DE8128634U1 - MEASURING DEVICE FOR REMOVAL-FREE OPTICAL GAS ANALYSIS, IN PARTICULAR SMOKE GAS ANALYSIS - Google Patents

MEASURING DEVICE FOR REMOVAL-FREE OPTICAL GAS ANALYSIS, IN PARTICULAR SMOKE GAS ANALYSIS

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DE8128634U1 DE19818128634U DE8128634U DE8128634U1 DE 8128634 U1 DE8128634 U1 DE 8128634U1 DE 19818128634 U DE19818128634 U DE 19818128634U DE 8128634 U DE8128634 U DE 8128634U DE 8128634 U1 DE8128634 U1 DE 8128634U1
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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 81 G 3538 DESIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark Berlin and Munich VPA 81 G 3538 DE

Meßeinrichtung zur entnahmefreien optischen Gasanalyse, . insbesondere Rauchgasanalyse Measuring device for extraction-free optical gas analysis,. especially smoke gas analysis

Die Neuerung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The innovation relates to a measuring device with the features mentioned in the preamble of claim 1.

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.In the continuous operation of such a measuring device, the one facing the measuring section occurs despite air purging Inside the windows there is pollution due to the build-up of particles, which affect the transmittance and / or changed the spectral transmittance of the window. The smoke density or a component of the in Measurement signals reproducing the gas mixture carried in the line are thereby falsified.

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.The innovation creates a remedy that immediately behind the first window in the measuring section a reflector with constant reflectance, preferably a retroreflector, is arranged in whose beam path can be introduced from outside. At certain time intervals, the Reflector measured the attenuation of the measuring beam when it passed twice through the window and the one obtained Signal used to correct the actual measurement signal. This arrangement is based on the assumption that that the transmission reduction of the second window corresponds to that of the first window.

Zur Erläuterung der Neuerung ist in der Figur ein Ausführungsbeispiel dargestellt und im folgenden erläutert.An exemplary embodiment is shown in the figure to explain the innovation shown and explained below.

In einer gasführenden Leitung 1, beispielsweise einem Schornstein, strömt das Rauchgas in Richtung R. In zwei diametral gegenüberliegenden Öffnungen 2 und 3 der Schorn-In a gas-carrying line 1, for example a chimney, the flue gas flows in the direction of R. In two diametrically opposite openings 2 and 3 of the chimney

Sp 4 Sei / 28.09.1981Sp 4 Sci / 09/28/1981

- 2 - VPA 81 G 3538 DE- 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.Steinwand are nozzles 4 and 5 attached, the end faces as brackets for a first window Fl and a second window F2 are formed.

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.For the photometric determination of the extinction or the absorption of the gas or a gas component, the from radiation emanating from a radiation source 6 through the measuring section delimited by the windows F1 and F2 and through which the gas flows 7 guided and from the weakening of the beam in the measuring section, which is carried out by a radiation receiver 8 is detected, the absorption according to Lambert's observation Law calculated.

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 VIn practice, a measuring arrangement is used in which all essential parts of the measuring device on one Side of the measuring section are united. In the measuring axis a - a 'is outside the measuring section behind the first window Fl a partially transparent mirror 9 inclined by 45 ° relative to the measuring axis is arranged, followed by the radiation receiver 8, which converts the incident radiation into an electrical signal with the help of a semiconductor detector. The radiation emanating from the radiation source 6 falls on the partially transparent mirror 9 at an angle of 45 ° and is reflected there in one direction in the direction of the measuring axis Measuring beam M and into a comparative beam V passing through

aufgeteilt.divided up.

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-The measuring beam M enters the measuring section 7 through the first window F1 and leaves it through the window F2. Behind the window F2 is a reflector of constant reflectance, preferably a retroreflector 10, arranged, which the measuring beam M parallel to the measuring axis a - a ' throws back. The reflected beam re-enters the measuring section 7 through the second window F2 and leaves this through the first window Fl, passes through the partially transparent mirror 9 and hits the radiation

empfänger 8.recipient 8.

Der Vergleichsstrahl V wird an einem weiteren Spiegel 11 reflektiert und über den teildurchlässigen Spiegel 9 eben-The comparison beam V is reflected on a further mirror 11 and leveled via the partially transparent mirror 9.

11 Il11 Il

- 3 - VPA 81 G 3538 DE- 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 sv 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.if fed to the radiation receiver 8. In order to be able to distinguish the signals, the beam paths of measuring beam M and comparison beam V are alternately interrupted with the aid of the movable diaphragms 12 and 13, which are driven by the motor 14, so that in the radiation receiver 8 the one in the measuring section 7 weakened measuring beam M generated measuring signal s and then the signal s v generated outside the measuring section by the comparison beam V and the radiation power of the radiation source proportional signal is generated. The absorption occurring in the measuring section is continuously calculated from the two signals in a known manner, changes in the emitter intensity or the receiver sensitivity having no influence on the measuring signal.

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 beschriebenenIn order to also eliminate the measurement errors caused by the soiling of the windows F1 and F2, one of the Parallel plane to the first window F1 a holder and guide 16 for a perpendicular to the measuring axis a-a 'displaceable Retroreflector 15 arranged, the active surface is directed towards the inside of the window Fl. The guide 16 is a shaft-like extension of the nozzle designed so that the retroreflector 15 in the drawn Rest position, protected from contamination, is located outside the measuring section 7 and against it elastic sealing lips 17 is sealed. At certain time intervals, the retroreflector 15 is briefly in introduced the beam path of the measuring section (position 15 '). There it reflects the one stepping through the window Fl Measuring beam M back through the window Fl and through the partially transparent Mirror 9 to the radiation receiver 8. There a signal s- is obtained, which the through the Contamination of the window Fl caused by the reduction in transmission and which corresponds to the comparison signal s compared a correction value for the measurement signal s, which is after removal of the retroreflector 15 from the test section again in the described

- 4 - VPA 81 G 3538 DE- 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.Way is generated. It is assumed that the pollution-related Transmission reduction of the second window F2 corresponds approximately to that of the first window Fl, and the signal s ^ is weighted accordingly.

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.Another option for expanding the measuring device is to replace the retroreflector 10 behind the second Window F2 to arrange a second measuring device similar to the one described and an insertable reflector 15 in front of it and to operate them in a known manner (see DE-PS 22 18 522).

3 Schutzansprüche
1 Figur3 claims for protection
1 figure

Claims (3)

1. Meßeinrichtung zur entnahmefreien optischen Gasanalyse, insbesondere Rauchgasanalyse, mit
51. Measuring device for extraction-free optical gas analysis, in particular smoke gas analysis, with
5 a) einer mit einem ersten Fenster (Fl) und einem gegenüberliegenden zweiten Fenster (F2) abgeschlossenen Meßstrecke (7) in einer gasdurchströmten Leitung (1),a) one closed with a first window (F1) and an opposite second window (F2) Measuring section (7) in a line (1) through which gas flows, b) einem außerhalb der Meßstrecke (7) hinter demb) one outside the measuring section (7) behind the ersten Fenster (Fl) angeordneten, um 45 ° zur Meßachse a - a'geneigten halbdurchlässigen Spiegel (9),first window (F1) arranged, at 45 ° to the measuring axis a - a 'inclined semitransparent mirror (9), c) einem hinter dem halbdurchlässigen Spiegel (9) in der Meßachse a - a' angeordneten Strahlungsempfänger (8),c) a radiation receiver arranged behind the semitransparent mirror (9) in the measuring axis a - a ' (8th), d) einer senkrecht zur Meßachse a - a' angeordneten, auf den Spiegel (9) gerichteten Strahlungsquelle (6),
e) einer Einrichtung (12, 13, 14) zur wechselweisend) a radiation source (6) arranged perpendicular to the measuring axis a - a 'and directed onto the mirror (9),
e) a device (12, 13, 14) for alternating Unterbrechung des mit. Hilfe des halbdurchlässigen Spiegels (9) aus der Strahlung der Strahlungsquelle (6) erzeugten Meßstrahls (M) und Vergleichsstrahls (V) ,Interruption of the. Using the semi-transparent mirror (9) from the radiation from the radiation source (6) generated measuring beam (M) and comparison beam (V), f) einem im Vergleichsstrahlengang hinter dem halbdurchlässigen Spiegel (9) angeordneten, den Ver-f) one in the comparison beam path behind the semi-permeable Mirror (9) arranged, the gieichsstrahl (V) auf diesen reflektierenden J Spiegel (11),same ray (V) reflecting on this J mirror (11), g) einem hinter dem zweiten Fenster (F2) außerhalb der Meßstrecke angeordneten Reflektor (10), vorzugsweise einem Retroreflektor, gekennzeichnet durchg) a reflector (10), preferably arranged behind the second window (F2) outside the measuring section a retroreflector, characterized by h) einen parallel zum ersten Fenster (Fl) verschiebbaren Reflektor (15), vorzugsweise einen Retroreflektor, der in einer ersten Stellung in einerh) a reflector (15) which can be displaced parallel to the first window (F1), preferably a retroreflector, the one in a first position in a ti Führung (16) außerhalb der Meßstrecke (7) vor t i guide (16) outside the measuring section (7) - 6 - VPA Sl G 3538 DE- 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.Contamination protected and held in a second position (15 ') immediately behind the the first window is arranged such that it can be introduced into the measuring section (7). 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 Fortsatz2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the reflector (15) in its first position in a shaft-like extension (16 ') of a connecting piece (4) and that the extension gegen die gasführende Meßstrecke (7) mittels elastischer Dichtlippen (17) abgedichtet ist.is sealed against the gas-carrying measuring section (7) by means of elastic sealing lips (17). 3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß anstelle des Reflek-3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that instead of the reflective tors (10) eine zweite Meßeinrichtung gemäß b) bis f) und h) spiegelbildlich zur ersten angeordnet ist.tors (10) a second measuring device according to b) to f) and h) is arranged in a mirror image of the first.
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