DE2827345A1

DE2827345A1 - Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator

Info

Publication number: DE2827345A1
Application number: DE19782827345
Authority: DE
Inventors: Udo Ing Grad Deptolla; Walter Ing Grad Fabinski
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1978-06-22
Filing date: 1978-06-22
Publication date: 1980-01-10
Also published as: JPS552998A; GB2024417A; FR2434385A1; NL7904593A

Description

Die Erfindung betrifft einen riichtdispersiven Infrarot-Gasanalysator wie er im Oberbegriff des Patentanspruchs ^Λ definiert und beispielsweise in der deutschen Patentschrift 730 478 beschrieben ist.

Befinden sich in dem zu analysierenden Probengasgemisch Gaskomponenten welche die Absorptionsbanden der zu messenden Gaskomponente überlappen, so können insbesondere bei sehr geringen Meßgaskonzentrationen erhebliche Meßfehler auftreten. Es sind deshalb schon zahlreiche Vorschläge gemacht worden, mit dem Ziel diese als Querempfindlichkeit bezeichnete Eigenschaft des Analysators möglichst weitgehend zu beseitigen. So ist in der D.^-Os'25 32. 165 auf Seite 6, zweiter Absatz ' erwähnt, daß dazu Interferenzfiltersche. '>en benutzt werden können. Um damit eine gute Wirkung zu erzielen, muß ··· aktisch. alle Strahlung im Bereich der Überlappung durch das filter von der Strahlungsempfangsei-iiricrvang ferngehalten worden. Dadurch geht aber viel Strahlungsenergie für den MeßVorgang verloren. Außerdem hat sich herausgestellt, daß es praktisch kaum möglich ist jeweils ein en~rbrechendes Filter vorzusehen, bzw. ausfindig zu machen, 'as eine optimale Wirkung gewährleistet.

Ferner kann bei fotometrischen Zweistrahlgasami , aε Loren (US-PS 27 61 067) die yuerempfindiichkei t durch Verwendung von Strahlenbündeln unterschiedlicher Woller'änge in Ver-

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bindung mit unterschiedlich langen, in den Strahlenwe^en anfvordneten und mit dem Probengas beschickten Küvetten, verringert werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung einen nichtdispersiven Iiifrarot-Gasanalysator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, so auszubilden daß er eine besonders geringe Querempfindlichkeit aufweist, bzw. die Querempfindlichkeit praktisch bis auf den Wert "Null" abgeglichen werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Mittel gelöst. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes nach Anspruch 1. Dabei wird unter anderem die Eigenschaft von Interferenzfiltern ausgenutzt, daß die spektrale Durchlässigkeit sich mit der Winkelstellung zur Strahlenrichtung ändert.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysators nach der Erfindung, das im folgenden erläutert wird.

Der Analysator weist eine Infrarot-Strahlungsquelle 1 auf, deren Strahlung durch eine Leitvorrichtung 2 einem Strahlenweg I, dem Meßstrahlenweg und einem Strahlenweg II, dem Vergleichsstrahlenweg zugeführt ist. Die beiden St Taillenbund el werden durch eine rotierende Blendenscheibe 3 abwechselnd unterbrochen. Das zu analysierende Gasgemisch durchströmt

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in den Strahlenwegen angeordnete unterschiedlich lange Küvetten 4 und 5> wobei sich die längere Küvette im Meßstrahlenweg befindet. Eine weitere Küvette 6 im Vergleichsstrahlenweg, die mit einem die Infrarotstrahlung nicht absorbierenden Gas gefüllt ist, dient lediglich dazu,in beiden Strahlenwegen bezüglich der Küvettenlängen symmetrische Verhältnisse herzustellen.

Die aus den Küvetten austretenden periodisch unterbrochenen Strahlenbündel gelangen in Absorptionskammern 7 und 8 einer mit der zu messenden Gaskomponente gefüllten Differenzdruckmeßeinrichtung 9· Die entstehenden, mit Hilfe eines Membrankondensatörs 10 ,ermittelten Druckdifferenzen zwischen den Absorptionskammern sind ein Maß für den Anteil der im Probengas zu bestimmenden Gaskomponente.

Zwischen der !Cuvette 4- im Meßstra^ienweg und der Absorptionskammer 7 cLer Differenzdruckmeßeinrichtung ist ein Interferenzfilter 11 angeordnet, das wie durch Pfeile angedeutet, über den Querschnitt des Strahlenbünde ·. verschiebbar unc/oder kippbar ist. Eine Blende 12 im Yo-j-j.eich^strahlenweg ermöglicht den exakten Nullabgleich für den Fall, daß das Proben gas die Gaskomponente nicht enthält.

Die Bandbreite des Interferenzfilters ist so gewählt, daß eine Absorptionskante im Überlappungsbereich der Absorptionsbande

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der Gaskoinponente und der Absorptionsban.de des stöivnden Gasbestandteiles bzw- der störenden Gasbestandteile liegt und die volle Durchlässigkeit im übrigen Absorptionsbereich de*· Gaskomponente gegeben ist. Damit; wird der Einfluß der störenden Begleitgase auf das Meßergebnis bereits erheblich verringert. Eine weitere besonders starke Unterdrückung wird durch die St rahlungs ab sorption des Probengases in der Küvette·; I hervorgerufen, deren günstigste Länge durch einen Versuch zu ermitteln ist. Schließlich kann es sich zur Erzielung eines Optimums an Wirkung als zweckmäßig erweisen, das Interferenzfilter 11 nicht, über den gesamten Querschnitt dei; öt rvjMlonbündels einzuführen und es auch gegenüber dex· Strahlungseinrichtung zu kippen.

Mit dem erfindungsgemäßen Analysator ergab sich bspw. bei der Messung von Hexan im Automobilgas, Meßbereich 300 ppm, bei einem Anteil von 15 % COp, nur eine Anzeigeänderung entsprechend 1 ppm Hexan. Praktisch unbeeinflußt blieb die Anzeige bei einem Anteil von 10 % CO und einem Wasserdampfante.il entsprechend einer Sättigung bei. 20 C. Die Länge der Küvette M betrug 190 mm, die der Küvette 5 0,2 mm.

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Leerseite

Claims

Hartmann &. .Braun bOOO .Frankfurt (Main), KlΟυ.'/M

Aktiengesellschaft Graf straße 97 l.o/Hi.

"Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator"

Patentansprüche:

1y Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator, mit einem Meßstrahlenweg, in dem sich eine mit dem Probengas beschickte und einem Vergleichsstrahlenweg in dem sich eine mit einem Vergleichsgas beschickte Küvette (Meß- bzw. Vergleichsküvette) befindet, mit einer Modulationsvorrichtung für beide Strahlenbündel und einer die Absorptions-

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eigenschaften der zu messenden Gaskomponente aufweisenden Strahlungsempfangseinrichtung, wobei als Maß für die Konzentration der zu messenden Gas komponente die -Differenz der den beiden Strahlenbündeln entsprechenden Signalamplituden der Strahlungsempfangseinrichtung gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung des Störeinflußes von Gaskomponenten, deren Absorptionsbanden die Absorptionsbanden der Meßkomponente überlappen, im Ver-^leichsstrahlenweg anstelle der Verg?eichsküvette eine mit dem Probengas beschickte Küvette von geringerer Länge als die Meßküvette angeordnet ist und im Meßstrahlenweg sich ein Interferenzfilter befindet, mit einer Absorption.ska.ute im Überlappungsbereich und seiner Durchlässigkeit im übrigen Absorptionsbereich der Meßkomponente.
2. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter so angeord" -K ist, daß es nur einen Teil des Stra' enbündels beeinflußt.

3- Gasanalysator na h Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter gekippt ist.

U. Gasanalysafcor nach einem der Ansprüche ^Λ. bis <<, d.'u'u P'-h gekennze . ebne!., daß das Ver-hüiln::: Λ**, ν KüvcLLen! ΐη^ί.'π i/^r> bis 1/1000 beträgt.

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Gasanalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß sich im Verglexchsstrahlenweg eine weitere mit strahlungsinertem Gas gefüllte Küvette 6 solcher Länge befindet, daß beide Küvetten ( 5 und 6) den gleichen Raum einnehmen wie die Meßküvette 4.

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