FI56902C - Gasanalysator - Google Patents

Gasanalysator Download PDF

Info

Publication number
FI56902C
FI56902C FI782692A FI782692A FI56902C FI 56902 C FI56902 C FI 56902C FI 782692 A FI782692 A FI 782692A FI 782692 A FI782692 A FI 782692A FI 56902 C FI56902 C FI 56902C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
gas
attenuation
signal
plate
analyzer
Prior art date
Application number
FI782692A
Other languages
English (en)
Other versions
FI56902B (fi
Inventor
Hannu Ahjopalo
Jorma Auvinen
Original Assignee
Instrumentarium Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Instrumentarium Oy filed Critical Instrumentarium Oy
Priority to FI782692A priority Critical patent/FI56902C/fi
Priority to FR7921949A priority patent/FR2435030A1/fr
Priority to US06/071,564 priority patent/US4266131A/en
Priority to GB7930187A priority patent/GB2031146B/en
Priority to NL7906551A priority patent/NL7906551A/nl
Priority to SE7907265A priority patent/SE440407B/sv
Priority to JP11233779A priority patent/JPS5554432A/ja
Priority to DE19792935509 priority patent/DE2935509A1/de
Application granted granted Critical
Publication of FI56902B publication Critical patent/FI56902B/fi
Publication of FI56902C publication Critical patent/FI56902C/fi

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/37Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using pneumatic detection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

RSrTl ΓΒ1 mvKUULUTUSjULKAISU rRqn9 jjBTa lBJ (11) UTLÄGGN INGSSKRIFT OO^U i.
C (45) Patentti myönnetty 10 04 1930 &£A0*J Patent oeddelat T (51) Kv.ik.'/int.ci.* G 01 N 21/24 SUOMI — FINLAND (21) p»wnttlh«k«muI — Ptt*nt*n*öltn!ng 782692 (22) H«k«mitpilvi — Ans5kning*dag 01.09· 78 ^^ (23) AlkupUvi — GlMgheudag 01.09.78 (41) Tullut |ulkiselal — Bllvlt affmtlig
Patentti· ia rekisterihallitus .. , , . .
• (44) Nihtlvlkslpanon ja kuuLjulkalaun pvm. —
Patent- och registerstyrelsen ' An*ökan utltgd och uil.»krlft«n publkend 31.12.79 (32)(33)(31) tyydyty atuolkaua— Begird priorittt (71) Instrumentarium Oy, Elimäenkatu 22, 00510 Helsinki 51» Suomi-Finland(Fl) (72) Hannu Ahjopalo, Vantaa, Jorma Auvinen, Nummela, Suomi-Finland(Fl) (7*0 Ieitzinger Oy (5^) Kaasuanalysaattori - Gasanalysator
Keksinnön kohteena on kaasuanalysaattori, esimerkiksi C02-analysaat-tori, jossa on mittauskammio tutkittavaa kaasua varten, referenssi-kammio, josta mitattava kaasu on imetty pois, valonlähde sekä chop-perilevy, joka katkoo valonsädettä siten, että se kulkee vuoroin mittaus- ja referenssikammioiden läpi ja että välillä on jakso, jolloin valo ei pääse lainkaan läpi, sekä automaattinen vahvistuksen säätö, joka pitää "pimeän" signaalin ja referenssikammion antaman signaalin erotuksen vakiona.
Tämän tyyppisissä tunnetuissa kaasuanalysaattoreissa on ongelmana se, että valon joutuessa kulkemaan jonkin matkaa ympäristökaasun läpi ai-neuttaa ympäristökaasussa olevan mitattavan kaasun pitoisuuden vaihtelu virheen. Virheen suuruus on riippuvainen ympäristön pitoisuudesta, matkasta, jonka valonsäde, kulkee ympäristössä ja mitattavan kaasun pitoisuudesta. Esim. C02-analysaattorissa, jossa mittaava valonsäde kulkee osan matkaa ympäristön C02-pitoisuudessa, aiheuttaa ympäristön hiilidioksidipitoisuuden vaihtelu virheen. Erityisesti C02~ana-lysaattoreissa tämä ongelma korostuu siitä syystä, että infrapunasä-teilyn absorptio C02-pitoisuuden funktiona on voimakkaasti epälineaarinen. Ympäristön hiilidioksidi aiheuttaa saman suuruisen vaimennuksen sekä mittaus- että referenssisäteeseen. Koska C02~pitoisuuden kas- 2 56902 väessä sen aiheuttama absorptio kasvaa suhteellisesti hitaammin, eli pitoisuuden funktiona piirretty absorptiokäyrä tulee yläpäässä loivemmaksi, aiheuttaa pieni lisäabsorptio suuren virheen. Ympäristön referenssisäteeseen aiheuttaman vaimennuksen aiheuttama vahvistuksen muutos korjaa tätä vain vähän.
Keksinnön tarkoituksena on parantaa mainituntyyppistä kaasuanalysaat-toria siten, että edellä esitettyä virhevaikutusta voidaan huomattavasti pienentää.
Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisesti siten, että referens-sikammion kautta kulkevan valonsäteen kulkutielle on asetettu vai-mennuslevy, jonka vaimennus käytetyllä aallonpituusalueella on riittävän suuri aiheuttamaan vahvistuksensäätöpiirin toimintapisteen siirtymisen siten, että linearisointivahvistin toimii abosrptiokäy-rän loivaa osaa vastaavalla alueella.
CC^-analysaattoreissa normaalisti kyseeseen tulevilla mittausalueilla on edullista, että vaimennuslevyn vaimennus on suuruusluokkaa 8 %.
Seuraavassa keksinnön erästä suoritusesimerkkiä selostetaan lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista kaasuanalysaattoria osaksi lohko-kaaviona ja osaksi rakenteellisena leikkauskuvantona.
Kuvio 2 esittää infrapunasäteilyn absorptiokäyrää CO2-pitoisuuden funktiona.
Runkolevyyn 1 kiinnitetty moottori 2 pyörittää chopperilevyä 3, jossa on reikärivi 5 mittasäteen 7 katkomiseksi ja reikärivi 6 referenssi-säteen 8 katkomiseksi siten, että säteet 7 ja 8 vuorottelevat. Säteet 7 ja 8 lähetetään infrapunavalonlähteellä 9 ja mittasäde 7 kulkee mit-takammion 10 läpi ja referenssisäde 8 referenssikammion 11 läpi. Tässä esimerkkitapauksessa laitetta selostetaan C02~analysaattorina. Mit-takammion 10 läpi johdetaan kaasua, jonka C02~pitoisuutta mitataan. Referenssikammioon 11 on suljettu kaasua, josta CO2 on imetty pois. Suodattimena 12 jätetään säteilystä jäljelle vain se aallonpituusalue, jolla C02:n absorptio on voimakkain. Sen jälkeen kun mitta- ja 3 56902 referenssisäde 7 ja 8 ovat saapuneet peräkkäin detektorille 14, seuraa pimeä jakso, jota käytetään myöhemmin selostettavaan automaattiseen vahvistuksensäätöön pitämällä pimeän signaalin ja referenssikam-mion 11 antaman signaalin 8 erotus vakiona. Detektorilta 14 täten muodostettu kolmiosainen signaali (mittasignaali, referenssisignaali ja pimeä signaali) johdetaan esivahvistimen 15 kautta AC-vahvistimel-le 16, jonka toimintapistettä ohjataan automaattisella vahvistuksen-säätöpiirillä 22.
Jotta mainitut kolme signaalia (mitta-, referenssi- ja pimeä signaali) voidaan tunnistaa ja erottaa toisistaan, on chopperilevyyn 3 tehty kolme tahdistusreikäriviä 4, joiden läpi lähetetään LED-yksiköllä 17 tahdistusvalopulssit, jotka vastaanotetaan valon vastaanotin- ja tah-distussignaalin lähetinyksikössä 18. Reikien 4 sijainti choppejrile-vyssä 3 on valittu siten, että signaali A osuu detektorin 14 vastaanottaman mittasignaalin kohdalle, signaali B osuu referenssisignaalin kohdalle ja signaali C osuu pimeän signaalin kohdalle. Näiden tahdis-tussignaalien A, B ja C avulla ajoituksenohjausyksikkö 19 ohjaa synkronointi- ja mittauserosignaalin muodostusyksikköä 20. Yksikön 20 tehtävänä on muodostaa yksiköltä 16 tulevan signaalin kolmen eri vaiheen väliset analogia- ja erosignaalit. Ensinnäkin siinä synnytetään referenssijännite mittaamalla referenssisignaalin ja pimeäsignaalin erotus. Tätä erojännitettä tunnustellaan automaattisella vahvistuksen-säätöpiirillä 22 sen pitämiseksi ennalta määrätyssä vakioarvossa. Säätöpiiri 22 ohjaa AC-vahvistinta 16 mainitun ennalta määrätyn referenssi jännitteen ylläpitämiseksi.
Toiseksi yksikössä 20 muodostetaan varsinainen mittasignaali. Tämä signaali saadaan mittakammion 10 läpi saadun signaalin ja referenssikam-mion 11 läpi saadun signaalin välisenä erotuksena. Tämä analoginen erosignaali johdetaan DC-vahvistimelle 23 ja sieltä edelleen linearisointi- ja mittapiirien 24 kautta näyttölaitteeseen 25, josta C02-pi-toisuus voidaan lukea. Piirissä 24 suoritettavan linearisoinnin tarkoituksena on kompensoida kuviossa 2 näkyvä absorption epälineaarinen riippuvuus mittakammiossa 10 olevan C02:n pitoisuudesta.
Edellä selostettu analysaattorin rakenne- ja toimintaperiaate ovat ennestään tunnetut. Mittasäde 7 joutuu pakostakin kulkemaan osan matkasta ympäristökaasussa. Tällöin kuviossa 2 näkyvä absorption epälineaarinen riippuvuus C02~pitoisuudesta aiheuttaa sen, että ympäristön C02~pitoisuuden vaihtelut aiheuttavat jo suhteellisen pienellä pitoi- 4 56902 suudella lisäabsorption, joka käyrän loivalla osalla on riittävän suuri aiheuttamaan huomattavan virheen mitattavaan pitoisuuteen.
Keksinnössä tätä virhettä on onnistuttu huomattavassa määrin kompensoimaan sijoittamalla referenssikammion 11 eteen vaimennuslevy 13, jonka vaimennus suodattimen 12 valitsemalla aallonpituusalueella on riittävän suuri aiheuttamaan sen, että automaattinen vahvistuksen-säätöpiiri 22 siirtää AC-vahvistimen 16 toimintapisteen kuviossa 2 näkyvän käyrän loivalle osalle. Kuten kuviossa 2 voidaan nähdä, on CC^-analysaattorissa vaimennuslevyn sopiva absorptio esim. noin 8 %. Tällöin ympäristön aiheuttama lisävaimennus on myös referenssitasolla riittävä saamaan aikaan sellainen vahvistuksenmuutos, joka kompensoi olennaisen osan siitä häiriövaimennuksesta, jonka ympäristö aiheuttaa mittasäteeseen.
Tätä kompensointivaikutusta havainnollistetaan seuraavien koe-esimerk-kien avulla. Molemmissa suoritetuissa kokeissa ympäristön C02~pitoi-suus oli ensin 0,0 ja sitten 0,3 tilavuusprosenttia. Valonsäteen ympäristössä kulkema matka oli 4 mm ja mittauskammiossa kulkema matka 4 mm. Mitattavan kaasun pitoisuus oli molemmissa tapauksissa 8 tilavuusprosenttia C02:ta.
1. Ilman vaimennuslevyä
Ympäristön Mittakanmion Ympäristön Ref .kammion Mittakanmion Vastaa Kokonais-pit. % 002 vaimennus vaimennus kokonais- kokonais- 002% virhe vaimennus vaimennus OC>2 % 0 9,2 0 0 9,2 8 0 0,3 9,2 0,5 0,5 9,65 9,2 1,2 2. Vaimennuslevyn kanssa Vaimennuslevyn absorptio on 8 %
Ymp.pit. Mittak. Υϊηρ. Vaimennus- Ref .kammion Mittak. Vastaa Virhe % OC>2 vaim % Vaim.% levy % kokon.vaim. kokon. C02 % 002 % vaim.
0 9,2 0 8 8,0 9,2 8 0 0,3 9,2 0,5 8 8,46 9,65 8,2 0,2 5 66902
Edellä olevasta voidaan todeta, että käyttämällä keksinnön mukaista vaimennuslevyä 13 on yksinkertaisella ja halvalla tavalla onnistuttu olennaisesti parantamaan analysaattorin mittaustarkkuutta siirtämällä referenssitasoa siten, että analysaattorin toiminta siirtyy absorptio-käyrän loivalle osalle, jolloin ympäristön lisäabsorption vaikutus referenssisignaalissa saa aikaan riittävän vahvistuksen muutoksen, jotta ympäristön mittasäteeseen aiheuttama lisävaimennus tulee olennaisesti kompensoiduksi.
Vaikka keksintöä on edellä selostettu CC^-analysaattorin yhteydessä on selvää, että se soveltuu kaikenlaisiin kaasuanalysaattoreihin.
Mm. happianalysaattorissa keksintöä on kokeiltu ja sen on havaittu myös siinä eliminoivan huomattavassa määrin ympäristön häiriövaikutusta.

Claims (3)

56902 6
1. Kaasuanalysaattori, erityisesti CC^-analysaattori, jossa on mittauskairanio (10) tutkittavaa kaasua varten, referenssikammio (11), josta mitattava kaasu on imetty pois, valonlähde (9) sekä chopperilevy (3), joka katkoo valonsädettä (7, 8) siten, että se kulkee vuoroin mittaus- ja referenssikammioiden läpi ja että välillä on jakso, jolloin valo ei pääse lainkaan läpi, detektori (14), vahvistinketju (15, 16, 23, 24), sekä automaattinen vah-vistuksensäätö (22), joka pitää pimeän signaalin ja referenssi-kammion (11) antaman signaalin erotuksen vakiona, tunnettu siitä, että referenssikammion (11) kautta kulkevan valonsäteen (8) kulkutielle on asetettu vaimennuslevy (13) , jonka vaimennus käytetyllä aallonpituusalueella on riittävän suuri aiheuttamaan vahvistuksensäätöpiirin (22, 16) toimintapisteen siirtymisen siten, että linearisointivahvistin (24) toimii absorptiokäyrän (Fig 2) loivaa osaa vastaavalla alueella.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen CC^-analysaattori, tunnet- t u siitä, että vaimennuslevyn (13) vaimennus on suuruusluokkaa 8 %.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kaasuanalysaattori, tunnettu siitä, että vaimennuslevy (13) on sijoitettu referenssikammion (11) ja chopperilevyn (3) väliin.
FI782692A 1978-09-01 1978-09-01 Gasanalysator FI56902C (fi)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI782692A FI56902C (fi) 1978-09-01 1978-09-01 Gasanalysator
FR7921949A FR2435030A1 (fr) 1978-09-01 1979-08-31 Analyseur de gaz avec element d'attenuation
US06/071,564 US4266131A (en) 1978-09-01 1979-08-31 Gas analyzer
GB7930187A GB2031146B (en) 1978-09-01 1979-08-31 Gasanalyzer
NL7906551A NL7906551A (nl) 1978-09-01 1979-08-31 Gasanalyse-inrichting.
SE7907265A SE440407B (sv) 1978-09-01 1979-08-31 Gasanalysator
JP11233779A JPS5554432A (en) 1978-09-01 1979-09-01 Gas analyzer
DE19792935509 DE2935509A1 (de) 1978-09-01 1979-09-03 Gasanalysegeraet

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI782692A FI56902C (fi) 1978-09-01 1978-09-01 Gasanalysator
FI782692 1978-09-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI56902B FI56902B (fi) 1979-12-31
FI56902C true FI56902C (fi) 1980-04-10

Family

ID=8511976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI782692A FI56902C (fi) 1978-09-01 1978-09-01 Gasanalysator

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4266131A (fi)
JP (1) JPS5554432A (fi)
DE (1) DE2935509A1 (fi)
FI (1) FI56902C (fi)
FR (1) FR2435030A1 (fi)
GB (1) GB2031146B (fi)
NL (1) NL7906551A (fi)
SE (1) SE440407B (fi)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4370553A (en) * 1980-07-02 1983-01-25 Sensors, Inc. Contaminated sample gas analyzer and gas cell therefor
US4413427A (en) * 1981-07-29 1983-11-08 Aer Corporation Fuel control system for dryer
US4499377A (en) * 1982-09-29 1985-02-12 Acme Engineering Products Ltd. Detection and control system based on ambient air quality
FI67625C (fi) * 1983-04-06 1985-04-10 Instrumentarium Oy Foerfarande foer eliminering av maetningsfel vid fotometeranalys
JPH0432601Y2 (fi) * 1985-12-20 1992-08-05
DE3627232C2 (de) * 1986-08-11 1995-11-16 Leybold Ag Fotometer
US4817013A (en) * 1986-10-17 1989-03-28 Nellcor, Inc. Multichannel gas analyzer and method of use
US4907166A (en) * 1986-10-17 1990-03-06 Nellcor, Inc. Multichannel gas analyzer and method of use
US5510269A (en) * 1992-11-20 1996-04-23 Sensors, Inc. Infrared method and apparatus for measuring gas concentration including electronic calibration
DE4342246C2 (de) * 1993-12-10 1997-03-20 Karl Stefan Riener Charakteristische Absorption
US5464983A (en) * 1994-04-05 1995-11-07 Industrial Scientific Corporation Method and apparatus for determining the concentration of a gas
US5870185A (en) * 1996-10-21 1999-02-09 C.F.C. Technology, Inc. Apparatus and method for fluid analysis
US5925831A (en) 1997-10-18 1999-07-20 Cardiopulmonary Technologies, Inc. Respiratory air flow sensor
US6809807B1 (en) 1999-03-09 2004-10-26 Integ, Inc. Body fluid analyte measurement
US7321424B2 (en) * 2004-08-05 2008-01-22 Acton Research Corp. Self-referencing instrument and method thereof for measuring electromagnetic properties
US11204378B2 (en) * 2019-12-30 2021-12-21 Texas Instruments Incorporated Background suppression for MM-wave spectroscopy
US11652455B2 (en) * 2021-02-11 2023-05-16 Cirrus Logic, Inc. Chop tone management for a current sensor or a voltage sensor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3116413A (en) * 1959-07-04 1963-12-31 Hartmann & Braun Ag Apparatus for the analysis of gas mixtures by absorption of radiation
US3193676A (en) * 1961-12-15 1965-07-06 Parsons & Co Sir Howard G Infra-red gas analysers
US3560736A (en) * 1968-10-09 1971-02-02 Mine Safety Appliances Co Non-dispersive infrared gas analyzer with unbalanced operation
US3790797A (en) * 1971-09-07 1974-02-05 S Sternberg Method and system for the infrared analysis of gases
US4008394A (en) * 1973-06-28 1977-02-15 Sensors, Inc. Gas analyzing
US4087690A (en) * 1976-06-22 1978-05-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Spurious radiation compensation in infrared analyzers
GB1560613A (en) * 1977-03-24 1980-02-06 Yokogawa Electric Works Ltd Infrared gas analyzer

Also Published As

Publication number Publication date
FR2435030A1 (fr) 1980-03-28
GB2031146A (en) 1980-04-16
DE2935509A1 (de) 1980-03-13
US4266131A (en) 1981-05-05
JPS5554432A (en) 1980-04-21
NL7906551A (nl) 1980-03-04
FR2435030B1 (fi) 1984-06-29
GB2031146B (en) 1983-01-06
SE440407B (sv) 1985-07-29
SE7907265L (sv) 1980-03-02
FI56902B (fi) 1979-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI56902C (fi) Gasanalysator
US6157033A (en) Leak detection system
US6107631A (en) Self-calibration approach for tunable laser spectral absorption sensors
KR101454007B1 (ko) 누출 검출 시스템 및 방법
EP0283289A3 (en) Excitation and detection apparatus for remote sensor connected by optical fiber
Lamers et al. Ultracentrifuge studies with absorption optics: 3. A split-beam photoelectric, scanning absorption system
DK1549932T3 (da) Fremgangsmåde og apparat til gasdetektering
KR850001585A (ko) 연기 탐지장치
US20130005047A1 (en) Luminescence lifetime based analyte sensing instruments and calibration technique
EP0383912A4 (en) Method and apparatus for optically measuring concentration of material
US4425503A (en) Method for detecting the presence of a gas in an atmosphere
US3675019A (en) Apparatus for measuring the amount of a substance that is associated with a base material
WO2013188914A1 (en) Sensitive rapid response optical sensor and method
ATE323280T1 (de) Analysegerät
FI954632A (fi) T¦rmäyslevenemän korjaus kaasujen ei-dispersiivisessä absorptiomittauksessa
FI893789A0 (fi) Määritysmenetelmä ja materiaalisarja nesteessä olevan entsyymin määrittämiseksi
AU1898802A (en) Device and method for optically measuring the concentration of a substance
NO772253L (no) Innretning til plassering av en kuvette i et optisk analyseapparat
US4737652A (en) Method for the periodic determination of a quantity to be measured, using a reference signal
WO1997043609A1 (en) An environmentally insensitive optical sensor with improved noise cancellation
US6960770B2 (en) Method and device for determining any fluid mixture composition and for measuring material quantity
GB2024417A (en) Non-dispersive infrared gas analyser
KR880006665A (ko) 정보기록 및 판독장치
JPS5630724A (en) Inspecting device of substrate surface
JPS58103646A (ja) 放射測定の較正のための方法および装置

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired
MA Patent expired

Owner name: INSTRUMENTARIUM OY