DE3100082A1

DE3100082A1 - Vorrichtung und verfahren zum messen bestimmter eigenschaften von gaspartikeln

Info

Publication number: DE3100082A1
Application number: DE19813100082
Authority: DE
Inventors: Mark S. 95051 Santa Clara Calif. Zetter
Original assignee: Measurex Corp
Current assignee: Honeywell Measurex Corp
Priority date: 1980-01-09
Filing date: 1981-01-03
Publication date: 1981-12-24
Also published as: JPS56104236A; GB2066947B; GB2066947A; DE3100082C2; SE8100053L

Description

PIP L.-ING. J. RICHTER \,IPL.- ING. F. WERDERMANN S-

ΡΑΊ t NiAK Vv' ALlE

ZÜGEL. VERTRETE« ΒΕ,Μ EPA ■ PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO ■ MANDAT AlfcES ASSEtS PRt's LOCB

2000 HAMBURG NEUER WALL

S- (O 4O) 34 OO 45/34 OO

TELEGRAMME: INVENTIUS HAMBURG

TELEX 2ie3 551 INTU D

2. 1.

UNSER ZE

_iCHEMOusfiiE K. 32 8O-I-8O501

V/dm/ le

PATENTANMELDUNG

PRIORITÄT:

9. Januar 1980 (entspr. U.S. Serial No. 110 596)

BEZEICHNUNG Vorrichtung und Verfahren zum Messen bestimmter Eigenschaften von Gaspartikeln.

ANMELDER: MEASUREX CORPORATION One Results Way Cupertino, Kalif. 95014 V.St.A.

ERFINDER: Mark S. Zetter 2746 Glorietta Circle Santa Clara, Kalif. 95051 V.St.A.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen bestimmter Eigenschaften von Gaspartikeln, insbesondere auch zum !"essen der Gasrcenge, sie besieht sich ferner auf eine Vorrichtung zum Standadisieren oder Eichen einer solchen Gasmessvorrichtung. Bei den hier zur Rede stehenden Gasen handelt es sich hauptsächlich um Verbrennungsabgase, die durch Schornsteine abgegeben werden.

Gasmessvorrichtungen zum Überwachen der Abgase aus einem Schornstein sind bereits bekannt, vgl. z.B. das U.S. Patent ¹I O76 425 oder das brit. Patent 1 327 377· üblicherweise arbeiten diese Vorrichtungen unter rauhen Umgebungsbedingungen und an Stellen, die nicht ohne weiteres leicht zugänglich sind. Einige der dadurch verursachten Probleme sind das Beschlagen von Lampen, Drifterscheinungen bei elektronischen Einrichtungen und Schmutzablagerung am .Fenster. Um wirksam arbeiten zu können, sollten Vorrichtungen der zur Rede stehenden Art mit in ihnen selbst enthaltenen Standadisierungs- oder Eichmöglichkeiten versehen sein.

Eine bekannte Eichvorrichtung ist in dem U.S. Patent 3 836 237 beschrieben..Darin wird u.a. die Verwendung von Luftvorhängen, d.h. vorhangartigen Luftströmungen zur Reinhaltung von Fenstern empfohlen. Es ist jedoch festzustellen, dass trotz der praktischen Verwendung solcher Luftvorhänge sich Schmutz auf dem Fenster niederschlägt und bei einem Standadisierungs- oder Eich-

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Vorgang in Betracht gezogen werden muss. Die U.S. Patente 3 838 925 und h O76 425 schlagen die Verwendung alternativer optischer Wege zur Korrektur von Lampen-alterung (Beschlagen) und elektronischen Drifterscheinungen vor, jedoch keine Möglichkeit zur Korrektur anderer Fehlerursachen v:ie Schmutz auf Fensterscheiben.

In den U.S. Patentanmeldungen Serial No. 919 412 und 919 237 werden Eichvorrichtungen für Gasmessgeräte vorgeschlagen. Hierbei handelt es sich um Gehäuse mit Öffnungen und Einrichtungen zu deren Schliessung und zum Abführen von Gas aus den Gehäusen. Im übrigen ist das Gas körperlich eingeschlossen. Dies sind umständliche Zusatzeinrichtungen zu dem Gerät. Die U.S. Patentanmeldung Serial No. 8 865 behandelt noch eine andere Eichvorrichtung für Gasmessgeräte.

Eine Vorrichtung gemäss der Erfindung zum Messen ausgewählter Eigenschaften von Gaspartikeln weist folgende Merkmale auf: Eine Strahlungsquelle zum Emittieren eines gebündelten Strahls einer Energiestrahlung mit einer Frequenz, die von dem Gas absorbiert wird, und einen Detektor zum Messen der Strahlung. Der Strahl ist so ausgerichtet, dass er die in einer Meßstrecke zwischen Strahlungsquelle und Detektor befindlichen Gaspartikel trifft, entlang der Meßstrecke verläuft und auf den Detektor auftrifft. Es ist eine Einrichtung zum Einstellen der Länge der Meßstrecke längs des von der Strahlungsquelle ausgehenden gebündelten Strahls vorgesehen, und ferner eine

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hechenvorrichtung, die dazu dient, die ."enge des Gases aufgrund der Länge der Meßstrecke und der Menge der gemessenen Strahlung zu ermitteln.

Ein Verfahren zur Benutzung eines solchen Gasmessgeräts besteht darin, dass ein gebündelter Strahl der Energiestrahlung bei Vorhandensein von Gas in der Heßstrecke emittiert wird, wobei die Menge der von dem Detektor empfangenen Strahlung
gemessen wird; dann wird die Länge der Heßstrecke verstellt und die Menge der von dem Detektor nach der Verstellung der Länge der Meßstrecke empfangenen Strahlung festgestellt.
Schliesslich wird die Menge der Gaspartikel aufgrund der
Menge der gemessenen Strahlung, der Menge der festgestellten Strahlung und des Langenunterschieds, um den die Meßstrecke verstellt worden ist, ermittelt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der Gasmessvorrichtung
gemäss der Erfindung,

Fig.la einen Teil von Fig. 1 mit der Arbeitsweise
der Vorrichtung zum Verstellen der Länge
der Meßstrecke,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Gasinessvprrichtung gemäss der Erfindung,

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Fig.2a einen Teil vcn Fig. 2 nach Verstellung

der Länge der I-ießstrecke, Fig. 3 eine bildliche Ansicht zur Erläuterung der Anwendung einer Vorrichtung ger.äss der Erfindung, an einem Schornstein zur

Überwachung, von Verbrennungsabgas und Fig. ¹J ein Kurvenbild des Absorptionsspektrums für ein typisches Gas als Punktion der Frequenz.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung 10 gemäss der Erfindung umfasst eine erste gehäuseartige Umhüllung und eine zweite Umhüllung I¹J. Die inesstechnisch zu erfassenden Gaspartikel 16, die stark vergrössert angedeutet sind, befinden sich im Bereich einer Meßstrecke, deren Länge mit "a" bezeichnet ist, zwischen der ersten Umhüllung 12 und der zweiten Umhüllung 1*1. Die erste Umhüllung 12 auf der einen Seite der Gaspartikel 16 enthält eine Strahlungsquelle 18 zum Aussenden eines gebündelten Strahls 20 einer Energiestrahlung, der als strxchpunktierte Linie angedeutet ist, bei einer Frequenz, die von den Gaspartikeln 16 absorbierbar ist und von dem Detektor 22, der sich in der zweiten Umhüllung lH befindet, festgestellt wird.

Der Strahl 20 ist so gerichtet, dass er auf die Gaspartikel 16, wenn sie die Keßstrecke passieren, auf den Detektor 22 auftrifft. Die Vorrichtung 10 weist ferner einen ersten Hohlkörper 2¹J auf, der an der ersten Umhüllung 12 angebracht ist. Der erste

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Hohlkörper 2k ist im wesentlichen rohrförmig gestaltet und umfasst einen Teil des Strahls 20. Ein zweiter, ebenfalls rohrförmiger Kohlkörper 26 umfasst einen zweiten Teil des Strahls 20. Der zweite Hohlkörper 26 ist innerhalb des ersten Hohlkörpers 2k gelagert und in Längsrichtung der Meßstrecke verschiebbar. Der zweite Hohlkörper 26 kann durch einen ersten Motor 28 in der Ausdehnungsrichtung der Keßstrecke auf Radsätzen 30 bewegt werden. Ein weiterer, ebenfalls rohrförmiger Hohlkörper 32 umfasst einen dritten Abschnitt des Strahls 20. Der dritte Hohlkörper 32 ist an der zweiten Umhüllung Ik angebracht. Ein vierter rohrförmiger Hohlkörper 3** umfasst einen vierten Teil des Strahls 20, ist innerhalb des dritten Hohlkörpers 32 angeordnet und ebenfalls längs der Ausdehnung der Meßstrecke durch einen Motor 36 und Radsätze 38 bewegbar. Ein Gebläse ¹IO dient zur Einführung nicht-verschmutzten Gases in den ersten Hohlkörper 2k, um den Eintritt von Gaspartikeln l6 in den ersten Hohlkörper 2k und die erste Umhüllung 12 zu verhindern. Der Zweck des ersten Gebläses HO besteht darin, die Strahlungsquelle und die dazugehörigen elektronischen Einrichtungen von Staub und anderen Fremdstoffen freizuhalten. In gleicher Weise dient ein zweites Gebläse 42 zum Einblasen nicht-verschmutzten Gases in den dritten Hohlkörper 32, um das Eintreten von Gaspartikeln l6 in den dritten Hohlkörper 32 und die zvjeite Umhüllung Ik zu verhindern. An dem zweiten Hohlkörper 26 ist ein Fenster kk angebracht, das zur Verhinderung des Eintritts von Gaspartikeln l6 in den zweiten Hohl-

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körper 26 und die erste Umhüllung 12 dient. In Gleicher Weise dient ein zweites an dem vierten Hohlkörper 3¹^ angebrachtes Fenster ^6 dazu, den Eintritt von Gaspartikeln l6 in den vierten Hohlkörper 3¹I und die zv;eite Umhüllung I^ zu verhindern. Die Funktion und Arbeitsweise des ersten Kohlkörpers 2h, des zweiten Kohlkörpers 26, des ersten Fensters ^¹I, des ersten Gebläses ¹IO, des ersten I-iotors 2δ und des ersten Radsatzes 30 sind die gleichen wie die der entsprechenden an der zweiten Umhüllung lh angebrachten Bauelemente, nämlich des dritten Hohlkörpers 32, des vierten Hohlkörpers 3Ί, des zweiten Fensterglases ^6, des zweiten Gebläses h2 _s des zweiten Motors J>6 und des zweiten Radsatzes 48.

In Fig. la ist ein Teil der Vorrichtung 10 während seines Betriebs gezeigt, wobei die Länge der Meßstrecke verstellt worden ist. Die Meßstrecke gemäss Fig. la ist von der Länge "a" auf die Länge "b" verkürzt worden. Beim Betrieb der Vorrichtung 10, wie in Fig. la gezeigt, sind der zweite Hohlkörper 26 und der vierte Hohlkörper J>k näher zusammengerückt, so dass die Länge der Meßstrecke, in der sich Gaspartikel 16 befinden, verkleinert ist. Dies geschieht durch Einschalten des ersten Motors 28 und des zweiten Motors 36 und Gegeneinanderfahren der Hohlkörper 26 und 3Ί.

In Fig. 2 ist eine etwas andere Ausführungsform 110 der Vor-' richtung gezeigt. Die Vorrichtung 110 weist eine erste Hülle und eine zweite Hülle H¹I auf. In der ersten Hülle 112 ist eine

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Strahlungsquelle 118 angeordnet, in der zweiten Umhüllung H¹I ein Detektor 122. Die durch die Kessung zu erfassenden Gaspartikel l6, die stark übertrieben vergrössert dargestellt sind, befinden sich in der !'.erstrecke', deren Länge mit "a" bezeichnet ist, zwischen der ersten Hülle 112 und der zweiten Hülle H¹I. Die Strahlungsquelle 118 vermag einen gebündelten Strahl einer Strahlung 20 zu emittieren, der als strichpunktierte Linie dargestellt ist, und zwar bei einer Frequenz, die durch die Gaspartikel 16 absorbiert und durch den Detektor in der zweiten Hülle H¹I festgestellt wird. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Hohlkörper 12¹I in Form eines Hohlzylinders oder Rohrstücks, der einen zweiten Abschnitt des Strahls 120 umschliesst. Der zweite Hohlkörper 126 ist mit dem ersten Motor 128 und dem Rädersatz IJO verbunden. Ein erstes Glasfenster I¹I¹I deckt den ersten Hohlkörper 12¹I ab und verhindert die Gaspartikel 16 am Eindringen in die erste Hülle 112. Nahe der zweiten Hülle H¹I befindet sich der dritte Hohlkörper 132. Der dritte Hohlkörper hat im wesentlichen rohrförmige Gestalt und umschliesst einen dritten Abschnitt des Strahls 120. Ein dritter, gleichfalls hohlzylindrischer Hohlkörper 13¹I umschliesst einen vierten Abschnitt des Strahls 120. Der vierte Hohlkörper 13¹I ist an der zweiten Hülle H¹I angebracht. Der dritte Hohlkörper 132 ist längs der Meßstrecke durch den zweiten Motor auf dem zweiten Rädersatz 138 verschiebbar oder verfahrbar. Ein zweites Glasfenster I¹Io ist als Abschluss des offenen Endes des dritten Hohlkörpers 132 vorgesehen und verhindert die Gas-

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partikel l6 am Eintritt in die zweite Hülle

Fig. 2a veranschaulicht die Arbeitsweise der Vorrichtung 20, wobei der erste Hohlkörper 12*1 und der zi-.'eite Hohlkörper 132 aufeinander zu bewegt werden, um die Länge der Meßstrecke, in der sich die Gaspartikel 16 befinden, zu verkürzen. Die Vorrichtung 110 nach Fig. 2 hat weitgehend dieselbe Arbeitsweise wie die Vorrichtung 10 von Fig. 1, abgesehen davon, dass die Verstellung der Länge der Keßstrecke durch Bewegung des zweiten Hohlkörpers 26 und des vierten Hohlkörpers 34 sich gegenüber dem ersten Hohlkörper 24 bzw. dem dritten Hohlkörper 32 bewegen, wogegen in Fig. 2 die Verstellung der Meßstreckenlänge durch die Relativbewegung des ersten Hohlkörpers 12¹I gegenüber dem zweiten Hohlkörper 126 und die Relativbewegung des dritten Hohlkörpers 132 gegenüber dem vierten Hohlkörper 13¹I erfolgt. Ausserdem kann sowohl bei der Vorrichtung 10 als auch bei der Vorrichtung 110 die Meßstreckenlänge entweder durch Vergrössern. oder durch Verkürzen verstellt werden.

Grundsätzlich sind die Fenster 44 und 46 der Vorrichtung 10 nicht unbedingt erforderlich. Wenn aber die Fenster 44 und 46 vorhanden sind und ein dichter Abschluss zwischen dem Hohlkörper 2¹I und dem Hohlkörper 26 besteht, werden die Gebläse 40 und 42 nicht benötigt. Ausserdem können statt des Motors 28 und des Motors 36 auch beliebige andere Antriebseinrichtungen vorgesehen werden. In gleicher Weise sind bei der Vorrichtung 110 die

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Glasfenster 1*1*1 und 1*16 nicht von entscheidender Wichtigkeit für die Wirkungsweise der Erfindung. Ferner können statt der Motoren 128 und 136 auch beliebige andere Antriebsvorrichtuncen vorgesehen werden.

Eine Anwendungsart der Vorrichtung 10 gemäss der Erfindung besteht in der Überwachung der Abgase l6 aus einem Schornstein wie in Fig. 3 dargestellt. Die Umhüllung 12 und die zweite Umhüllung 1*1 sind auch sich gegenüberliegenden Seiten in die Wandung des Schornsteins 52 eingesetzt, der von dem Abgas l6 von unten nach oben durchströmt wird. Der Strahl 20 bzw. 120 ist so ausgerichtet, dass er das Gas l6 im wesentlichen senkrecht zu dessen Strömungsrichtung trifft. Bei einer solchen Anwendungsart ist die Vorrichtung 10 als in-situ-Gasanalysator zu bezeichnen und dazu brauchbar, die Abgase l6 zu überwachen, um zu gewährleisten, dass die Vorschriften für den Umweltschutz (wie z.B. EPA) eingehalten werden. Bei diesen Anwendungsfällen kann die Vorrichtung 10 als Dunkelheitsfühler betrieben werden, wobei dfe Strahlungsquelle l8 bzw. II8 einen Strahl 20 bzw. von sichtbarem Licht emittiert. In einer solchen Umgebung kann auch ein (nicht dargestelltes) starres Glied, wie in dem U.S. Patent 3 838 926 gezeigt, benutzt werden, um die erste Hülle und die zweite Hülle 1*1 starr zueinander ausgerichtet festzuhalten.

Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung sendet die Strahlungs-

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quelle l8 einen gebündelten Strahl 20 von Strahlungsenergie mit einer Frequenz (in Fig. H als V₁), die durch das Gas 16 absorbierbar ist. Der Strahl 20 durchsetzt das Gas 16 in dem Schornstein 52 und wird ganz oder teilweise absorbiert, v:enn er su dem Detektor 22 läuft. Die Intensität des Strahls Io , der von dem Detektor 22 empfangen wird, ist abhängig von der Kenge der Absorption, d.h. je grosser die Absorption, um so niedriger ist die Intensität des von dem Detektor 22 aufgefangenen Strahls 20 und umgekehrt. Diese ist als I_ in Fig. H gezeigt. Die Meßstreckenlänge wird dann verstellt, d.h. entweder vergrössert oder verkleinert, beispielsweise durch Bewegen des zweiten Hohlkörpers 26 und des vierten Hohlkörpers 3^ näher aufeinander zu. Nach der Verstellung der Meßstreckenlänge wird die Intensität des von dem Detektor 22 aufgenommenen Strahls 20 erneut gemessen. Aufgrund der Grosse der Verstellung der Keßstreckenlänge, der von dem Detektor 22 vor der Verstellung der Meßstreckenlänge empfangenen Strahlungemenge und der von dem Detektor 22 nach der Verstellung der Meßstreckenlänge empfangenen Strahlungsmenge wird die Menge des Gases, d.h. die Konzentration des Gases 16 in Einheiten wie ppm rechnerisch zu ermitteln.

Die theoretische Grundlage für die Arbeitsweise der Vorrichtung und des Verfahrens gemäss der Erfindung ist folgende: Die Absorption des Strahls 20 durch den Detektor 22, wenn er durch die Gaspartikel 16 hindurchgeht, erfolgt nach dem Beer'sehen Gesetz, d.h.

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ι ίο

3>I_oe~^uC£ or C=p£ log ^-

wobei I die Intensität des gebündelten Strahls der elektromagnetischen Strahlung, cie von dem Detektor 22 gemessen wird, nachdem der Strahl die Gaspartikel 16 durchsetzt hat, wocei die Länge der !-',eßstrecke gleich 1 ist. I_n ist die Intensität des Strahls 20, gemessen von dem Detektor 22, wobei die Länge der Meßstrecke gleich 0 ist.,u ist der Absorptionskoeffisient.

^•ΡΡΜ-ΓΜ^
JT JT j. I KjLi

1 ist die Länge der Fleßstrecke des Gases in Zentimeter, und C ist die Konzentration des Gases (gemessen in ppm) oder die Menge des Gases, falls I, die Intensität des Strahls 20 darstellt, die von dem Detektor 22 bei der Meßstreckenlänge 1 gleich a empfangen wird, reduziert sich die Gleichung auf

I =1 e~^yCa

Die Schwierigkeit der genauen Messung der Gasmenge lag immer darin, dass versucht wurde, den Wert der Intensität des Strahls 20 zu finden, der von dem Detektor 22 bei der Weglänge 1 gleich 0 empfangen wird, d.h. I_Q. Im vorliegenden Fall werden zur Bestimmung von I_Q zwei Messungen mit zwei verschiedenen Meßstreckenlängen der Gaspartikel 16 vorgenommen. Die beiden sich daraus ergebenden Gleichungen lauten:

I₂=I_oe~^yCb und I₃=I_oe ^vCa oder

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I₀=I₂e^yCb CD

Die Auflösung nach C ergibt

^T2 ₌ yC(a-b) (4)

log ^- =yC(a-b) C5) ^L3

^ C6)

C= ^& τ

Die Frequenz V₁ liegt normalerweise in dem Infrarotbereich. Die in Fig. 4 gezeigte Kurve ist das Absorptionsband von Kohlendioxyd. Der Vorteil der Vorrichtung und des Verfahrens gemäss der Erfindung besteht darin, dass die Messungen vor und nach der Verstellung der Meßstreckenlänge unter im v/esentlichen denselben Bedingungen ausgeführt v/erden. In jedem Fall wird für die Messung dieselbe Strahlungsquelle sowie die gleiche Elektronik verwendet, der optische Weg ist der gleiche und es herrschen dieselben Umgebungsbedingungen bei der einen wie bei der anderen Messung. Dadurch ist für grössere Genauigkeit und Verlässlichkeit gesorgt als sie bisher erreichbar waren.

Im Gegensatz zu den U.S. Patentanmeldungen Serial No.

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1t-

191 2 37 und 8 865 erfordern Verfahren und Vorrichtung ger.äss der Erfindung nicht, dass der genaue Wert von I₀, bei dem die Keßstreckenlänge gleich O ist, bekannt ist oder gemessen wird. Im Gegensatz zu den Vorschlägen dieser Anmeldungen, bei denen I₀ direkt gemessen wird und bei denen dichte Abschlüsse vorgesehen sein müssen, um das Gas aus den Gehäusekörper entweichen zu lassen, erfordert die vorliegende Erfindung nicht, dass I„ direkt gemessen wird. Daher sind keine Abdichtungen und Gebläse vorgesehen, um das Gas aus dem Gehäusekörper zu entfernen. Die vorliegende Erfindung erfordert nicht, dass die Konzentration des Gases oder die Menge des Gases eine Konstante bleibt, bevor und nachdem die Verstellung der Länge der Keßstrecke vorgenommen wurde. Gemäss der Erfindung wird von der Annahme ausgegangen, dass die Menge des Gases bei beiden Messungen die gleiche ist. Infolgedessen ist die jetzt vorliegende Erfindung sehr gut anwendbar für solche Fälle, bei denen die Konzentration des Gases oder die Menge des Gases keine rasche Änderung erfährt. Es werden lediglich zwei Messungen vorgenommen, die sich nur durch die Länge der Meßstrecke unterscheiden, wobei vorausgesetzt wird, dass die Konzentration des Gases oder die Menge des Gases genau oder nahezu die gleiche ist.

Bei dem bereits bekannten Verfahren wurden die Messungen aufgrund eines Strahls einer Energiestrahlung bei zwei verschiedenen Frequenzen durchgeführt, von denen die eine durch das Gas absorbiert wurde, die andere dagegen nicht. Die Strahlungs-

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quelle l8 emittiert einen Strahl 20 bei einer ersten Frequenz V₁ die durch das Gas 16 absorbiert wird und einer zweiten Frequenz Vp> die durch das Gas 16 nicht absorbiert wird. Der Detektor 22 empfängt den Strahl 20, nachdem er das Gas 16 passiert hat. Der Detektor 22 misst die empfancene Menge der ersten Frequenz -V₁, d.h. I,, und er misst die empfangene Menge der zweiten Frequenz V?> d.h. I₁. Es wird eine Berechnung der Menge des Gases 16 aufgrund von I, und I₁ nach dem Beer¹sehen Gesetz vorgenommen, wobei von der Annahme ausgegangen wird, dass I₁ den gleichen Wert hat wie I_Q. Es ist jedoch aus Fig. 4 zu entnehmen, dass, selbst wenn die zweite Frequenz v~ so gewählt wird, dass sie nicht von dem Gas 16 absorbiert wird, die Menge der empfangenen zweiten Frequenz y„ nicht genau die gleiche sein kann wie die empfangene Menge der ersten Frequenz bei der Meßstreckenlänge gleich 0, d.h. I₁ braucht nicht notwendigerweise genau denselben Wert zu haben wie I₀. Hierfür gibt es verschiedene mögliche Ursachen, darunter die Drift der elektronischen Einrichtungen, da ·-y ~ eine von V₁ verschiedene Frequenz ist. Hierin liegt naturgemäss eine Fehlerquelle.

Dieser Fehler wird nach einem anderen Verfahren gemäss der Erfindung durch Standadisxerung oder Eichung des Werts von I. eliminiert. Es wird also die quantitative Ziehung zwischen I. und Iq bestimmt. Um den Wert von I₁ zu standadisieren oder zu eichen, wird ein Eichfaktor aufgrund .von I₁ und I_Q bestimmt, d.h.

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Der Eichfaktor K v;ird dadurch bestimmt, dass ein Strahl 20 bei einer ersten Frequenz V₁ emittiert wird, der von dem Gas 16 absorbiert wird und bei einer zweiten Frequenz V-., die nicht von den Gas Io absorbiert v;ird. Die I-'.enjre der von dem Detektor 22 bei der zweiten Frequenz -^- empfangenen Strahlung, d.h. I₁, wird bestimmt. Die Ke η ce der von der. Detektor 22 bei der ersten Frequenz V₁ empfangenen Strahlung wird gemessen, wobei sich Gas 16 in der Meßstrecke befindet und die Meßstreckenlänge 1 den Betrag a hat; diese Strahlungsmenge ist I₇. Dann wird die Heßstreckenlänge verstellt, z.B. auf 1 = b. Die Konzentration C des Gases Io wird wie vorher erläutert bestimmt. Aufgrund des Wertes von C wird der Wert von Iq unter Benutzung der Gleichung (1) oder (2) ermittelt. Das Verhältnis von I_n zu I. ist der Eichfaktor. Danach wird die

U 1

Berechnung bei der Messung der Menge des Gases 16 unter Benutzung einer ersten Frequenz V₁ und einer zweiten Frequenz ν ρ auf der Grundlage von I₇, I₁ und K nach der Gleichung

I₃ - I₁ χ JO e^^Ca = I₁Ke-*⁰³

— log =iya iß

vorgenommen.

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Bei diesem Verfahren braucht die Ke.istreckenlänce nicht nach jeder Messung verstellt zu vjerden. Das Verstellen der Keßstreckenlänge wird vielmehr dazu benutzt, die Vorrichtunc 10 zu eichen und eine ceger.seitice Beziehunc von I. und 1„ herzustellen.

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Claims

P i P L.- I N G. J. R I C HT E R PATtNTAN .V A v. T h

L «PL-ING. F. WERDERMANN

ZUtEI.. VLMStTER EiCM EPA - PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE. EPO MiNDi-TAlRES AGKrELS PRES L C£-B

2OOO HAMBURG 36 2. It 8t

NEUER WAUL1O

'S (O-4O) 34 OO 45/34 OO 56

TELEGRAMME: INVENTIUS HAMBURG

TELEX 2163 551 INTU D

M.328O-I-8O561

UbJSEFi ZEICHEN/OUR FILE

Wdra/le

Patentansprüche

lJ Vorrichtung zum Messen bestimmter Eigenschaften von Gaspartikeln mit einer bestimmten Bewegungsrichtung in einer Gasströmung, die mit einer Eichvorrichtung versehen ist, gekennzeichnet durch

eine Strahlungsquelle zum Emittieren einer gebündelten Energiestrahlung mit einer bestimmten Frequenz, die von den Gaspartikeln absorbierbar ist;

einen Strahlungsdetektor zum Messen der Menge der empfangenen Strahlung;

eine Meßstrecke zwischen Strahlungsquelle und Strahlungsdetektor, längs deren die Strahlung ausgerichtet ist;

eine Vorrichtung zum Einstellen der Länge der Meßstrecke und

eine Rechenvorrichtung zum Ermitteln der Gasmenge aufgrund der Strahlungsmenge und der eingestellten Länge der Heßstrecke.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Einstellen der Länge der Meßstrecke einen feststehenden ersten, im wesentlichen rohrförmigen Hohlkörper j der einen ersten Abschnitt des Strahles umschliesst, und einen zweiten, im wesentlichen rohrförmigen Hohlkörper aufweist, .der in dem ersten Hohlkörper koaxial angeordnet und in Längsrichtung des Strahles verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gebündelte Strahlung die Gasströmung im wesentlichen quer durchsetzt und die Strahlungsquelle auf einer Seite und der Detektor auf der gegenüberliegenden Seite der Gasströmung angeordnet ist.

¹I. Verfahren zur Messung der Menge von Gaspartikeln mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die eine Strahlungsquelle zum Emittieren einer'gebündelten, bei einer bestimmten Frequenz von dem Gas absorbierbaren Strahlung, einen Detektor zum Messen der Menge der empfangenen Strahlung und eine verstellbare Meßstrecke zwischen beiden aufweist, in der sich Gaspartikel befinden und die von der von der Strahlungsquelle kommenden und auf den Detektor auftreffenden Strahlung durchlaufen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ' die Strahlung bei Anwesenheit von Gas in der Meßstrecke emittiert,

die Menge der von dem Detektor empfangenen Strahlung gemessen ,

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die Länge der Meßstrecke eingestellt oder verstellt, die Menge der von dem Detektor nach der Verstellung empfangenen Strahlung festgestellt und die I-ienge des Gases aufgrund der gemessenen Strahlungsmenge, der festgestellten Strahlung men ge und der verstellten Länge der ließstrecke ermittelt wird.

5. Verfahren zur Eichung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> die eine Strahlungsquelle zum Emittieren eines gebündelten Strahls einer Energiestrahlung mit einer ersten Frequenz, die durch das Gas absorbiert wird, und einer zweiten Frequenz, die durch das Gas nicht absorbiert wird, einem Detektor zum Empfangen der ersten und der zweiten Frequenz, eine Meßstrecke zwischen Strahlungsquelle und Detektor, in der sich Gasteilchen befinden und entlang deren der Strahl ausgerichtet ist, und eine Vorrichtung zum Verstellen der Heßstrecke aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der gebündelte Strahl bei der ersten und der zweiten Frequenz bei Vorhandensein von Gas in der Meßstrecke emittiert, die von dem Detektor bei der ersten Frequenz empfangene Strahlungsmenge gemessen,

die von dem Detektor bei der zweiten Frequenz empfangene Strahlung festgestellt,
die Länge der Meßstrecke verstellt, die von dem Detektor bei der ersten Frequenz nach der Verstellung empfangene Strahlungsmenge abgefühlt und

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die Vorrichtung aufgrund der gemessenen ersten Frequenz, der abgefühlten ersten Frequenz, aer festgestellten zweiten Frequenz und der Verstellung der Länge der Keßstrecke geeicht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5₃ dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Meßstrecke durch Vergrössern ihrer Länge vorgenommen wird.

7- Verfahren nach Anspruch k oder 5₃ dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Meßstrecke durch Verkleinern ihrer Länge vorgenommen wird.

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