DE8128634U1

DE8128634U1 - Messeinrichtung zur entnahmefreien optischen gasanalyse, insbesondere rauchgasanalyse

Info

Publication number: DE8128634U1
Application number: DE19818128634U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-09-30
Filing date: 1981-09-30
Publication date: 1982-03-04
Also published as: JPS5868647A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 81 G 3538 DE

Meßeinrichtung zur entnahmefreien optischen Gasanalyse, . insbesondere Rauchgasanalyse

Die Neuerung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Bei dem kontinuierlichen Betrieb einer derartigen Meßeinrichtung tritt trotz Luftspülung der der Meßstrecke zugekehrten Innenseiten der Fenster eine Verschmutzung durch Ablagerung von Partikeln auf, die den Transmissionsgrad und/oder die spektrale Durchlässigkeit der Fenster verändert. Die die Rauchdichte oder eine Komponente des in der Leitung geführten Gasgemischs wiedergebenden Meßsignale v/erden dadurch verfälscht.

Die Neuerung schafft dadurch Abhilfe, daß unmittelbar hinter dem ersten Fenster in der Meßstrecke ein Reflektor konstanten Reflexionsgrades, vorzugsweise ein Retroreflektor, in deren Strahlengang von außerhalb einführbar angeordnet ist. In gewissen Zeitabständen wird bei eingeführtem Reflektor die Schwächung des Meßstrahls bei zweimaligem Durchtritt durch das Fenster gemessen und das gewonnene Signal zur Korrektur des eigentlichen Meßsignals verwendet. Bei dieser Anordnung wird von der Annahme ausgegangen, daß die Transmissionsminderung des zweiten Fensters der des ersten Fensters entspricht.

Zur Erläuterung der Neuerung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel dargestellt und im folgenden erläutert.

In einer gasführenden Leitung 1, beispielsweise einem Schornstein, strömt das Rauchgas in Richtung R. In zwei diametral gegenüberliegenden Öffnungen 2 und 3 der Schorn-

Sp 4 Sei / 28.09.1981

- 2 - VPA 81 G 3538 DE

steinwand sind Stutzen 4 und 5 angebracht, deren Stirnseiten als Halterungen für ein erstes Fenster Fl und ein zweites Fenster F2 ausgebildet sind.

Zur photometrischen Bestimmung der Extinktion bzw. der Absorption des Gases oder einer Gaskomponente wird die von einer Strahlungsquelle 6 ausgehende Strahlung durch die von den Fenstern Fl und F2 begrenzte, gasdurchströmte Meßstrecke 7 geführt und aus der Schwächung des Strahls in der Meßstrecke, welche von einem Strahlungsempfänger 8 detektiert wird, die Absorption nach dem Lambert-Beersehen Gesetz berechnet.

In der Praxis wird dazu eine Meßanordnung verwendet, bei der alle wesentlichen Teile der Meßeinrichtung auf einer Seite der Meßstrecke vereinigt sind. In der Meßachse a - a' ist außerhalb der Meßstrecke hinter dem ersten Fenster Fl ein um 45 ° gegen die Meßachse geneigter teildurchlässiger Spiegel 9 angeordnet, auf ihn folgt der Strahlungsempfänger 8, der mit Hilfe eines Halbleiterdetektors die auftreffende Strahlung in ein elektrisches Signal umwandelt. Die von der Strahlungsquelle 6 ausgehende Strahlung fällt im Winkel von 45 ° auf den teildurchlässigen Spiegel 9 und wird dort in einen in Richtung Meßachse reflektierten Meßstrahl M und in einen durchtretenden Vergleichsstrahl V

aufgeteilt.

Der Meßstrahl M tritt durch das erste Fenster Fl in die Meßstrecke 7 ein und verläßt sie durch das Fenster F2. Hinter dem Fenster F2 ist ein Reflektor konstanten Reflexionsgrades, vorzugsweise ein Retroreflektor 10, angeordnet, der den Meßstrahl M parallel zur Meßachse a - a' zurückwirft. Der zurückgeworfene Strahl tritt durch das zweite Fenster F2 wieder in die Meßstrecke 7 ein und verläßt diese durch das erste Fenster Fl, tritt durch den teildurchlässigen Spiegel 9 und trifft auf den Strahlungs-

empfänger 8.

Der Vergleichsstrahl V wird an einem weiteren Spiegel 11 reflektiert und über den teildurchlässigen Spiegel 9 eben-

11 Il

- 3 - VPA 81 G 3538 DE

falls dem Strahlungsempfänger 8 zugeführt. Um die Signale unterscheiden zu können, werden die Strahlengänge von Meßstrahl M und Vergleichsstrahl V mit Hilfe der verschiebbaren Blenden 12 und 13, die von dem Motor 14 angetrieben · werden, alternierend unterbrochen, so daß in dem Strahlungsempfänger 8 einmal das von dem in der Meßstrecke 7 geschwächten Meßstrahl M erzeugte Meßsignal s und dann das außerhalb der Meßstrecke von dem Vergleichsstrahl V erzeugte und der Strahlungsleistung der Strahlungsquelle proportionale Signal s_v erzeugt wird. Aus den beiden Signalen wird in bekannter Weise die in der Meßstrecke auftretende Absorption fortlaufend errechnet, wobei Änderungen der Strahlerintensität oder der Empfängerempfindlichkeit keinen Einfluß auf das Meßsignal haben.

Um auch die durch die Verschmutzung der Fenster Fl und F2 hervorgerufenen Meßfehler zu eliminieren, ist in einer Parallelebene zum ersten Fenster Fl eine Halterung und Führung 16 für einen senkrecht zur Meßachse a - a'verschiebbaren Retroreflektor 15 angeordnet, dessen aktive Fläche gegen die Innenseite des Fensters Fl gerichtet ist. Die Führung 16 ist als schachtähnlicher Fortsatz des Stutzens so ausgebildet, daß sich der Retroreflektor 15 in der gezeichneten Ruhestellung, vor Verschmutzung geschützt, außerhalb der Meßstrecke 7 befindet und gegen diese durch elastische Dichtlippen 17 abgedichtet ist. In gewissen Zeitabständen wird der Retroreflektor 15 kurzzeitig in den Strahlengang der Meßstrecke eingeführt (Stellung 15'). Er reflektiert dort den durch das Fenster Fl tretenden Meßstrahl M durch das Fenster Fl zurück und durch den teildurchlässigen Spiegel 9 auf den Strahlungsempfänger 8. Dort wird ein Signal s- gewonnen, welches der durch die Verschmutzung des Fensters Fl hervorgerufenen Transmissionsminderung entspricht und welches mit dem Vergleichssignal s verglichen einen Korrekturwert für das Meßsignal s gibt, welches nach Entfernung des Retroreflektors 15 aus der Meßstrecke wieder in der beschriebenen

- 4 - VPA 81 G 3538 DE

Weise erzeugt wird. Es wird dabei angenommen, daß die verschmutzungsbedingte Transmissionsminderung des zweiten Fensters F2 etwa der des ersten Fensters Fl entspricht, und das Signal s^ wird entsprechend gewichtet.

Eine weitere Ausbaumöglichkeit der Meßeinrichtung besteht darin, anstelle des Retroreflektors 10 hinter dem zweiten Fenster F2 eine zweite, den beschriebenen gleichende Meßeinrichtung und davor einen einführbaren Reflektor 15 anzuordnen und sie in bekannter Weise (siehe DE-PS 22 18 522) zu betreiben.

3 Schutzansprüche
1 Figur

Claims

1. Meßeinrichtung zur entnahmefreien optischen Gasanalyse, insbesondere Rauchgasanalyse, mit
5

a) einer mit einem ersten Fenster (Fl) und einem gegenüberliegenden zweiten Fenster (F2) abgeschlossenen Meßstrecke (7) in einer gasdurchströmten Leitung (1),

b) einem außerhalb der Meßstrecke (7) hinter dem

ersten Fenster (Fl) angeordneten, um 45 ° zur Meßachse a - a'geneigten halbdurchlässigen Spiegel (9),

c) einem hinter dem halbdurchlässigen Spiegel (9) in der Meßachse a - a' angeordneten Strahlungsempfänger (8),

d) einer senkrecht zur Meßachse a - a' angeordneten, auf den Spiegel (9) gerichteten Strahlungsquelle (6),
e) einer Einrichtung (12, 13, 14) zur wechselweisen

Unterbrechung des mit. Hilfe des halbdurchlässigen Spiegels (9) aus der Strahlung der Strahlungsquelle (6) erzeugten Meßstrahls (M) und Vergleichsstrahls (V) ,

f) einem im Vergleichsstrahlengang hinter dem halbdurchlässigen Spiegel (9) angeordneten, den Ver-

gieichsstrahl (V) auf diesen reflektierenden J Spiegel (11),

g) einem hinter dem zweiten Fenster (F2) außerhalb der Meßstrecke angeordneten Reflektor (10), vorzugsweise einem Retroreflektor, gekennzeichnet durch

h) einen parallel zum ersten Fenster (Fl) verschiebbaren Reflektor (15), vorzugsweise einen Retroreflektor, der in einer ersten Stellung in einer

_ti Führung (16) außerhalb der Meßstrecke (7) vor

- 6 - VPA Sl G 3538 DE

Verschmutzung geschützt gehaltert und in eine zweite Stellung (15') unmittelbar hinter das erste Fenster in die Meßstrecke (7) einführbar angeordnet ist.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Reflektor (15) in seiner ersten Stellung in einem schachtartigen Fortsatz (16') eines Stutzens (4) befindet und daß der Fortsatz

gegen die gasführende Meßstrecke (7) mittels elastischer Dichtlippen (17) abgedichtet ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß anstelle des Reflek-

tors (10) eine zweite Meßeinrichtung gemäß b) bis f) und h) spiegelbildlich zur ersten angeordnet ist.