DE8518600U1 - Device for readjusting an infrared gas analyzer - Google Patents
Device for readjusting an infrared gas analyzerInfo
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Description
Eaj- & Braus 6 OQO FEaskEtffi-t; (MaIa)7 Ia1Qa, 1.988 Aktiengesellschaft Grräfatraße 97 Tu/NaEaj- & Braus 6 OQO FEaskEtffi-t; (MaIa) 7 Ia 1 Qa, 1.988 Aktiengesellschaft Grräfatraße 97 Tu/Na
Im allgemeinen sind Analys enger ate zur Konzentrationsmessung, bedingt durch Ihren Aufbau, störanfällig. Die hohen Forderungen, die hinsichtlich der Meßgenauigkeit an diese Geräte zu stellen sind, machen wiederholte Eontrollen und iTacheichungen erforderlich. Dies gilt auch für Infrarot-Betriebsfotometer. In general, analyzers for measuring concentration are susceptible to interference due to their design. The high demands placed on these devices in terms of measurement accuracy make repeated checks and calibrations necessary. This also applies to infrared industrial photometers.
Bei nichtdispersiv arbeitenden Infrarot-Analysengeräten mit einem Meßstrahlengang, der von dem Vergleichs strahlengang räumlich getrennt ist, werden solche Nacheichungen mit Hilfe eines Prüf gases durchgeführt. Diese Verfahren erfordern jedoch einen gewissen Aufwand. Es gibt auch die Möglichkeit zum Nacheichen bzw. zur Kontrolle, den Meßstrahl beeinflussende Blenden Torzusehen, die je nach Schwenkstellung den Meßstrahl reduzieren. Dieses Verfahren ist jedoch insofern nachteilig, als es keine lineare Abhängigkeit der Abblendwirkung bzw. der Empfindlichkeit von der Bewegung der Blende gewährleistet. Solche Verfahren können daher allenfalls als Funktionskontrolleinrichtung angesehen werden.In the case of non-dispersive infrared analysis devices with a measuring beam path that is spatially separated from the comparison beam path, such recalibrations are carried out using a test gas. However, these methods require a certain amount of effort. There is also the option of recalibrating or checking by using apertures that influence the measuring beam and reduce the measuring beam depending on the swivel position. However, this method is disadvantageous in that it does not guarantee a linear dependence of the diaphragm effect or the sensitivity on the movement of the aperture. Such methods can therefore at best be regarded as a function control device.
Das Nacheichen mit Hilfe eines Prüfgases kann von Hand geschehen. Es ist auch. z.B. durch die DE-OS 15 23 027, eine automatisch wirkende Vorrichtung zum Prüfen undRecalibration using a test gas can be done manually. It is also possible, for example, through DE-OS 15 23 027, an automatic device for testing and
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Justieren bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird dem Analysator Eichgas in bestimmten Dosierungen nach einem vorgegebenen Programm zugeführt. Der Analysator liefert in Abhängigkeit von der Konzentration des Eichgäses elektrisehe Spannungen, die mit Sollspannungen verglichen werden. Ergeben sich hierbei Differenzspannungen, so werden Motoren in Bewegung gesetzt, die die zwei Spannungswerte einander anpassen. Auch dieses Verfahren ist sehr aufwendig und wegen der Mehrzahl von Schnittstellen nachtei-Hg. Adjustment is known. In this device, calibration gas is fed to the analyzer in specific doses according to a predefined program. Depending on the concentration of the calibration gas, the analyzer delivers electrical voltages that are compared with target voltages. If differential voltages arise, motors are set in motion that adjust the two voltage values to each other. This process is also very complex and disadvantageous due to the large number of interfaces.
Die Neuerung betrifft eine Einrichtung zum Nachjustieren eines Infrarot-Gasanalysators nach dem NDIR-Verfahren, bei dem zwei räumlich getrennte Küvetten für den Meß- und den Vergleichsstrahl vorgesehen sind, denen ein Unterbrecherrad zur gleichphasigen oder gegenphasigen Modulation von Meß- und Vergleichsstrahl vorgeschaltet ist und besteht darin, daß die Meßküvette ein die Infrarotstrahlen nicht absorbierendes Gas enthält, daß in jeden Strahlengang eine mit einem nicht absorbierenden Gas gefüllte Eichküvette geschoben wird zur Festlegung des Nullpunktes und daß zur Festlegung der Empfindlichkeit die nicht | absorbierende Küvette in dem Meßstrahlengang durch eine | Küvette ersetzt wird, die mit dem Meßgas oder einem Gas ähnlicher Absorptionscharakteristik gefüllt ist.The innovation concerns a device for readjusting an infrared gas analyzer according to the NDIR method, in which two spatially separated cuvettes are provided for the measuring and comparison beams, which are preceded by an interrupter wheel for the in-phase or anti-phase modulation of the measuring and comparison beams and consists in that the measuring cuvette contains a gas that does not absorb infrared rays, that a calibration cuvette filled with a non-absorbing gas is pushed into each beam path to determine the zero point and that to determine the sensitivity the non-absorbing cuvette in the measuring beam path is replaced by a cuvette that is filled with the measuring gas or a gas with similar absorption characteristics.
Als nicht absorbierendes Gas kann gereinigte kohlendioxydfreie und wasserdampf-freie Luft verwendet werden.Purified carbon dioxide-free and water vapor-free air can be used as a non-absorbing gas.
Soll mit dem Infrarotgerät z.B. CO gemessen werden, so wird die eine Eichküvette mit CO gefüllt, die anderen Eichküvetten enthalten als neutrales Gas z.B. Stickstoff.If, for example, CO is to be measured with the infrared device, one calibration cuvette is filled with CO, the other calibration cuvettes contain a neutral gas, e.g. nitrogen.
Eine Einrichtung zum Nachjustieren ist in einfacher Weise so aufgebaut, daß zweiA device for readjustment is constructed in a simple way so that two
. Paare von Eichküvetten in einer Schiene angeordnet sind, von denen das eine Paar das Nullgas enthält, und das andere Paar aus einer Küvette mit Nullgas und einer Küvette mit Meßgas besteht. Die vier Eichküvetten sitzen in einer Reihe auf der Schiene, die in Längsrichtung hin und her bewegt wird. Entweder befindet sich dabei das Paar mit den das Nullgas enthaltenden Eichküvetten in den zwei Strahlengängen oder das andere Eichküvettenpaar, das die. Pairs of calibration cuvettes are arranged in a rail, of which one pair contains the zero gas, and the other pair consists of a cuvette with zero gas and a cuvette with measuring gas. The four calibration cuvettes are arranged in a row on the rail, which is moved back and forth in the longitudinal direction. Either the pair with the calibration cuvettes containing the zero gas is in the two beam paths or the other pair of calibration cuvettes, which
mit dem Meßgas gefüllte Eichküvette umfaßt. Das das NuIl-1Ö gas enthaltende Küvettenpaar kann auch in der Meßphase in den Strahlengängen sein.The pair of cuvettes containing the zero-10 gas can also be in the beam paths during the measuring phase.
Die Schiene mit den Eichküvettenpaaren wird vom Hersteller an den Kunden mitgeliefert, der nach einer bestimmten Anzahl von Betriebsstunden die Nachjustierung in einfacher Weise durchführen kann. Die Eichküvetten haben in Durchlaßrichtung eine Ausdehnung von etwa 3 mm. Sie sind paarweise in einem solchen Abstand angeordnet, daß bei der in eine Endstellung gebrachten Schiene das eine Paar der Eichküvetten sich in beiden Strahlengängen befindet oder das andere Paar.The rail with the pairs of calibration cuvettes is supplied by the manufacturer to the customer, who can easily carry out the readjustment after a certain number of operating hours. The calibration cuvettes have an extension of about 3 mm in the transmission direction. They are arranged in pairs at such a distance that when the rail is brought into an end position, one pair of calibration cuvettes is in both beam paths or the other pair.
Das Ana?ysengerät ist so konstruiert, daß die Schiene zwischen Meß-/Yergleichsküvetten und den Empfängern eingeschoben werden kann.The analyzer is designed so that the rail can be inserted between the measuring/comparison cuvettes and the receivers.
Es kann auch vorteilhaft sein, die Schiene mit den Eichküvetten zwischen Strahler und Meß-/Vergleichsküvette gleitend anzuordnen.It may also be advantageous to arrange the rail with the calibration cuvettes between the emitter and the measuring/comparison cuvette so that they slide.
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Die Eichküvetten haben gleiche geometrische Formen und gleiche optische Eigenschaften, so daß das Verhältnis von Meß- und "Vergleichsstrahl nicht bzw. nicht nennenswert gestört wird. Bezüglich der Strahlführung in beiden Strahlengängen (Reflexionen) bleiben dann die Bedingungen gleich.The calibration cuvettes have the same geometric shapes and the same optical properties, so that the ratio of the measuring beam and the "reference beam" is not disturbed or not significantly disturbed. The conditions for beam guidance in both beam paths (reflections) then remain the same.
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■ . Damit die Schiene mit den Eichküvetten lange. Zeit gebrauchsfähig bleibt, müssen die Eichküvettön sehr dicht sein. Dies wird durch Verlöten der EichMivettsn erreicht. Man hat in letzter Zeit Verfahren gefunden, wie die Fenster der Eichküvetten, z.B. aus C3F2* zuverlässig eingelötet werden können.■ . In order for the rail with the calibration cuvettes to remain usable for a long time, the calibration cuvettes must be very tight. This is achieved by soldering the calibration cuvettes. Recently, methods have been found of how the windows of the calibration cuvettes can be reliably soldered in, eg from C 3 F 2 *.
Zum Abschalten des die Meßküvette durchströmenden Meßgase 3 bzw. das Einschalten des Prüfgases kann eine Magnetventilanordnung vorgesehen sein.A solenoid valve arrangement can be provided to switch off the measuring gas flowing through the measuring cuvette 3 or to switch on the test gas.
Eine Änderung des atmosphärischen Druckes könnte einen Einfluß haben auf die der Meßküvette zugeführten Gase. Eine solche Druckänderung wirkt sich nicht auf das Innere der mit der Meßkomponente gefüllten Eichküvette aus. Man kann dem Zustandekommen: der Druckunterschiede dadurch vorbeugen, daß man die mit der Meßkomponente gefüllten Eichküvette mit einer barometerartigen Druckdose verbindet, die ein Volumen hat, das größer ist als das Volumen der Eichküvette, z.B. ist das Volumen der barometerartigen Dose 10 mal so groß wie das Volumen der Eichküvette. Eine Änderung des atmosphärischen Druckes wirkt sich auf den Inhalt der angekoppelten Dose aus und überträgt sich auf den Inhalt der Eichküvette. Auf diese Weise wird vermieden, daß ein Unterschied in den Drücken entsteht. Auf diese Weise wird bei der Nacheichung ein durch den atmosphärischen Druck verursachter Fehler vermieden.A change in atmospheric pressure could have an effect on the gases supplied to the measuring cuvette. Such a change in pressure does not affect the interior of the calibration cuvette filled with the measuring component. The occurrence of pressure differences can be prevented by connecting the calibration cuvette filled with the measuring component to a barometer-type pressure container that has a volume that is larger than the volume of the calibration cuvette, e.g. the volume of the barometer-type container is 10 times larger than the volume of the calibration cuvette. A change in atmospheric pressure affects the contents of the connected container and is transferred to the contents of the calibration cuvette. In this way, a difference in pressure is avoided. In this way, an error caused by the atmospheric pressure is avoided during recalibration.
Im Gegensatz zur Druckänderung kann sich eine Temperatüränderung auf die Meßgaskomponente in der Eichküvette auswirken. Diese Änderung wird durch ein Zusatzvülumen eines an diese Eichküvette angeschlossenen elastischen Behälters aufgefangen.In contrast to a change in pressure, a change in temperature can affect the measuring gas component in the calibration cuvette. This change is absorbed by an additional volume of an elastic container connected to this calibration cuvette.
Man kann die barometrische Dose aus einem Material herstellen, das einen solchen Temperaturkoeffizienten hat,The barometric container can be made of a material that has such a temperature coefficient,
daß der Gasdichtefehler in der Meßküvette eliminiert wird, der sich nach den G-asgesetzen ergibt-that the gas density error in the measuring cuvette is eliminated which results from the gas laws-
Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Neuerung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.An embodiment according to the innovation is explained in more detail using the drawing.
Der nach dem HDIE-Verfahren arbeitende G-asanalysator hat einen Strahler 1 für infrarotes Licht, das durch das Fenster 2 in die Meßküvette 3 und durch das Fenster 4 in die Yergleiehsküvette 5 fällt. Die Meßküvette 3 wird von dem Meßgas durchströmt, wozu der Einlaßstutzen 6 und der Auslaßstutzen 7 vorgesehen sind. Die Meßküvette 3 ist von der Vergleichsküvette 5 räumlich getrennt. Der G-asanalysator hat somit zwei Strahlengänge.The gas analyzer working according to the HDIE method has a radiator 1 for infrared light, which falls through the window 2 into the measuring cuvette 3 and through the window 4 into the comparison cuvette 5. The measuring gas flows through the measuring cuvette 3, for which the inlet nozzle 6 and the outlet nozzle 7 are provided. The measuring cuvette 3 is spatially separated from the comparison cuvette 5. The gas analyzer therefore has two beam paths.
Die in die Meßküvette 3 und die Tergleitihsküvette 5 eintretenden Strahlen werden durch das um die Welle 8 rotierende Unterbrecher rad 9 gegenphasig moduliert. Der ließstrahl verläßt die Meßküvette 3 durch das Fenster 10, der Vergleichsstrahl tritt aus der Yergleichsküvette 5 durch das Fenster 11.The rays entering the measuring cuvette 3 and the comparison cuvette 5 are modulated in antiphase by the interrupter wheel 9 rotating around the shaft 8. The reference beam leaves the measuring cuvette 3 through the window 10, the comparison beam exits the comparison cuvette 5 through the window 11.
Meßstrahl und Vergleichsstrahl werden von dem optopneumatischen Empfänger 12 mit den Kammern 13 und 14 aufgenommen. Die Vorderseite des Empfängers 12 ist mit Hilfe des infrarotdurchlässigen Fensters 15 abgeschlossen. Ebenfalls sind die zwei Kammern 13 und 14 durch ein infrarotdurchlässiges Fer.ster 16 aus G-las getrennt. Zur Aufnahme der für die Absorption in der Meßkammer 3 entstehenden Absorption kennzeichnenden Druckschwankungen in den Empfängerkammern 13 und 14 ist der Kondensator 17 vorgesehen. The measuring beam and the comparison beam are received by the optopneumatic receiver 12 with the chambers 13 and 14. The front of the receiver 12 is closed off by the infrared-permeable window 15. The two chambers 13 and 14 are also separated by an infrared-permeable glass window 16. The condenser 17 is provided to absorb the pressure fluctuations in the receiver chambers 13 and 14 which characterize the absorption in the measuring chamber 3.
Da das Betriebsfotometar auch nach längerer Zeit zuverlässige Meßwerte lief ein i&uß, hat eine Nachjustierung zu erfolgen.Since the operating photometer stopped producing reliable measurement values even after a long period of time, a readjustment must be carried out.
Die Justiervorrichtung bestehtThe adjustment device consists
im wesentlichen aus der Schiene 18, in der zwei Paare von Eichküvetten 19/20 und 21/22 angeordnet sind. Ein Paar 21/22 ist mit Inertgas, z.B. Stickstoff, gefüllt. Von dem anderen Paar ist die Eichküvette 20 ebenfalls mit einem die Infrarotstrahlen nicht absorbierenden Gas, z.B. Stickstoff, gefüllt, während die andere Eiehküvette 19 dieses Paares mit der Meßkomponente gefüllt ist. Soll mit Hilfe des Fotometers CO2 analysiert werden, so ist die Eichklivette 19 mit COp gefüllt, bzw. einer Komponente, deren Absorpticnslinien ähnlich sind. Die Schiene 18 wird, während Prüf gas durch die Meßküvette 3 geführt wird, in Richtung des Pfeiles 23 hin und her bewegt. In der gezeichneten Endlage befinden sich die zwei mit Inertgas gefüllten«^, Eichküvetten 21 und 22 in den zwei Strahlengängen. In dieser Stellung wird der Nullpunkt kontrolliert„ Ist die Schiene 18 in Richtung des Pfeiles 23 in die andere Endlage gebracht, befindet sich im Strahlengang der Vergleichsseite die mit Inertgas gefüllte Eichküvette 20 und im Strahlengang der Meßseite (Küvette 3) die mit der Meßkomponente gefüllte Eichküvette 19· Diese Situation ergibt die Möglichkeit, den Endpunkt bzw. die Empfindlichkeit | nachtueichen. Die Eichanordnung nach der Neuerung ist auch insofern vorteilhaft, als gereinigte, COp-freie undessentially consists of the rail 18, in which two pairs of calibration cuvettes 19/20 and 21/22 are arranged. One pair 21/22 is filled with inert gas, e.g. nitrogen. Of the other pair, the calibration cuvette 20 is also filled with a gas which does not absorb infrared rays, e.g. nitrogen, whilst the other calibration cuvette 19 of this pair is filled with the measuring component. If CO 2 is to be analysed using the photometer, the calibration cuvette 19 is filled with CO 2 or a component whose absorption lines are similar. The rail 18 is moved back and forth in the direction of the arrow 23 whilst test gas is passed through the measuring cuvette 3. In the end position shown, the two calibration cuvettes 21 and 22 filled with inert gas are in the two beam paths. In this position the zero point is checked” If the rail 18 is brought into the other end position in the direction of arrow 23, the calibration cuvette 20 filled with inert gas is located in the beam path of the comparison side and the calibration cuvette 19 filled with the measuring component is located in the beam path of the measuring side (cuvette 3). This situation makes it possible to recalibrate the end point or the sensitivity |. The calibration arrangement according to the innovation is also advantageous in that cleaned, COp-free and
HgO-freie Luft als Prüfgas verwendet werden kann. \ HgO-free air can be used as a test gas. \
Zur Kompensation des Einflusses durch Druck und Temperatur ist an die die Meßkomponente enthaltende Eichküvette 19 die elastische Dose 24 angeschlossen, die ein Zusatzvolumen aufweist, das wesentlich größer ist als das Volumen der Eichküvette &Iacgr;9. Die Dose 24 ist mit demselben Gas wie die Eichküvette 19 gefüllt.To compensate for the influence of pressure and temperature, the elastic container 24 is connected to the calibration cuvette 19 containing the measuring component, which has an additional volume which is considerably larger than the volume of the calibration cuvette 19. The container 24 is filled with the same gas as the calibration cuvette 19.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Betriebsfotometers wird Schiene 18 in den Eäum zwischen Meß-/Ver-In the illustrated embodiment of the operational photometer, rail 18 is inserted into the space between the measuring/
gleich3küvette 3, 5 und den Empfänger 12 eingeschoben* Iequal3cuvette 3, 5 and the receiver 12 inserted* I
|l II* * ♦· *■|l II* * ♦· *■
Es ist auch Torteilhaft, diese Schiene 18 mit den Eichküvetten 19, 20, 21 und 22 zwischen Meß-Aergleichsküvette 3i 5 und Strahler 1 anzuordnen.It is also advantageous to arrange this rail 18 with the calibration cuvettes 19, 20, 21 and 22 between the measuring-comparison cuvette 3i 5 and the radiator 1.
Es besteht auch die Möglichkeit, diese Schiene 18 mit den Eichküvetten 19, 20, 21 und 22 hinter dem Empfänger anzuordnen. In diesem Falle wird die hintere Wand der hinter-en .Empfängerkammer H aus einem infrarot-transparenten Fenster ausgeführt und die Schiene mit den Eichküvet-ten so ausgebildet3 daß die aufgenommenen Strahl en in den Empfänger 12 zurückgeworfen werden.It is also possible to arrange this rail 18 with the calibration cuvettes 19, 20, 21 and 22 behind the receiver. In this case, the rear wall of the rear receiver chamber H is made of an infrared-transparent window and the rail with the calibration cuvettes is designed in such a way that the recorded rays are reflected back into the receiver 12.
I t t &Lgr; I tt &Lgr;
Claims (5)
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| DE19858518600 DE8518600U1 (en) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | Device for readjusting an infrared gas analyzer |
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