet ist, während die Referenzzelle 72 mit einem Referenzgas gefüllt ist, das als Nullgas dient. Eine Lichtquelle 73 befindet sich an einer Endseite der beiden Zellen 71 und 72, um Infrarotstrahlen in die Zellen 71 und 72 zu senden.

Die Bezugszeichen 74 und 75 kennzeichnen jeweils einen Detektor, die als Pyrosensoren ausgebildet sein können und sich an den anderen Endseiten der Zellen 71 und 72 befinden, um Infrarotstrahlen zu messen, die durch die Zellen 71 und 72 hindurchgetreten sind. Vor dem Detektor 74, der der Meßzelle 71 zugeordnet ist, liegt ein Bandpaßfilter 74a. Dieser Bandpaßfilter 74a läßt Infrarotstrahlen eines charakteristischen Absorptionsban­ des von nur einer Gaskomponente hindurch, die gemessen werden soll (z. B. CO₂). Dabei liegt der Bandpaßfilter 74a zwischen der Meßzelle 71 und dem Detektor 74. Dagegen liegt zwischen der Referenzzelle 72 und dem weiteren Detektor 75 ein anderer Bandpaßfilter 75a, der Infrarot­ strahlen mit Wellenlängen hindurchläßt, die außerhalb des Absorptions­ bandes der genannten und zu messenden Gaskomponente liegen. Zwi­ schen den Zellen 71, 72 und den Detektoren 74, 75 befindet sich ein Chop­ per, der von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird.

Wird die Meßzelle 71 mit dem Probengas gefüllt, und wird die Lichtquelle 73 eingeschaltet, um bei rotierendem Chopper 76 Infrarotstrahlen durch die Zellen 71 und 72 hindurchzusenden, so liefern die Detektoren 74 und 75 Ausgangssignale, anhand derer sich die Konzentration der zu messen­ den Gaskomponente bestimmen läßt. Hierzu werden die Ausgangssignale in einer nicht dargestellten elektronischen Einrichtung entsprechend ver­ arbeitet.

Beim oben beschriebenen konventionellen Infrarotgasanalysator emit­ tiert die Lichtquelle 73 auch vor einer Messung Infrarotstrahlung um eine geeignete Temperatur zu erreichen, bei der die Messung der Gaskompo­ nente durchgeführt werden kann. Auch rotiert der Chopper 76 ständig, so daß insgesamt zur Stabilisierung der Messung und Durchführung der Messung relativ viel Zeit vergeht und elektrische Leistung verbraucht wird. Der konventionelle Infrarotgasanalysator benötigt mit anderen Wor­ ten recht viel Energie. Nachteilig darüber hinaus ist die Tatsache, daß bei der Einschaltung der Lichtquelle 73 und des Motors Wärme erzeugt wird, durch die die Detektoren 74 und 75 beeinflußt werden. Die von den Detek­ toren 74 und 75 gelieferten Ausgangssignale unterliegen daher einer Tem­ peraturdrift. Andererseits ist zusätzlich zur Lichtquelle 73, den Zellen 71, 72 und den Detektoren 74, 75 der Chopper 76 erforderlich, was zu einem größeren Bauvolumen des Infrarotgasanalysators führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Infrarotgasanalysator zu schaffen, der einen kompakteren Aufbau aufweist, einfacher handhabbar ist und weniger Wärme erzeugt. Darüber hinaus soll ein geeignetes Verfah­ ren zur energiearmen Ansteuerung des Infrarotgasanalysators angegeben werden.

Die verfahrensseitige Lösung der gestellten Aufgabe findet sich im kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Dagegen ist die vorrichtungssei­ tige Lösung der gestellten Aufgabe im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 6 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in jeweils nachgeordneten Unteransprüchen zu entnehmen.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zunächst bei geschlossenem Shutter (geschlossener Blende) die Lichtquelle einge­ schaltet, wobei sich deren Temperatur erhöht. Die Temperatur erreicht dann einen zur Messung der Gaskomponente im Probengas erforderlichen hohen Wert und bleibt danach praktisch konstant. Jetzt wird der ge­ schlossene Shutter geöffnet, und zwar über eine zur Konzentrationsmes­ sung erforderliche Zeit, und danach wieder geschlossen. Sobald der Shut­ ter wieder geschlossen ist, wird die Strahlung von der Lichtquelle unter­ brochen. Während der Öffnungszeit des Shutters, also während der Meß­ zeit, fällt Infrarotstrahlung von der Lichtquelle in die Zelle ein und passiert die Zelle, um anschließend beispielsweise auf einen Pyrosensor vom Dual­ typ aufzutreffen. Dieser Pyrosensor vom Dualtyp weist ein Element zum Detektieren eines Probensignals und ein Element zum Detektieren eines Referenzsignals auf, die entsprechende Ausgangssignale liefern. Anhand der Differenz der Ausgangssignale beider Elemente kann dann die Konzen­ tration der interessierenden Gaskomponente im Probengas bestimmt wer­ den.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Licht­ quelle zum Beispiel durch Ansteuerung einer Spannungsversorgung zu­ nächst eingeschaltet, so daß sie Infrarotstrahlen emittiert. Dabei steigt die Oberflächentemperatur der Lichtquelle an. Zu dieser Zeit sind zwei Shutter geschlossen, von denen sich einer an der Seite der Lichtquelle und ein anderer an der Seite des Detektors befinden. Nach einer vorbestimm­ ten Zeit nach Einschaltung der Spannungsversorgung bzw. der Lichtquel­ le ist die Temperatur der Lichtquelle soweit angestiegen, daß sie nahezu konstant bleibt und einen Wert erreicht, an dem eine Messung der interes­ sierenden Gaskomponente durchgeführt werden kann. Zu diesem Zeit­ punkt wird der Shutter an der Seite der Lichtquelle als erstes geöffnet. Da­ bei bleibt der Shutter an der Seite des Detektors zunächst noch geschlos­ sen. Die die Zelle passierenden Infrarotstrahlen treffen daher noch nicht auf den Detektor auf.

Sodann wird der Shutter an der Seite des Detektors geöffnet und geschlos­ sen, z. B. zweimal, und zwar während einer Zeitspanne, über die der Shut­ ter an der Seite der Lichtquelle geöffnet bleibt. Durch Öffnen und Schlie­ ßen des Shutters an der Seite des Detektors gelangen kurzzeitig die von der Lichtquelle emittierten Infrarotstrahlen, die die Zelle passiert haben, auf den Dualtyp-Detektor auf, und zwar intermittierend, der mit einem Ele­ ment zur Lieferung eines Probensignals und mit einem Element zur Liefe­ rung eines Referenzsignals versehen ist. Pro Element werden somit bei zweimaligem Öffnen und Schließen des detektorseitigen Shutters zwei Ausgangssignale erhalten, aus denen sich dann pro Element ein Mittel­ wert bilden läßt. Die entsprechenden Mittelwerte werden dann zur Bestim­ mung der Konzentration der interessierenden Gaskomponente im Proben­ gas herangezogen.

Nach Beendigung der Messung wird der Shutter an der Seite der Lichtquel­ le geschlossen, und die Lichtquelle bzw. die sie speisende Spannungsver­ sorgung werden ausgeschaltet. Gleichzeitig wird auch der Shutter an der Seite des Detektors geschlossen, um die nächste Messung vorzubereiten.

Bei den genannten Ausführungsbeispielen emittiert die Lichtquelle puls­ weise Infrarotstrahlen. Sie kann aber auch kontinuierlich Infrarotstrah­ len emittieren. Dies ist bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Fall. In diesem Fall werden nach Beendigung einer Messung lediglich beide Shut­ ter geschlossen, also der lichtquellenseitige und der detektorseitige Shut­ ter. Selbstverständlich kann die Lichtquelle später ausgeschaltet werden.

Die Lichtquelle selbst kann als Widerstandselement ausgebildet sein, das folgende Materialien enthält: RuO₂, W, SnO₂, FeCrAlY, Pt, Pt-Rh oder Pt- Pd. Andererseits kann das Widerstandselement aber auch aus einem Ma­ terial mit positivem Temperaturkoeffizienten hergestellt sein, das haupt­ sächlich BaTiO₃ aufweist. Dabei kann das Widerstandselement auf einem AlN-Substrat zu liegen kommen. Das Material AlN weist eine erhöhte ther­ mische Leitfähigkeit auf, eine gute Abstrahlcharakteristik, gute Eigen­ schaften bezüglich einer gleichmäßigen Wärmeverteilung und ein hohes elektrisches Isolationsvermögen. Sein Expansionskoeffizient ist relativ gering, während seine mechanische Festigkeit hoch ist. Auch die Tempera­ turschockfestigkeit ist relativ groß, soweit Keramik betroffen ist.

Ein aus dem Widerstandselement und dem Substrat bestehender Wider­ stand weist daher gute elektrische und mechanische Eigenschaften und einen geringen Leistungsverbrauch auf, sowie nicht zuletzt eine hohe Le­ benserwartung.

Besteht das Widerstandselement aus Materialien mit positivem Tempera­ turkoeffizienten, die hauptsächlich BaTiO₃ enthalten, so läßt sich der Lei­ stungsverbrauch noch weiter reduzieren.

Nach einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Wider­ stand ein Temperatursensor vorhanden, der Integral mit dem Wider­ standselement kombiniert bzw. verbunden ist. Die Temperatur der Licht­ quelle läßt sich somit im Zentrum der Lichtquelle messen, was zu einer noch genaueren Steuerung des Betriebsablaufs des Infrarotgasanalysa­ tors führt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung nä­ her beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau eines Infrarotgasanalysators nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A und 2B Beispiele einer im Infrarotgasanalysator nach Fig. 1 verwendeten Lichtquelle, wobei die Fig. 2A einen Querschnitt und die Fig. 2B eine Draufsicht dieser Lichtquelle sind;

Fig. 3 ein Beispiel eines Shutterkörpers eines Shutters an der Seite eines Detektors;

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Steuersystems des erfindungsgemäßen Infrarotgasanalysators;

Fig. 5 ein Betriebsdiagramm des Infrarotgasanalysators nach der Erfin­ dung;

Fig. 6 eine Strahlungstemperatur-Änderungscharakteristik der Licht­ quelle des Infrarotgasanalysators;

Fig. 7 eine Strahlungstemperatur-Änderungscharakteristik einer Licht­ quelle, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 8 eine Temperaturcharakteristik eines PTC-Materials;

Fig. 9A und 9B andere Aufbauten einer Lichtquelle, wobei die Fig. 9A einen Querschnitt und die Fig. 9B eine Draufsicht auf diese Lichtquelle sind;

Fig. 10 einen anderen Aufbau eines erfindungsgemäßen Infrarotgasana­ lysators;

Fig. 11 den Aufbau eines Shutterkörpers eines Shutters an einer Seite einer Lichtquelle des Infrarotgasanalysators;

Fig. 12 ein Blockdiagramm eines Steuersystems im Infrarotgasanalysa­ tor;

Fig. 13 ein Betriebsdiagramm des Infrarotgasanalysators;

Fig. 14 ein Blockdiagramm eines anderen Steuersystems;

Fig. 15 ein Betriebsdiagramm des Infrarotgasanalysators;

Fig. 16 eine perspektivische Darstellung einer elektromagnetischen Wellen emittierenden Einrichtung, die als Basis für den Shutter dient, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 17 wesentliche Teile der elektromagnetische Wellen emittierenden Einrichtung nach Fig. 16; und

Fig. 18 den Aufbau eines konventionellen Infrarotgasanalysators.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen be­ schrieben.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mit dem Bezugszeichen 1 Ist eine zylindrische Zelle gekennzeichnet, die aus korrosionsbeständigem Material besteht, beispielsweise aus rost­ freiem Stahl. Die zylindrische Zelle 1 ist mit Zellenfenstern 2, 3 an ihren beiden Enden verschlossen, wobei die Zellenfenster 2, 3 aus einem Materi­ al hergestellt sind, das durchlässig ist für Infrarotstrahlung. Ferner weist die zylindrische Zelle 1 ein Einlaßtor 4 für Probengas und ein Auslaßtor 5 für dieses Probengas auf. Das Probengas gelangt in die Zelle 1 durch das Einlaßtor 4 mit Hilfe einer nicht dargestellten Ansaugpumpe und wird im weiteren Verlauf durch das Auslaßtor 5 wieder aus der Zelle 1 herausge­ führt. Flansch 6, 7 befinden sich an beiden Enden der Zelle 1. Sie können mit der Zelle 1 einstückig verbunden sein.

An einer Endseite der Zelle 1 ist eine Lichtquelle 8 angeordnet, die Infrarot­ strahlung emittiert. Diese Lichtquelle 8 ist vergleichsweise klein ausgebil­ det und weist eine Strahlungstemperatur-Änderungscharakteristik auf, wie sie z. B. in Fig. 6 dargestellt ist. Mit dem Bezugszeichen 9 ist ein Licht­ quellenhalter bezeichnet.

Die Lichtquelle 8 kann z. B. einen Aufbau haben, wie er in Fig. 2 darge­ stellt ist. Entsprechend der Fig. 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 10 ein AlN-Substrat, das im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist und eine Kantenlänge von mehreren Millimetern aufweist. Dieses AlN-Sub­ strat 10 trägt ein Widerstandselement 11, das in Dickfilmtechnik herge­ stellt worden ist, also durch Aufdrucken einer Paste aus RuO₂, W, SnO₂, FeCrAlY, Pt, Pt-Rh oder Pt-Pd, um ein feines Widerstandsmuster zu erhalten. Diese Paste wird auf die Oberfläche des Substrats 10 aufge­ druckt und anschließend gebacken. Eine Oberfläche des AlN-Substrats 10 ist als Strahlungsbereich ausgebildet. Mit dem Bezugszeichen 12 ist eine isolierende Überzugsschicht versehen, während das Bezugszeichen 13 ei­ ne herausgeführte Leitung aus Ag kennzeichnet. Es kann sich hier um ei­ nen Draht handeln. Eine Polyimid-Abdeckschicht trägt das Bezugszeichen 14. Sie liegt auf dem Draht 13. Insgesamt sind zwei Drähte 13 durch die isolierende Schicht 12 hindurch zum Widerstandselement 11 geführt.

An die Lichtquelle 8 wird ein geeigneter Gleichstrom angelegt, so daß nach Anlegen des Gleichstroms ihre Temperatur über 20 bis etwa 60 Sekunden ansteigt. Die maximale Nennleistung der Lichtquelle 8 liegt bei 9 Watt (die Leistungsdichte beträgt 100 Watt/cm².

Die Messung einer Temperaturänderung mit Hilfe eines Strahlungsthermo­ meters, beginnend mit dem Anlegen des Gleichsstroms hat ergeben, daß die Temperatur nach etwa 60 Sekunden nach dem Anlegen des Gleich­ stroms bei einer Spannung von 4,5 Volt einen Wert von 450°C erreicht, und zwar bei Raumtemperaturumgebung unter der Bedingung eines freien Luftaustausches, so daß insgesamt die Kurve A in Fig. 7 erhalten wurde.

Wie in Fig. 1 weiter zu erkennen ist, befindet sich ein Detektor 15 an der anderen Endseite der Zelle 1, wobei es sich um diesen Detektor 15 z. B. um einen dualen Pyrosensor handeln kann. Ein Meß-Interferenzfilter 15A und ein Referenz-Interferenzfilter 15B (nicht dargestellt) liegen auf zwei Lich­ tempfangsoberflächen des Detektors 15 und sind zum Zellenfenster 3 hin gerichtet, wobei zwischen dem Zellenfenster 3 und den Filtern ein Shutter 16 angeordnet ist, der später im einzelnen beschrieben wird. Die beiden Lichtempfangsoberflächen des Detektors 15 liegen auf einer Geraden, die rechtwinklig zur Papieroberfläche in Fig. 1 verläuft und rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Shutters 16 steht, wobei die Bewegungsrichtung des Shutters 16 in Fig. 1 durch den Doppelpfeil angedeutet ist. Ein Shut­ terhalter trägt das Bezugszeichen 17, während ein Detektorhalter das Be­ zugszeichen 18 trägt.

Als Shutter wird vorzugsweise ein solcher verwendet, der im Ruhezustand geschlossen ist, und der einen bewegbaren Teil aufweist, welcher linear bewegbar ist, wenn ein Signal zugeführt wird. Beispielsweise kann ein sol­ cher Shutter verwendet werden, der auf elektromagnetischer Basis arbei­ tet und bereits in der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 4-193127, an­ gemeldet am 25. Juni 1992, beschrieben ist.

Die Fig. 16 und 17 zeigen grob den Aufbau einer elektromagnetisch ar­ beitenden Schließeinrichtung 30 vom Doppelspulentyp, die als Shutter zum Einsatz kommen kann. Mit den Bezugszeichen 31 und 32 sind Selbst­ haltespulen bezeichnet, die jeweils einen festen Eisenkern 33, 34 und eine Spule 35, 36 aufweisen, welche in derselben Richtung gewickelt sind. Fer­ ner sind bewegbare Eisenkerne 37, 38 und Permanentmagnete 39, 40 vor­ handen. Dabei liegen die Selbsthaltespulen 31, 32 auf einer Geraden kon­ zentrisch zu dieser nebeneinander.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt bei der Selbsthaltespule 31 der N-Pol dichter am bewegbaren Eisenkern 37, während bei der Selbsthalte­ spule 32 der S-Pol dichter am bewegbaren Eisenkern 38 liegt, so daß die Polaritäten der Magnetpole der Permanentmagnete 39, 40 abwechselnd bzw. wechselweise umgekehrt werden können. Ein Basisrahmen 41 trägt die Selbsthaltespulen 31 und 32, die in vorbestimmter Position relativ zu­ einander angeordnet sind.

Ein Verschlußteil 42 befindet sich zwischen den Selbsthaltespulen 31 und 32 und wird getragen durch die bewegbaren Eisenkerne 37, 38. Dieser Verschlußteil 42 kann z. B. einstückig mit den bewegbaren Eisenkernen 37, 38 verbunden sein. Der Verschlußteil 42 besteht aus einem Material, das elektromagnetische Wellen, beispielsweise Licht, ausblenden bzw. unter­ brechen kann, beispielsweise aus Plastik, Eisen, Aluminium, rostfreiem Stahl oder Blei (wirksam auch für Röntgenstrahlen und dergleichen). Da­ bei weist das Verschlußteil 42 eine Öffnung 44 auf. Mit anderen Worten wird ein bewegbares Element 45 durch die bewegbaren Eisenkerne 37, 38 und das Verschlußteil 42 erhalten. Mit dem Bezugszeichen 46 ist ein Pyro­ sensor vom Dualtyp bezeichnet, der beispielsweise zwei Lichtempfangse­ lemente 46a und 46b aufweist.

Liegen bei der elektromagnetischen Schließeinrichtung 30 beide Wicklun­ gen 35, 36 der Selbsthaltespulen 31, 32 parallel zueinander, wie in Fig. 17 zu erkennen ist, und wird ein bestimmtes Gleichstrom-Pulssignal (Ein- Puls-Signal) auf die Wicklungen 35, 36 gegeben, so werden in den jeweili­ gen Selbsthaltespulen 31, 32 Magnetfelder erzeugt, die in derselben Rich­ tung verlaufen.

Wie in Fig. 17 zu erkennen ist, ist eine Gleichstromquelle 47 (Gleichspan­ nungsquelle) mit den Wicklungen 35, 36 der Selbsthaltespulen 31, 32 ver­ bunden. Ist diese Gleichstromverbindung so, wie sie durch die volle Linie angedeutet ist, so sind die bewegbaren Eisenkerne 37, 38 so positioniert, wie dies durch die volle Linie in Fig. 17 dargestellt ist. Licht gelangt somit zum Detektor 46. Einerseits wirkt jetzt eine Kraft, die den bewegbaren Ei­ senkern 37 zur Seite des Permanentmagneten 39 der Selbsthaltespule 31 ziehen möchte, während andererseits auf den bewegbaren Eisenkern 38 eine abstoßende Kraft wirkt, die vom Permanentmagneten 40 in der Selbsthaltespule 32 erzeugt wird, so daß jetzt wieder das bewegbare Ele­ ment 45 in Richtung des vollen Pfeils in Fig. 17 gedrückt wird, was dazu führt, daß das Verschlußteil 42 sich ebenfalls in derselben Richtung be­ wegt und den Detektor 46 jetzt abschattet bzw. abschirmt, der zuvor Licht empfangen hat. Der bewegbare Eisenkern 37 wird vom Permanentmagne­ ten 39 angezogen, um diesen Zustand in der Selbsthaltespule 31 zu fixie­ ren.

Ist andererseits die Gleichstromquelle 47 so geschaltet, wie dies durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, so nehmen auch die bewegbaren Eisen­ kerne 37, 38 die Position ein, die durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Unter diesen Bedingungen ist der Detektor 46 abgeschattet. Jetzt wir­ ken die umgekehrten Kräfte in den Selbsthaltespulen 31, 32, so daß das bewegbare Element 45 in einer Richtung bewegt wird, die in Fig. 17 durch den gestrichelten Pfeil angedeutet ist. Das Verschlußteil 42 bewegt sich daher in derselben Richtung, so daß nun der Detektor 46, der zuvor abge­ schattet war, Licht empfangen kann. Der bewegbare Eisenkern 38 wird durch den Permanentmagneten 40 angezogen, um diesen Zustand in der Selbsthaltespule 32 zu halten.

Wie oben beschrieben, weist das bewegbare Element 45 die bewegbaren Ei­ senkerne 37, 38 und das Verschlußteil 42 auf und läßt sich durch Steuer­ signale bewegen, die in den Spulen 35, 36 dieselben Polaritäten besitzen. Der Detektor 46 kann somit vom Lichtempfangszustand in den Lichtab­ schattungszustand überführt werden, und umgekehrt. Werden Steuer­ signale unterschiedlicher Polarität abwechselnd pulsweise zu den Wick­ lungen 35, 36 gegeben, so kann die Einrichtung als Shutter, Shopper, usw. verwendet werden.

Beim oben beschriebenen Infrarotgasanalysator nach der vorliegenden Erfindung kommt die oben beschriebene elektromagnetisch arbeitende Verschlußeinrichtung 30 zum Einsatz und dient zur Bildung des Shutters 16, der die Selbsthaltespulen 19, 20 und den Shutterkörper 21 zwischen der Zelle 1 und dem Detektor 15 aufweist, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Der Shutterkörper 21 entspricht dem bewegbaren Element 45 in den Fig. 16 und 17. Dabei weist der Shutterkörper 21 zwei Öffnungen 21A, 21B auf, die in der Nähe seines Zentrums liegen, wie in Fig. 3 zu erkennen ist. Die Größen und der Abstand zwischen den Öffnungen 21A, 21 B stehen in Übereinstimmung mit den entsprechenden Abmessungen der Filter 15A, 15B des Detektors 15.

Die Fig. 4 zeigt grob den Aufbau einer Schaltung für den erfindungsge­ mäßen Gasanalysator.

Nachfolgend wird der Betrieb des Infrarotgasanalysators nach dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 5 näher beschrieben.

Vor Start einer Messung wird zunächst der Shutter 16 geschlossen. Mit anderen Worten befinden sich dann die Öffnungen 21A, 21B des Shutter­ körpers 21 an Positionen, die von denen der Filter 15A, 15B des Detektors 15 verschieden sind, so daß der Detektor 15 abgeschirmt bzw. abgeschat­ tet ist.

• 1. Wird jetzt ein Schalter betätigt um die Spannungsquelle einzuschalten (siehe Fig. 5(b)), so emittiert die Lichtquelle 8 Infrarotstrahlung. Zu dieser Zeit wird auch die Pumpe angetrieben, um das Probengas in das Innere der Zelle 1 zu saugen. Obwohl vor Einschalten der Spannungsquelle die Ober­ flächentemperatur der Lichtquelle 8 bei nahe 0°C liegt, emittiert die Licht­ quelle 8 jetzt schon Infrarotstrahlung und wird nach Einschalten der Spannungsquelle aufgeheizt, so daß sich die Temperatur der Lichtquelle 8 entsprechend der Kurve I in Fig. 5 erhöht. Zu dieser Zeit durchlaufen die Infrarotstrahlen von der Lichtquelle 8 die Zelle 1 in Richtung zum Detektor 15, jedoch ist der Shutter 16 noch geschlossen, so daß die Infrarotstrahlen nicht auf den Detektor 15 auftreffen.
• 2. Hat die Oberflächentemperatur der Lichtquelle 8 den hohen Tempera­ turzustand erreicht, der zur Durchführung der Ausmessung der zu ermit­ telnden Gaskomponente erforderlich ist, z. B. die Temperatur von 400°C, so wird der Shutter 16 betätigt, um den Verschlußkörper 21 und mit ihm die Öffnungen 21A, 21B zu den Positionen der Filter 15A, 15B des Detek­ tors 15 zu bewegen. Mit anderen Worten wird der Shutter 16 jetzt geöffnet (siehe Fig. 5 (a)).
• 3. Die Öffnung des Shutters 16 erfolgt über eine Zeitspanne, die zur Aus­ messung der zu bestimmenden Gaskomponente erforderlich ist, beispiels­ weise über einen Zeitraum von 1 Sekunde. Anschließend wird der Shutter 16 wieder geschlossen (siehe Fig. 5(a)). Die Lichtquelle 8 wird dann von der elektrischen Versorgungsspannung getrennt, und zwar zur selben Zeit, zu der der Shutter 16 geschlossen wird (siehe Fig. 5(b)). um die Aus­ sendung von Infrarotstrahlen zu stoppen.
• 4. Die Oberflächentemperatur der Lichtquelle 8 hat sich auch nach Öff­ nung des Shutters 16 erhöht und erhöht sich auch noch ein wenig nach Abschalten der elektrischen Spannung, während sie sich anschließend ge­ mäß Kurve II in Fig. 5 nach Erreichen des Spitzenwertes (bei etwa 410°C) wieder erniedrigt. Obwohl es für die nachfolgende Messung erwünscht ist, daß sich die Oberflächentemperatur der Lichtquelle 8 wieder in die Nähe der Raumtemperatur zurückbewegt, reicht es aus, wenn sie auf 50°C ab­ fällt.

Die oben beschriebenen Schritte 1. bis 4. kennzeichnen einen Meßzyklus, der durch die in Fig. 4 dargestellte Mikroprozessorschaltung 51 gesteu­ ert wird. Die Zeitspanne, die benötigt wird, bis die Oberflächentemperatur der Lichtquelle 8 die geeignete Temperatur zur Durchführung der Mes­ sung nach Einschalten der Lichtquelle 8 erreicht, kann voreingestellt wer­ den, und zwar unter Verwendung der Strahlungstemperatur-Änderungs­ charakteristik gemäß den Fig. 6, 7. Der Grundbetriebsablauf kann al­ so durch ein die oben beschriebenen Schritte 1. bis 4. umfassendes Be­ triebsprogramm gesteuert werden, das in die Mikroprozessorschaltung 51 eingegeben wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausfüh­ rungsbeispiel beschränkt. So kann einerseits die Messung intermittierend bzw. abschnittsweise durchgeführt werden. Andererseits kann eine Schal­ tung vorgesehen sein, um frei die Zeit des oben beschriebenen einen Meß­ zyklus von z. B. 1 bis 60 Minuten einstellen zu können, so daß intermittie­ rende Messungen oder kontinuierliche Messungen durch Betätigen eines Schalters auswählbar sind.

Das Widerstandselement 11 des Resistors der Lichtquelle 8 besteht aus ei­ nem PCT-Material (Material mit positivem Temperaturkoeffizienten) wo­ bei dieses Material hauptsächlich BaTiO₃ enthält. Der PCT-Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten wird kurz gesagt dadurch erhal­ ten, daß eine sehr geringe Menge einer Verbindung von seltenen Erdele­ menten (z. B. Y₂O₃, LaO₃ usw.) zu gesinterten Körpern der BaTiO₃-Familie hinzugefügt wird, wodurch sich Valenzen steuern lassen und ein Halblei­ ter erhalten wird. Werden diese Körper erhitzt, so ändert sich der Wider­ stand (etwa über 3 Größenordnungen), wie in Fig. 8 gezeigt. Dementspre­ chend läßt sich der Verbrauch an elektrischer Leistung stark reduzieren, wenn eine derartige Lichtquelle zum Einsatz kommt.

Zusätzlich kann ein heißer Punkt eines Kontaktes 22A eines Thermopaa­ res 22 aus z. B. Alumel-Chromel, das als Temperatursensor zum Einsatz kommt, an der Rückseite des Resistors vorhanden und gespleißt sein, um Leitungen 23 nach außen zu führen. Das Resistorelement 11 kann z. B. aus RuO₂, W, SnO₂, FeCrAlY, Pt, Pt-Rh oder Pt-Pd bestehen. Das Resistorele­ ment 11 kann aber auch aus PCT-Materialien hergestellt sein, die haupt­ sächlich BaTiO₃ enthalten. Bei der Lichtquelle 8 mit dem oben beschriebe­ nen Aufbau erreicht die Oberflächentemperatur einen Wert von 520°C nach etwa 60 Sekunden von demjenigen Zeitpunkt an, zu dem die elektri­ sche Versorgung eingeschaltet wird. Mit anderen Worten läßt sich hier­ durch die Temperatureigenschaft der Lichtquelle noch weiter verbessern. Der Aufbau einer derartigen Lichtquelle ist in den Fig. 9A und 9B dar­ gestellt. Gleiche Teile wie in den Fig. 2A, 2B sind mit den gleichen Be­ zugszeichen versehen und werden nicht nochmals erläutert.

Wie oben bereits erwähnt, liegt der Shutter 16 beim ersten Ausführungs­ beispiel zwischen der Zelle 1 und dem Detektor 15. Er kann alternativ da­ zu aber auch zwischen der Lichtquelle 8 und der Zelle 1 angeordnet sein.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es möglich, den Shutter 16 sowohl zwischen der Lichtquelle 8 und der Zelle 1 einerseits als auch zwi­ schen der Zelle 1 und dem Detektor 15 andererseits anzuordnen. Dies wird nachfolgend näher erläutert.

Die Fig. 10 zeigt einen Infrarotgasanalysator nach einem 2. Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung. Hier ist ein Shutter 16 nicht nur zwischen der Zelle 1 und dem Detektor 15 vorhanden, sondern auch ein weiterer Shutter 24 zwischen der Lichtquelle 8 und der Zelle 1, wobei der zweite Shutter 24 in gleicher Weise wie der erste Shutter 16 aufgebaut ist. Der zweite Shutter 24 enthält dabei Selbsthaltespulen 25, 26, die in geeigne­ tem Abstand zueinander angeordnet sind, und einen Shutterkörper 27. Der Shutterkörper 27 ist mit einer Öffnung 27A versehen, die sich in der Nähe seines Zentrums befindet, wie die Fig. 11 erkennen läßt. Diese Öff­ nung 27A ist sowohl hinsichtlich ihrer Größe als auch ihrer Position rela­ tiv zur Lichtquelle 8 eingestellt.

Die anderen Konstruktionsmerkmale sind dieselben wie die beim Infrarot­ gasanalysator nach Fig. 1, so daß entsprechende Teile mit denselben Be­ zugszeichen versehen sind und nicht nochmals beschrieben werden.

Die Fig. 12 zeigt grob den Aufbau einer Schaltung zur Steuerung des In­ frarotgasanalysators nach Fig. 10.

Nachfolgend wird der Betrieb des Infrarotgasanalysators nach dem zwei­ ten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 13 näher be­ schrieben.

Vor dem Start einer Messung werden zunächst beide Shutter 16 und 24 ge­ schlossen, also der Shutter 16 an der Detektorseite und der Shutter 24 an der Seite der Lichtquelle. Im einzelnen wird der Shutter 24 an der Seite der Lichtquelle so positioniert, daß die Öffnung 27A des Shutterkörpers 27 nicht so positioniert ist, daß sie sich mit dem optischen Weg der Infrarot­ strahlen überlappt, die von der Lichtquelle 8 emittiert werden. Mit ande­ ren Worten wird der optische Weg der Infrarotstrahlen durch den Shutter 24 unterbrochen. Ferner ist auch der Shutter 16 an der Seite des Detektors so positioniert, daß seine Öffnungen 21A, 21B des Shutterkörpers 21 an einer Position zu liegen kommen, die von denjenigen der Filter 15A, 15B des Detektors 15 verschieden sind. Deswegen ist zunächst auch der De­ tektor 15 abgedeckt bzw. abgeschattet.

• 1. Zunächst wird ein Schalter betätigt, um bei den obigen Bedingungen ei­ ne Spannungsquelle einzuschalten (Fig. 13 (c)). Die Lichtquelle 8 emit­ tiert daraufhin Infrarotstrahlung, die jedoch nicht zur Zelle 1 gelangt, da der Strahlungsweg durch den an der Seite der Lichtquelle befindlichen Shutter 24 unterbrochen ist. Gleichzeitig wird die Pumpe angetrieben, um das Probengas in das Innere der Zelle 1 zu saugen. Wird der Leistungs­ schalter eingeschaltet, so liegt die Oberflächentemperatur der Lichtquelle 8 bei nahezu 0°C, jedoch emittiert die Lichtquelle 8 jetzt schon Strahlung und wird darüber hinaus aufgeheizt, so daß die Temperatur entsprechend der Kurve I in Fig. 13 ansteigt.
• 2. Ist die Oberflächentemperatur der Lichtquelle nach einer gewissen Zeit nach Einschalten der Spannungsversorgung auf eine Temperatur ange­ stiegen, die zur Ermittlung der zu messenden Gaskomponente ausreicht (z. B. auf 350°C), wird der Shutter 24 an der Seite der Lichtquelle 8 geöffnet (Fig. 13(b)). Zu dieser Zeit bleibt der Shutter 16 an der Seite des Detek­ tors 15 weiterhin geschlossen. Das bedeutet, daß durch die Zelle 1 hin­ durchtretende Infrarotstrahlung nicht auf den Detektor 15 auftreffen kann.
• 3. Jetzt wird der Shutter 16 an der Seite des Detektors 15 zweimal geöffnet und geschlossen, und zwar in einem Abstand von beispielsweise 10 Sekun­ den, wobei während dieser gesamten Zeit der Shutter 24 an der Seite der Lichtquelle 8 geöffnet bleibt (siehe Fig. 13(b)). Der Shutter 16 an der Seite des Detektors 15 wird solange geöffnet, wie dies zur Ausmessung der aus­ zumessenden Gaskomponente erforderlich ist, beispielsweise über einen Zeitraum von 1 Sekunde. Durch Öffnen und Schließen des Shutters 16 an der Seite des Detektors 15 treffen die von der Lichtquelle 8 emittierten In­ frarotstrahlen, die durch die Zelle 1 hindurchgetreten sind, intermittie­ rend auf den Dualtyp-Detektor 15 auf, der mit dem Element zur Bildung des Probensignals und dem Element zur Bildung des Referenzsignals aus­ gestattet ist. Mit anderen Worten werden vom Detektor 15 zwei Signale S1, S2 ausgegeben, so daß sich die Konzentration der zu messenden Gaskom­ ponente im Probengas auf der Grundlage des Mittelwertes dieser beiden Signale S1, S2 bestimmen läßt.
• 4. Nach Beendigung der Messung wird der Shutter 24 an der Seite der Lichtquelle 8 geschlossen (siehe Fig. 13 (b)). Gleichzeitig wird die Span­ nungsversorgung für die Lichtquelle 8 ausgeschaltet (siehe Fig. 13 (c)). Zur selben Zeit wird zusätzlich auch der Shutter 16 an der Seite des Detek­ tors 15 ausgeschaltet bzw. in den Sperrzustand überführt (siehe Fig. 13(a)). um die nachfolgende Messung vorzubereiten. Der Shutter 24 an der Seite der Lichtquelle 8 wird für eine Zeitspanne geöffnet, die zur Ausmes­ sung der zu bestimmenden Gaskomponente erforderlich ist, beispiels­ weise über eine Zeitspanne von 10 Sekunden und mehr, und dann ge­ schlossen (siehe Fig. 13(b)). Andererseits wird der Shutter 16 an der Seite des Detektors 15 mehrere Male geöffnet und geschlossen, während der Zeit, zu der der Shutter 24 an der Seite der Lichtquelle 8 geöffnet ist. Ob­ wohl gemäß diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar nach Öffnung des Shutters 24 an der Seite der Lichtquelle 8 der Shutter 16 an der Seite des Detektors 15 geöffnet und nach 1 Sekunde wieder geschlossen wird, um 9 Sekunden nach diesem Schließen erneut geöffnet zu werden, wie anhand Fig. 13 erläutert wurde, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Der oben beschriebene Betrieb kann auch viel öfter wiederholt werden.

Die Oberflächentemperatur der Lichtquelle 8 steigt auch zunächst dann langsam weiter an, nachdem die elektrische Versorgung der Lichtquelle 8 ausgeschaltet worden ist. Danach nimmt die Oberflächentemperatur ge­ mäß Kurve II in Fig. 13 ab, nachdem sie einen Spitzenwert (bei etwa 410°C) erreicht hat. Wünschenswert für eine nachfolgende Messung wäre es, daß sich die Oberflächentemperatur der Lichtquelle 8 bis nahe Raum­ temperatur verringert, jedoch ist auch eine Verringerung auf etwa 50°C hinreichend.

Die oben beschriebenen Schritte 1. bis 4. bilden einen Meßzyklus, der durch eine Mikroprozessorschaltung 51 gesteuert werden kann, welche in Fig. 12 dargestellt ist. Dabei läßt sich die Zeitspanne, in der die Oberflächentemperatur der Lichtquelle 8 nach Einschalten der Lichtquelle 8 ei­ nen zur Messung geeigneten Wert angenommen hat, voreinstellen, und zwar unter Verwendung einer Strahlungstemperatur-Änderungscharak­ teristik gemäß den Fig. 6, 7. Der gewünschte Betrieb kann durch ein Betriebsprogramm gesteuert werden, das die Schritte 1. bis 4. umfaßt und in die Mikroprozessorschaltung 51 eingegeben worden ist.

Die obigen Ausführungsbeispiele bezogen sich auf eine Ausführungsform, bei der die Lichtquelle 8 pulsförmige Infrarotstrahlen emittiert. Statt des­ sen kann Infrarotstrahlung auch kontinuierlich von der Lichtquelle 8 emittiert werden, um die Temperatur auf einen zur Messung geeigneten Wert anzuheben, wobei der Shutter 24 an der Seite der Lichtquelle 8 und der Shutter 16 an der Seite des Detektors 15 unter dieser Bedingung in derselben Weise wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen geöffnet und geschlossen werden können.

Die Fig. 14 zeigt grob ein Blockschaltbild einer Schaltung für einen sol­ chen Fall.

Ein weiteres Betriebsablaufdiagramm ist in Fig. 15 dargestellt, das die Bewegungen der einzelnen Teile und die Änderung der Lichtquelle hin­ sichtlich der Temperatur erkennen läßt, wobei die Messung zweimal in ei­ nem geeigneten Abstand durchgeführt wird.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 15 wird der Betrieb zur Öffnung des Shutters 16 an der Seite des Detektors 15 für eine Sekunde während der Zeitspanne, in der der Shutter 24 an der Seite der Lichtquelle 8 geöff­ net ist, zweimal ausgeführt, und zwar in einem geeigneten zeitlichen Ab­ stand. In Fig. 15 kennzeichnet der Buchstabe a eine Zeitspanne, in der der Shutter an der Seite der Lichtquelle offen ist, während der Buchstabe b eine Zeitspanne kennzeichnet, in der eine Messung erfolgt.

In Abwandlung der obigen Ausführungsbeispiele kann ein Zellenteil auch vom Doppelzellentyp sein, also 2 Zellen aufweisen. Darüberhinaus lassen sich an Stelle von Pyrosensoren als Detektoren 15 auch andere termische Sensoren verwenden, beispielsweise Thermistoren, Thermopaare, ver­ schiedene Arten von Halbleitersensoren und pneumatische Sensoren, z. B. vom Kondensatormikrofontyp usw.

Mehrere zu messende Gaskomponenten können gleichzeitig durch mehre­ re Sensoren und Interferenzfilter detektiert werden. Obwohl sich die Inter­ ferenzfilter im allgemeinen unmittelbar vor den Detektoren befinden, kön­ nen sie auch zwischen der Lichtquelle 8 und der Zelle 1 oder zwischen der Zelle 1 und dem Shutter 16 vorhanden sein.

Mit dem Infrarotgasanalysator nach der Erfindung läßt sich z. B. die Kon­ zentration von CO₂ innerhalb eines Raumes messen, ohne daß ständig die Lichtquelle eingeschaltet sein muß oder der Shopper rotiert. Zur Messung braucht lediglich einmal die Leistungsversorgung kurz eingeschaltet zu werden, was ein wesentlicher Unterschied zum konventionellen Infrarot­ gasanalysator ist. Für den Fall, daß eine mehrmalige Lichtunterbrechung erforderlich ist, braucht der Shopper nur hin- und hergeschoben zu wer­ den, so daß ein intermittierender oder kontinuierlicher Meßbetrieb durch­ geführt werden kann. Die Zeitspanne, über die die Lichtquelle eingeschal­ tet werden muß, ist gegenüber derjenigen beim konventionellen Infrarot­ gasanalysator erheblich verkürzt, was auch für die Betriebszeit des Shut­ ters zutrifft, so daß erheblich weniger Wärme im Vergleich zur Wärmeer­ zeugung beim konventionellen Fall entsteht. Der Einfluß der Temperatur auf das Detektorergebnis läßt sich somit merkbar reduzieren, was zu einer höheren Meßgenauigkeit führt. Gleichzeitig wird für eine Messung erheb­ lich weniger Energie als beim konventionellen Infrarotgasanalysator be­ nötigt.

Der Infrarotgasanalysator nach der vorliegenden Erfindung ist kompakt und leicht handhabbar und läßt sich auch durch ungeschultes Personal in einfacher Weise bedienen. Er kann z. B. zur Messung der CO₂-Konzentra­ tion in privaten Räumen, Büroräumen, usw. eingesetzt werden.

Claims (13)

1. Verfahren zur Messung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Probengas unter Verwendung eines Infrarotgasanalysators, der ei­ ne Lichtquelle (8) zur Aussendung von Infrarotstrahlung zu einer Zelle (1) aufweist, die mit dem Probengas gespeist wird, wobei die Lichtquelle an ei­ ner Endseite der Zelle (1) angeordnet ist und sich ein Detektor (15) an der anderen Endseite der Zelle (1) befindet, um Infrarotstrahlung zu messen, die durch die Zelle (1) hindurchgelaufen ist, und wobei sich ferner wenig­ stens ein Shutter zwischen der Lichtquelle (8) und dem Detektor (15) befin­ det, um den Strahlenweg für die Infrarotstrahlung zu öffnen oder zu schließen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - zunächst wird der Shutter geschlossen und es wird die Lichtquelle (8) eingeschaltet,
• - sobald die Temperatur der Lichtquelle (8) eine bestimmte hohe Tem­ peratur erreicht hat, die zur Durchführung der Konzentrationsmessung geeignet ist, wird der Shutter geöffnet, und
• - nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach Schließen des Shutters wird die Lichtquelle (8) ausgeschaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich Shutter (24, 16) sowohl im Bereich zwischen der Lichtquelle (8) und der Zelle (1) als auch im Bereich zwischen der Zelle (1) und dem Detektor (15) befinden, daß der Shutter (24) an der Seite der Lichtquelle (8) geöffnet wird, wenn die Temperatur der Lichtquelle (8) die hier genannte hohe Tem­ peratur erreicht hat, daß der Shutter (16) an der Seite des Detektors (15) während der Zeitperiode, in der der Shutter (24) auf der Seite der Licht­ quelle (8) geöffnet ist, wenigstens einmal geöffnet und geschlossen wird, und daß ferner der Shutter (24) an der Seite der Lichtquelle (8) geschlossen und die Lichtquelle (8) ausgeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Shutter (24, 16) sowohl im Bereich zwischen der Lichtquelle (8) und der Zelle (1) als auch im Bereich zwischen der Zelle (1) und dem Detektor (15) vorhanden sind, und daß, nachdem die Lichtquelle (8) die vorbestimmte hohe Tempe­ ratur erreicht hat, mehrere Zyklen ausgeführt werden, in denen jeweils der Shutter (24) an der Seite der Lichtquelle (8) geöffnet und dann der Shutter an der Seite des Detektors (15) ebenfalls geöffnet wird, wonach beide Shut­ ter (24, 16) geschlossen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeich­ net, daß die Lichtquelle (8) dadurch ein- und ausgeschaltet wird, daß ihre elektrische Spannungsversorgung ein- und ausgeschaltet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zeitpunkt, zu dem die Lichtquelle (8) die genannte hohe Tem­ peratur erreicht hat durch Messung der Temperatur der Lichtquelle (8) be­ stimmt wird.

6. Infrarotgasanalysator zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, mit einer Lichtquelle (8) zur Aussendung von Infrarotstrahlung zu einer mit einem Probengas befüllbaren Zelle (1) an einer Endseite der Zelle (1) sowie mit einem Detektor (15) zum Empfang von durch die Zelle (1) hindurchgetretener Infrarotstrahlung an der anderen Endseite der Zel­ le (1), wenigstens einem Shutter zwischen der Lichtquelle (8) und dem De­ tektor (15), sowie einer Steuereinheit zur Steuerung der Lichtquelle (8) und des Shutters zwecks Messung der Konzentration einer im Probengas vorhandenen Gaskomponente, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Shutter nur eine Schließposition sowie nur eine Öffnungsposi­ tion aufweist; und
• - eine Einrichtung zur Messung der Temperatur der Lichtquelle (8) vorhanden und mit der Steuereinheit (51) verbunden ist, um zu bestim­ men, ob die Lichtquelle (8) die genannte hohe Temperatur erreicht hat.

7. Infrarotgasanalysator zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 2 oder 3, mit einer Lichtquelle (8) zur Aussendung von Infrarot­ strahlung zu einer mit einem Probengas befüllbaren Zelle (1) an einer End­ seite der Zelle (1) sowie mit einem Detektor (15) zum Empfang von durch die Zelle (1) hindurchgetretener Infrarotstrahlung an der anderen Endseite der Zelle (1), wenigstens einem Shutter zwischen der Lichtquelle (8) und dem Detektor (15), sowie einer Steuereinheit zur Steuerung der Lichtquel­ le (8) und des Shutters zwecks Messung der Konzentration einer im Pro­ bengas vorhandenen Gaskomponente, dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein erster Shutter (24) und ein zweiter Shutter (16) jeweils zwischen der Lichtquelle (8) und der Zelle (1) einerseits und der Zelle (1) sowie dem Detektor (15) andererseits vorhanden sind,
• - beide Shutter (24, 16) jeweils nur eine Schließposition und nur eine Öffnungsposition aufweisen,
• - beide Shutter (24, 16) durch die Steuereinheit (51) ansteuerbar sind, und
• - Mittel (22, 22A) zur Messung der Temperatur der Lichtquelle (8) vor­ handen sind, die mit der Steuereinheit (51) verbunden sind, um zu bestim­ men, ob die Lichtquelle (8) die genannte hohe Temperatur erreicht hat.

8. Infrarotgasanalysator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtquelle (8) durch ein Widerstandselement (11) gebil­ det ist, das auf einem Substrat (10) liegt.

9. Infrarotgasanalysator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement (11) aus RuO₂, W, SnO₂, FeCrAlY, Pt, Pt-Rh oder Pt-Pd besteht.

10. Infrarotgasanalysator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Widerstandselement (11) aus einem Material mit positi­ vem Temperaturkoeffizienten besteht, das hauptsächlich BaTiO₃ enthält.

11. Infrarotgasanalysator nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Substrat (10) ein AlN-Substrat ist.

12. Infrarotgasanalysator nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (22, 22A) zur Messung der Temperatur der Lichtquelle (8) integral mit dem Widerstandselement (11) kombiniert ist.

13. Infrarotgasanalysator nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Shutter (24, 16) jeweils einen Shutterkörper (21) enthalten, der linear bewegbar ist, um den Shutter zu öffnen und zu schlie­ ßen.