DD219585A1

DD219585A1 - NON-DISPERSIVE INFRARED GAS ANALYZER

Info

Publication number: DD219585A1
Application number: DD25670183A
Authority: DD
Inventors: Heinz Gatzmanga; Norbert Gaertner
Original assignee: Junkalor Dessau
Priority date: 1983-11-15
Filing date: 1983-11-15
Publication date: 1985-03-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysator, der zur Messung eines gasfoermigen Bestandteils in einem Gemisch auf der Grundlage der Absorption infraroter Strahlung dient. Aufgabe der Erfindung ist es, die ungenutzten Absorptionswege in einem derartigen Analysator zu minimieren und bei erhoehter Messempfindlichkeit eine Verbesserung der Linearitaet des natuerlichen Abbildungssignals sowie eine Verminderung des Einflusses der Umgebungsatmosphaere zu erreichen. Die Loesung der Aufgabe wird darin gesehen, dass bei unterschiedlich langer Ausfuehrung der Absorptionskammern eines messgassensibilisierten opto-pneumatischen Detektors unter Verzicht auf eine Vergleichskuevette die Messkuevette mit in den Detektorblock integriert wird. Fig. 1The invention relates to a non-dispersive infrared gas analyzer which serves to measure a gaseous component in a mixture based on the absorption of infrared radiation. The object of the invention is to minimize the unused absorption paths in such an analyzer and to achieve an improved linearity of the natural imaging signal as well as a reduction in the influence of the ambient atmosphere with increased measuring sensitivity. The solution of the problem is seen in the fact that with different length execution of the absorption chambers of a Meßgassensibilisierten opto-pneumatic detector waiving a Vergleichskuevette the Messkuevette is integrated with the detector block. Fig. 1

Description

Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator' -. Anwendungsgebiet der Erfindung .Non-dispersive infrared gas analyzer '-. Field of application of the invention .

Die Erfindung betrifft einen niciitdispersiven Infrarot-Gäsanalysator, welcher zur Messung eines gasförmigen Bestandteils in einem Gemisch auf Grundlage der Absorption infraroter Strahlung dient. . . 'The invention relates to a niciitdispersiven infrared gas analyzer, which serves to measure a gaseous component in a mixture based on the absorption of infrared radiation. , , '

Characteristic of the known technical solutions

Pur die Messung eines gasförmigen Bestandteils in einem Gemisch- auf Grundlage der Absorption infraroter Strahlung ist eine Reihe von nichtdispersiven Analysengerät'en bekannt. Die meisten von ihnen arbeiten mit symmetrrsch aufgebauten gasgefüllten Strahlungsdetektoren, in denen die Infrarotstrahlung durch ein fast eingeschlossenes · Volumen der zu messenden Komponente de3 Gemisches durch einen optopneumatischen Membrankondensator oder einen Strömungsfühler nachgewiesen wird (DE-AS 2325502 und'' DB-AS 1773177). Diese Geräte arbeiten stets mit'symmetrischen Küvetten, das heißt, es werden Meß- und Mergle ic hs.küvet ten eingesetzt. Das führt zu relativ großen toten Strahlung'3V?egen, die eine Signalverminderung durch diffuse Reflexion oder Signalverfälschüng durch infrarotaktive Störgase verursachen. Weiterhin sind Geräte, bekanntgeworden, die mit.breitbanaigen Pestkörperdetektoren und optischen Piltarn zur Sehsibilisierung-der zu messenden Komponente arbeiten (DD-PS 110 562).Purely the measurement of a gaseous component in a mixture based on the absorption of infrared radiation is known from a number of non-dispersive analyzers. Most of them work with symmetrical gas-filled radiation detectors, in which the infrared radiation is detected by an almost enclosed volume of the component to be measured de3 mixture through an optopneumatic membrane capacitor or a flow sensor (DE-AS 2325502 and '' DB-AS 1773177). These devices always work with symmetrical cuvettes, which means that gauges are used. This leads to relatively large dead radiation waves, which cause a signal reduction by diffuse reflection or signal distortion by infrared-active interfering gases. Furthermore, devices have become known that work with broadbland Pestkörperdetektoren and optical Piltarn for Sehsibilisierung-the component to be measured (DD-PS 110 562).

Diese Geräte weisen auf Grund des ihnen zugrundeliegenden Prinzips, ebenfalls große tote Absorptionswege auf, die üblicherweise größer als bei meßgassensibilisierten Detektoren sind. .-,Due to their underlying principle, these devices also have large dead absorption paths, which are usually larger than in the case of measuring gas-sensitized detectors. .-

Ziel der Erfindung- , . < / Object of the invention,. </

Ziel der Erfindung ist die Einsparung einer Küvette im Absorptionsweg eines nichtdispersiven Infrarot- '' _Gasanalysators. Damit sinkt der Arbeitsseitaufwand, bei der Herstellung der optischen Einheit für:derar- ^ tige Geräte. .· . . . -The aim of the invention is to save a cuvette in the absorption path of a non-dispersive infrared gas analyzer. This reduces the workload involved in manufacturing the optical unit for: such devices. · ·. , , -

Darlegung des Wesens der Erfindung , ' Explanation of the essence of the invention , '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen nichtdispersiven Infrarot-Analysator zu. schaffen, bei dem die toten Absorptionswege minimiert werden und- bei dem bei erhöhter Meßempfindlichkeit eine Verbesserung der > . Linearität des natürlichen Abbildungssignales erreicht wird. ... . ' , ' The invention has for its object to provide a non-dispersive infrared analyzer. create, in which the dead absorption pathways are minimized and-in which at elevated measurement sensitivity improvement of>. Linearity of the natural imaging signal is achieved. .... ','

Srfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ; . in einem nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysator gemäß Oberbegriff des Erfindungsanspruciis die Absorptionskamine rn . e ine s meßgassensibilisierten optopneumatischeh' Detektors; in unterschiedlicher Länge ausgeführt weί*- " den. Durch,die Einhaltung eines Verhältnisses von 0,9 bis 0,75 wird erreicht, daß unter '^erzieht auf eine. 7ergleichsküvette die Meßküvette mit in den Detektorblock integriert-wird, wodurch die toten Ab-' sorptiohswege zwischen Küvette und Detektor,entfallen. Somit kann auf der Meßgasseite auf -ein infrarotdurchläSBiges Fenster und auf der Vergleichsseite auf zwei verzichtet werden, wodurch in die Äbsorptionskaminern eine größere. Wärmemenge eingestrahlt wird, die aufAccording to the invention, the object is achieved in that; , in a non-dispersive infrared gas analyzer according to the preamble of Erfindungsansprüspriisis the absorption chimneys rn. a measurement gas sensitized opto-pneumatic detector; By maintaining a ratio of 0.9 to 0.75, it is achieved that the measuring cuvette is integrated into the detector block with the aid of a cuvette of the same size, whereby the dead Ab This eliminates the need for an infrared-transmitting window on the measured-gas side and two on the comparison side, which radiate a greater amount of heat into the absorption chimneys

Grund der Unsymmetrie der Absorptionskammern zu einer Arbeitspunktverschiabung der Membran und damit zur proportionalen -Srhöhuhg der Empfindlichkeit führt.Due to the asymmetry of the absorption chambers to a Arbeitsspunktverschiabung the membrane and thus the proportional -Shhöhuhg the sensitivity leads.

Die von der Unsymmetrie des Detektors herrührenden liichtlinearitäten im natürlichen Abbildungssignal wirken der durch die Meßkomponente verursachten ITichtlinearität entgegen und schwächen, diese ab.The nonlinearities in the natural imaging signal due to the imbalance of the detector counteract and weaken the non-linearity caused by the sensing component.

Die elektronische Signalverarbeitung ist nicht Gegenstand der Erfindung.The electronic signal processing is not the subject of the invention.

Example 3

Im Folgenden wird die Erfindung an einem AusführungsbeispieL·näher erläutert. '. "In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment. '. "

Ss zei»t:See:

Fig. 1: Sinen-erfindungsgemäß aufgebauten nicht-1: Sinen inventively constructed non-

dispersiven Infrarot-Gasanalysator., : schematisch dargestellt ·dispersive infrared gas analyzer.,: shown schematically

Fig. 2: Sine weitere Variante des Infrarot-Gasanalysators, mit gegenüber Fig. 1 vertauschter Meß- und Vergleichsgasseite, stark vereih-. facht dargestellt. *Fig. 2: Sine further variant of the infrared gas analyzer, with respect to FIG. 1 interchanged measurement and comparison gas side, strong lereih-. facht shown. *

Gemäß Fig. 1 wird die von den Strahlungsquellen 1 mit Reflektoren 2 ausgehende Infrarotstrahlung von einer rotierenden Blende 3 periodisch unterbrochen.According to FIG. 1, the infrared radiation emanating from the radiation sources 1 with reflectors 2 is interrupted periodically by a rotating diaphragm 3.

Dadurch, gelangt die Strahlung als 'WechselStrahlung ausgebildet In den Detektorblock 4.. Das Strahlenbündel I gelangt zunächst irr die. mit dem zu messenden Gas gefüllte Küvette 5 und über ein infrarot- ]. durchlässiges Fenster β in die kürzere Äbsorptionskammer 7. Das Strahlenbündel II gelangt direkt in die längere Absorptionskamrner 8... Eine Membrandifferenzdruc lerne ßeinr ic htujig 9» 10 (Detektor) ist den Kammern 7, 8 nachgeschaltet. Die durch den Membran-' kondensator 10 des Detektors in ein elektrisches Signal umgewandelten Differenzdruckschwankungen sind ein Maß für die Konzentration der zu messenden Komponente im zu 'untersuchenden Gemisch der ι Küvette 5· ' ' . .'"As a result, the radiation is formed as' alternating radiation formed in the detector block 4 .. The beam I first passes irr the. filled with the gas to be measured cuvette 5 and an infrared ]. permeable window β into the shorter absorption chamber 7. The beam II passes directly into the longer absorption chamber 8 ... A diaphragm difference pressure is injected into the chamber 7, 8. The differential pressure fluctuations converted by the membrane capacitor 10 of the detector into an electrical signal are a measure of the concentration of the component to be measured in the mixture of the cuvette 5 '''to be examined. . '"

Wenn mit d. die Länge der größeren Absorptionskammer 8 und mit dp-die Länge der kürzeren Absorptions- ' kammer 7 sowie mit c... die Konzentration der gesuchten Komponente im-Detektor 9, 10 und mit c, die ' Konzentration der, gesuchten Komponente in der Küvette 5. mit der Länge d gekennzeichnet wird, so ist das der weiterverarbeitenden Elektronik 11 angebotene Signal χ dem folgenden Ausdruck proportional ' ;If with d. the length of the larger absorption chamber 8 and with dp the length of the shorter absorption chamber 7 and with c ... the concentration of the sought-in component in the detector 9, 10 and with c, the concentration of the sought component in the cuvette 5. is marked with the length d, the signal χ offered to the processing electronics 11 is proportional to the following expression ';

Τλ ρ "VT\ lea "Fi IP rl _1_ί^ ^)I ^eTn ° ΥΠ ( ~r] O f^* Τλ ρ "VT \ lea" Fi IP rl _1_ί ^ ^) I ^ eTn ° ΥΠ (~ r] O f ^ *

In dieser Formel bedeuten weiterhin,In this formula,

Io =,die von der Strahlungsquelle 1 abgegebene Strah-' lung . '..-. ;Io =, the radiation emitted by the radiation source 1. '..-. ;

Ξ = die für die gesuchte Gaskomponente spezifische Größe ' . . ;Ξ = the size specific to the gas component you are looking for '. , ;

Dadurch wird bei einer Konzentration'Cp= ο mit einem lebenden riullpunkt gearbeitet, der eine Verschiebung des Ärbeitspunktas auf der Kennlinie bewirkt. &ine optische Vorlinearisierung wird, erreicht. Der lebende Nullpunkt ,wird elektronisch unterdrückt*This works at a concentration 'Cp = o with a living zero point, which causes a shift of the working point on the characteristic curve. an optical pre-linearization is achieved. The living zero is electronically suppressed *

In der Fig. 2'wird eine Variante des erfindungsgemäßen Infrarot-Gasanalysators gemäß Fig. 1 aufgezeigt;,· der sich durch eine vertauschte Meß- und Vergleichsgasseite auszeichnet.FIG. 2 shows a variant of the infrared gas analyzer according to the invention according to FIG. 1, which is characterized by a reversed measuring and comparison gas side.

Claims

Brfindungsans-pruch '' /

1. Hichtdispersiver infrared gas analyzer, wel-. che'r essentially consists of two radiation source]! ,, _k wobei.- by the radiation sources' radiation emitted by a modulator device is periodically interrupted, a mi't the mixture to be examined

, filled cuvette and a measured gas sensitized opto-pneumatic detector, characterized in that in the beam path I, in which the filled with the mixture to be examined

u cuvette (5)., The absorption chamber (7) of the measured gas sensitized opto-pneumatic detector (9, .. 10) is shorter than the other absorption chamber (b.) In the beam path 11 ·

2. Visible disperse infrared gas analyzer according to item 1, characterized in that the sum of the length of the cuvette (5) filled with the mixture to be examined and the shorter absorption chamber (7) of the measuring gas-sensitized opto-pneumatic detector (9, 10 ) is equal to the length of the longer absorption chamber (8) in the detector (9, 10).

3 "Disc-dispersive infrared gas analyzer according to point j. 1 and 2, characterized in that the longer absorption chamber (3). of the gas-sensitized opto-pneumatic detector (9, 10) as Yergleichsküvette. serves.

4 * light-dispersive infrared GasanaiLysator according to item 1, characterized .dadurch .Dadurch .Daß that the ratio of the AbsorptIonskammerη (7, 8). , 0.9 to 0.75.

5. light-dispersive infrared gas analyzer according to item 1 to 4, characterized in that the two absorption chamfers (7, 8) of the measuring-gas-sifted opto-pneusiatic detector (9.10) and the cuvette filled with the gas to be investigated ( 5) in a common .Detektorblock (4) are arranged.

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