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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Analyse von Gas-Luft-Gemischen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Aus der US-PS 30 05 097 ist bereits ein Verfahren zur Analyse von Gas-Luft-Gemischen bekannt, bei welchem das zu analysierende Gas-Luft-Gemisch unter erhöhtem Druck über eine Leitung in eine Meßzelle bzw. Arbeitskammer eingeleitet wird. Bei einer Ausführungsform zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens wird das zu analysierende Gas-Luft- Gemisch von einer Quelle zur Erzeugung eines konstanten Druckes über eine Leitung und ein einstellbares Drosselventil in eine Meßzelle eingeleitet, wobei das Gas-Luft-Gemisch die Meßzelle über eine Leitung und ein Drosselventil wieder verläßt. Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Gas von einer Quelle zur Erzeugung eines konstanten Druckes über eine Leitung und ein Drosselventil in eine Meßkammer eingeleitet und verläßt letztere Meßkammer über eine Auslaßleitung. Die Auslaßleitung ist mit einer Einrichtung (einer rotierenden Verschlußscheibe) ausgestattet, durch die laufend Druckschwankungen innerhalb der Meßzelle erzeugt werden.
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Aus der Zeitschrift "Messen-Steuern-Regeln", 21, 1978, Seiten 315 bis 317 ist es bekannt, daß in Verbindung mit Analysemeßanlagen für Gase der Einfluß des Druckes und der Temperatur nachteilig auf die Meßgenauigkeit und die Empfindlichkeit der Meßeinrichtung sind, so daß Maßnahmen zur Korrektur des Einflusses des Druckes und der Temperatur getroffen werden müssen.
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Aus SU-Urheberschein No. 4 28 242 ist eine Vorrichtung zur Analyse von Gas-Luft-Gemischen mit einer Probeentnahmeeinrichtung für das Gas-Luft-Gemisch bekannt. Diese bekannte Vorrichtung umfaßt eine an ihrem Einlaß mit der Probeentnahmeeinrichtung verbundene Meßzelle, eine Vakuumpumpe, die mit einem Auslaß der Meßzelle verbunden ist, eine Strahlungsquelle für Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung, die gegenüber einem Eintrittsfenster der Meßzelle angeordnet ist, ferner eine Strahlungsumschaltvorrichtung, die zwischen der Strahlungsquelle und dem Eintrittsfenster im Pfad der Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung angeordnet ist. Ferner umfaßt die bekannte Vorrichtung eine Filtereinrichtung, die zwischen der Umschaltvorrichtung und dem Eintrittsfenster im Strahlengang der Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung angeordnet ist und die zusammen mit der Strahlungsumschaltvorrichtung einen Vergleichsstrahlengang und einen Meßstrahlengang bildet. Ferner ist eine Empfängereinrichtung für die Infrarotstrahlung oder Ultraviolettstrahlung vorgesehen, die im Strahlengang der Strahlung gelegen ist, welche die Meßzelle passiert hat und es gelangt ferner eine Vergleichsschaltung zur Anwendung, die elektrisch an zwei Eingängen mit den Ausgängen der Empfängereinrichtung verbunden ist. Mit dem Ausgang der Vergleichsschaltung ist eine Anzeigeschaltung verbunden und es sind direkt am Einlaß und am Auslaß der Meßzelle elektrische Ventile vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Analyse von Gas-Luft-Gemischen der angegebenen Gattung zu schaffen, welche die Möglichkeit bietet, eine Analyse von Gas-Luft-Gemischen bzw. die Ermittlung des volumenmäßigen Anteils einer bestimmten Gaskomponente in dem Gemisch mit sehr hoher Genauigkeit und hoher Empfindlichkeit automatisch zu ermitteln.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Analyse von Gas-Luft-Gemischen und
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Fig. 2 ein Zeitdiagramm, welches die Änderung des Druckes des Gas-Luft-Gemisches in der Meßzelle bei der Analyse wiedergibt.
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Die Vorrichtung zur Analyse von Gas-Luft-Gemischen besteht in folgendem.
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Das zu analysierende Gas-Luft-Gemisch, das an der zu kontrollierenden Oberfläche eines zu prüfenden Objektes bei der Feststellung eines Lecks entnommen wird, wird der Meßzelle zugeleitet. Hierbei erfolgt die Zuleitung des Gas- Luft-Gemisches so lange, bis sein Druck den atmosphärischen Druck überstiegen hat. Angefangen von diesem Augenblick an läßt man eine Infrarot- bzw. Ultraviolettstrahlung, die nach den Absorptionsbanden eines Prüfgases moduliert worden ist, auf das Gas-Luft-Gemisch in der Meßzelle einwirken, wobei während der Einwirkung dieser Strahlung der Druck des Gas- Luft-Gemisches in der Meßzelle zumindest während drei Modulationszyklen in der erreichten Höhe konstant gehalten wird.
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Infolge der erwähnten Strahlungseinwirkung auf das zu analysierende Gas-Luft-Gemisch findet eine Änderung der Intensität dieser Strahlung statt, nach welcher man über das Vorhandensein eines Gases im Gas-Luft-Gemisch urteilt. Es läßt sich sowohl das Vorhandensein eines Lecks in einem zu prüfenden Objekt feststellen wie auch die quantitative Schätzung der Volumenkonzentration des bestimmten Gases im zu analysierenden Gas-Luft-Gemisch vornehmen.
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Der Prozeß der Analyse des Gas-Luft-Gemisches kann sowohl statisch, wenn das Gemisch das gesamte Meßzellenvolumen gefüllt hat und nicht mehr zugeleitet wird, wie auch dynamisch geschehen, wenn das Gemisch durch die Meßzelle kontinuierlich hindurchströmt. Hierbei wird der über dem Luftdruckwert liegende Druck des Gas-Luft-Gemisches in der Meßzelle durch Regelung dessen Durchflusses erreicht.
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Die Vorrichtung zur Analyse von Gas-Luft-Gemischen enthält eine Probeentnahmeeinrichtung 1 (Fig. 1), die mit dem Eingang einer Meßzelle 2 über ein Luftfilter 3 verbunden ist, eine Druckpumpe 4 sowie ein elektrisches Ventil 5, das unmittelbar am Eingang der Meßzelle 2 angebracht ist. Am Ausgang der Meßzelle 2 ist ein elektrisches Ventil 6 angebracht, über das die Meßzelle 2 mit einer Vakuumpumpe 7 verbunden ist.
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Oberhalb einer Eintrittsöffnung 8 der Meßzelle 2 ist eine Infrarot- bzw. Ultraviolettstrahlungsquelle, in der beschriebenen Ausführungsform eine Infrarotstrahlungsquelle 9 angeordnet. Im Wege des Infrarotstrahlungsflusses sind zwischen der Infrarotstrahlungsquelle 9 und der Eintrittsöffnung 8 eine lineare Strahlungsumschaltvorrichtung 10 mit einem Motor 26 und eine Blendenvorrichtung 25 nacheinander in der Strahlungsrichtung angeordnet, um einen optischen Bezugsstrahlengang und einen optischen Arbeitsstrahlengang vorzusehen.
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Im Wege der durch die Meßzelle mit dem Gas-Luft-Gemisch hindurchgegangenen Strahlung ist ein für die optischen Strahlengänge gemeinsamer Infrarot- bzw. Ultraviolettstrahlungsempfänger 12 angeordnet. Ein Fühlelement 13 des Infrarotstrahlungsempfängers 12 ist mit Eingängen 14, 15 einer Vergleichsschaltung 16 elektrisch verbunden, an denen die Information aus dem jeweiligen optischen Bezugs- bzw. Arbeitsstrahlengang eintrifft. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 16 ist an eine Anzeigeeinheit 17 angeschlossen.
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Die Vorrichtung enthält ferner einen Druckfühler 18, der mit der Meßzelle 2 verbunden und an einen ersten Steuereingang 19 einer Steuerschaltung 20 angeschlossen ist. Ein Steuerausgang 21 der Steuerschaltung 20 ist an die elektrischen Ventile 5, 6 zur Auslösung des Befehls zum Öffnen derselben angeschlossen, und die Steuerausgänge 22, 23 sind jeweils an dieselben elektrischen Ventile 5, 6 zur Auslösung des Befehls zum Schließen derselben angeschlossen. Ein Steuerausgang 24 der Steuerschaltung 20 ist an die Strahlungsumschaltvorrichtung 10 angeschlossen, die in der beschriebenen Ausführungsform als Blendenvorrichtung 25 ausgebildet ist, die eine hin- und hergehende Bewegung unter der Einwirkung eines Schrittmotors 26ausführt. Vom Ausgang 24 kommt der Befehl zum Einschalten des Motors 26, der Befehl zum Abschalten desselben kommt von einem Steuerausgang 27 der Steuerschaltung 20.
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Die Vorrichtung enthält ferner einen Taktgeber 28, dessen Ausgang an einen weiteren Steuereingang 29 der Steuerschaltung 20 angeschlossen ist, deren Steuerausgang 30 an den entsprechenden Eingang der Vergleichsschaltung 16 angeschlossen ist. Der entsprechende Ausgang der Vergleichsschaltung 16 ist an einen zweiten Steuereingang 31 der Steuerschaltung 20 angeschlossen.
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In der Vorrichtung ist ferner ein Synchronisierteil vorgesehen, der in der beschriebenen Ausführungsform eine Lichtquelle 32 und eine Photodiode 33 enthält, welche zu beiden Seiten der Blendenvorrichtung 25 angebracht sind, die mit einer Öffnung 34 versehen ist. Der Synchronisierteil - der Ausgang der Photodiode 33 - ist an einen Informationseingang 35 der Steuerschaltung 20 angeschlossen.
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In der beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung ist die Infrarotstrahlungsquelle 9 als eine Nichromspirale 36 ausgebildet, die in einem Reflektor 37 angeordnet ist.
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Die Filtereinrichtung setzt sich in der beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung aus drei Gasfiltern 38, 39, 40 zusammen. Das Filter 38 ist mit Distickstoffoxid, das Filter 39 mit Stickstoff, das Filter 40 aber mit Komponenten gefüllt, deren Spektralcharakteristik in der Nähe der Spektralcharakteristik des Distickstoffoxids liegt, das als Probengas benutzt wird.
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Beim Einsatz der Vorrichtung zur Feststellung eines Lecks ist die Anzeigeeinheit 17 als Ton- bzw. Lichtsignalgeber ausgeführt, der einen Ausgang zur Registriereinheit besitzen kann. Zur Gewinnung gleichzeitig mit der erwähnten Information auch der Information über die Volumenkonzentration der Gaskomponente im zu analysierenden Gas-Luft-Gemisch kann die Anzeigeeinheit 17 ein Registriergerät einschließen, das in Vol.-% des Prüfgases geeicht ist.
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Die Arbeit der Vorrichtung zur Analyse von Gas-Luft-Gemischen besteht in folgendem.
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Auf Befehl von der Steuerschaltung 20 (Fig. 1), der vom Steuerausgang 21 an den elektrischen Ventilen 5, 6 eintrifft, werden die letzteren geöffnet und die Meßzelle 2 wird mit Hilfe der Vakuumpumpe 7 mit einem Gas durchspült, das die Infrarotstrahlung nicht absorbiert. Der Prozeß des Durchspülens erfolgt gemäß einem Durchspülzyklus t&sub1;, der in Fig. 2 dargestellt und durch ein Diagramm der zeitlichen Änderung des Drucks p in der Meßzelle während der Arbeit der Vorrichtung veranschaulicht ist.
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Nach Abschluß des Durchspülzyklus t&sub1; wird auf ein Signal des Taktgebers 28, das am Eingang 29 der Steuerschaltung 20 eintrifft, von der letzteren über ihren Steuerausgang 23 der Befehl zum Schließen des elektrischen Ventils 5 ausgelöst. Das elektrische Ventil 5 wird geschlossen, wonach mit Hilfe der Vakuumpumpe 7 die Meßzelle 2 bis auf einen Druck evakuiert wird, der niedriger als der atmosphärische Druck ist, d. h. in der Meßzelle 2 entsteht ein Unterdruck p min , der vom Druckfühler 18 kontrolliert wird. Die Evakuierung der Meßzelle 2 entspricht dem Zyklus t&sub2; der Unterdruckerzeugung, der in Fig. 2 dargestellt ist.
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Die Zyklen t&sub1; und t&sub2; sind Vorbereitungszyklen und der Zyklus t&sub3; ermöglicht eine zusätzliche Erhöhung der Empfindlichkeit und Genauigkeit dank Erhöhung der Konzentration des zu bestimmenden Gases im Gas-Luft-Gemisch in der Meßzelle.
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Nach Abschluß des Zyklus t&sub2; der Unterdruckerzeugung löst die Steuerschaltung 20 über ihren Steuerausgang 22 den Befehl zum Schließen des elektrischen Ventils 6 und gleichzeitig über ihren Steuerausgang 21 den Befehl zum Öffnen des elektrischen Ventils 5 aus. Das Ventil 6 wird geschlossen, das Ventil 5 geöffnet, und angefangen von diesem Augenblick an gelangt das zu analysierende Gas-Luft-Gemisch in die Meßzelle 2 über die Probeentnahmeeinrichtung 1 und das Luftfilter 3 mit Hilfe der Druckpumpe 4. Die Zuleitung des Gas-Luft-Gemisches geht solange vor sich, bis sein Druck den atmosphärischen Druck überstiegen hat. Der Prozeß der Zuleitung des Gas-Luft-Gemisches zur Meßzelle 2 entspricht dem Zyklus t&sub3; der Überdruckerzeugung in der Meßzelle 2, der in Fig. 2 dargestellt ist.
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Grundsätzlich läßt sich die Zuleitung des Gas-Luft-Gemisches zur Meßzelle 2 ohne Durchführung der Zyklen t&sub1; und t&sub2; ausführen, die die Vorbereitungszyklen sind. Also kann die Druckerhöhung des Gas-Luft-Gemisches in der Meßzelle 2 vom atmosphärischen Druck an in der eigentlichen Meßzelle 2 erfolgen, was dem Vorbereitungs- und Überdruckerzeugungszyklus I in der Meßzelle 2 entspricht, der in Fig. 2 durch gestrichelte Linie angedeutet ist.
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Entsprechend dem Zyklus t&sub3; wird der Druck p max des Gas-Luft- Gemisches in der Meßzelle 2 beispielsweise bis auf 1,6 · 10&sup5; Pa gebracht und mit Hilfe des Druckfühlers 18 kontrolliert. Nach Abschluß des Zyklus t&sub3; der Zuleitung des Gas-Luft-Gemisches zur Meßzelle 2 wird von der Steuerschaltung 20 ein Befehl über den Steuerausgang 23 zum Schließen des elektrischen Ventils 5 ausgelöst, und das Ventil wird geschlossen.
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Während der Perioden des Durchspülens der Meßzelle 2, der Erzeugung des vorgegebenen Unterdrucks in derselben und der Füllung mit dem zu analysierenden Gas-Luft-Gemisch, die den Zyklen t&sub1;, t&sub2;, t&sub3; entsprechen, ist die Infrarotstrahlung von der Strahlungsquelle 9 von der Strahlungsumschaltvorrichtung 10 abgesperrt, so daß die Infrarotstrahlung in die Gasfilter 38, 39, 40 der Filtereinrichtung 11, in die Meßzelle 2 und das Meßvolumen des Infrarotstrahlungsempfängers 12 nicht gelangt. Das Meßvolumen des Infrarotstrahlungsempfängers 12 kühlt sich während der erwähnten Zyklen t&sub1;, t&sub2;, t&sub3; ab und kehrt temperaturverlaufsmäßig in den ursprünglichen Ausgangszustand zurück (hier ist die Vorbereitung des Infrarotstrahlungsempfängers 12 auf die Analyse des Gas-Luft-Gemisches nach Abschluß einer vorangegangenen Messung gemeint).
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Nach Schließen des Ventils 5 löst die Steuerschaltung 20 über ihren Steuerausgang 24 den Befehl zum Einschalten des Motors 26 aus. Hierbei verschiebt der Motor 26 die Blendenvorrichtung 25, die die Infrarotstrahlung der Reihe nach durch die Kammern 38, 39 der Filtereinrichtung 11 durchläßt, wodurch die Strahlung nach den maximalen Absorptionsbanden des Prüfgases, dem Distickstoffoxid, mit konstanter Frequenz moduliert wird.
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Entsprechend dem Zyklus t&sub4; der Einwirkung auf das zu analysierende Gas-Luft-Gemisch mit der Infrarotstrahlung wird vom Augenblick der Erreichung des Druckes p max durch das Gas- Luft-Gemisch die Einwirkung der Infrarotstrahlung zumindest während drei Modulationszyklen durchgeführt, wobei p max konstant gehalten wird.
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Nach Abschluß des Zyklus t&sub4; wird auf ein Signal des Taktgebers 28, das am Eingang 29 der Steuerschaltung 20 eintrifft, von der letzteren über ihren Steuerausgang 30 ein Befehl für die Vergleichsschaltung 16 ausgelöst, dank welchem der Empfang der elektrischen Signale über die Eingänge 14, 15 mit dem Infrarotstrahlungsempfänger 12 mit nachfolgender Zuführung des Vergleichsergebnisses zur Anzeigeeinheit 17 entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Zyklus t&sub5; der Fixierung des Vorhandenseins des zu bestimmenden Gases in der Meßzelle 2 bei konstantem Druck p max des Gas-Luft-Gemisches erlaubt wird.
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Nach der Abnahme des Vergleichsergebnisses von einem Ausgang der Vergleichsschaltung 16 trifft vom anderen Ausgang derselben das Signal am zweiten Steuereingang 31 der Steuerschaltung 20 ein, auf das die Steuerschaltung 20 über ihren Steuerausgang 21 einen Befehl zum Öffnen der elektrischen Ventile 5, 6 auslöst. Die Ventile 5, 6 werden geöffnet, und das Gas-Luft-Gemisch wird mit Hilfe der Vakuumpumpe 7 entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Zyklus t&sub6; des Druckausgleichs in der Meßzelle 2 mit dem atmosphärischen Druck ausgepumpt.
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Gleichzeitig mit dem Öffnen der elektrischen Ventile 5, 6 trifft vom Steuerausgang 27 der Steuerschaltung 20 ein Befehl zum Stillsetzen des Motors 26 ein, und der letztere kommt zum Stillstand, wobei die Blendenvorrichtung 25 in eine Lage gebracht wird, bei der der Zutritt der Infrarotstrahlung zur Meßzelle 2 unterbunden wird. Der Befehl zum Stillsetzen des Motors 26 wird nach Ankunft des Signals am zweiten Steuereingang 31 der Steuerschaltung 20 vom Ausgang der Vergleichsschaltung 16 erzeugt.
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Die Lage, in der die Infrarotstrahlung durch die Blendenvorrichtung 25 der Strahlungsumschaltvorrichtung 10 abgesperrt ist, wird von dem Synchronisierteil kontrolliert, dessen Photodiode 33 ein Signal erzeugt, das am Informationseingang 35 der Steuerschaltung 20 eintrifft.
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Zum besseren Verständnis des vorstehend Ausgeführten ist die Abhängigkeit der Amplitude P der Druckschwankungen im Meßvolumen des Empfängers (bei unendlich großem akustischem Widerstand der Wände des Meßvolumens) dargestellt, die angenähert durch die folgende Formel wiedergegeben ist: °=c:50&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz4&udf54; &udf53;vu10&udf54;worin bedeutet
- P&sub0; - statischer Druck des Gas-Luft-Gemisches im Meßvolumen des Infrarotstrahlungsempfängers (Ultraviolettstrahlungsempfängers);
T - absolute Temperatur;
G - Wärmeleitung des Systems Gas - Meßvolumen;
C v - Wärmekapazität des Gas-Luft-Gemisches;
ω - Modulationskreisfrequenz;
R - Amplitude des Wärmestroms, der im Meßvolumen vom Infrarotstrahlungsfluß entwickelt wird, der im das Meßvolumen füllenden Gas absorbiert wird.
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Bei allmählicher Erwärmung des im Meßvolumen enthaltenen Gases wächst in den bekannten Meßschaltungen die absolute Temperatur T, die Wärmeleitung G, die Wärmekapazität C v und wird die Amplitude R des Wärmestroms geringer, der im Meßvolumen als Ergebnis der Absorbierung der Strahlung durch das zu bestimmende Gas entwickelt wird, was, wie aus der angeführten Formel 2 folgt, eine entsprechende Abnahme der Amplitude P der Druckschwankungen im Meßvolumen des Empfängers und somit eine Abnahme der Empfindlichkeit Q min beim Messen des Gases im zu prüfenden Gemisch bewirkt, was auch in ausnahmslos allen Meßschaltungen der Gasanalysatoren der Fall ist.
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In der beschriebenen Vorrichtung kann, dank der vorgesehenen Bestrahlung des zu analysierenden Gas-Luft-Gemisches in der Meßzeile mit der Infrarot- bzw. Ultraviolettstrahlung nur während des Zyklus t&sub4; die absolute mittlere Temperatur T des Gases im Meßvolumen des Empfängers während des Ablaufs der Zyklen t&sub1;, t&sub2;, t&sub3;, t&sub5; heruntergehen und zum Zeitpunkt des Beginns des Zyklus t&sub4; ihren ursprünglichen Ausgangswert annehmen. Als Folge davon wird die Amplitude P der Druckschwankungen im Meßvolumen die maximale, rechnerische Größe haben, wodurch die Empfindlichkeit beim Messen des Gases nicht unter den rechnerischen Wert abweichen wird und während der gesamten Arbeitsperiode der Vorrichtung eine gleichbleibende Größe beibehält.
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In der Vorrichtung ermöglicht die Einführung des Durchspülens der Meßzelle mit einem neutralen Gas, das die Infrarot- bzw. Ultraviolettstrahlung nicht absorbiert, die Erzeugung eines Unterdrucks in derselben, der niedriger als der atmosphärische Druck ist und beispielsweise bis auf 3,2 · 10&sup4; Pa heruntergebracht wird, sowie das Füllen des konstanten Volumens der Meßzelle mit dem zu analysierenden Gas-Luft-Gemisch bis zur Erzeugung eines konstanten Druckes, der den atmosphärischen Druck übersteigt und beispielsweise 1,6 · 10&sup5; Pa erreichen kann, in ein und demselben Volumen einen höheren Wert der äquivalenten Schicht des bestimmten Gases zu erzielen, das die Infrarot- bzw. Ultraviolettstrahlung absorbiert, d. h.: &udf53;vu10&udf54;°Ku°k¤=¤°Kcl°k@,(3)&udf53;zl10&udf54;worin bedeutet:
- u - äquivalente Dicke der Schicht des zu bestimmenden Gases, das den Fluß der beispielsweise Infrarotstrahlung absorbiert;
c - Volumenkonzentration des zu bestimmenden Gases im Gas- Luft-Gemisch;
l - Dicke der Gasschicht im Gas-Luft-Gemisch in der Meßzelle, d. h. die Länge der Meßzelle (s. Fig. 1).
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Der parallele Strom Φ&sub0; der Infrarotstrahlung, der in der Gasschicht absorbiert ist, ist wie folgt bestimmt: °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;worin bedeutet:
- Φ 0ν - Infrarotstrahlungsstrom, der auf die zu untersuchende Gasschicht im Mittelpunkt der Absorptionsbande des Gases senkrecht fällt;
ν - Infrarotstrahlungsfrequenz;
k ν - Konstante, die die Schichtabsorption charakterisiert, die je Dickeneinheit bei der Konstante berechnet ist, Absorptionsfaktor genannt.
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Bei geringen "u" innerhalb einer Absorptionsbande (angenommen daß Φ 0ν = Φ ν 0 = const, wo ν&sub0; den Mittelpunkt der Absorptionsbande bedeutet) ergibt sich &udf53;vu10&udf54;&udf57;°KF&udf56;ø¤=¤&udf57;°KF&udf56;°T&udf57;°Kn&udf56;ø°t¤&udf57;°Ka&udf56;¤°KU°k@,(5)&udf53;zl10&udf54;wo α die integrale Intensität der Absorptionsbande bedeutet.
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Aus der angeführten Beziehung (5) folgt, daß je größer die äquivalente Dicke "u" der Gasschicht ist, um so größer die Absorption des Infrarot- bzw. Ultraviolettstrahlungsflusses Φ&sub0; ist, was wiederum im Meßvolumen des Empfängers bei übrigen gleichen Bedingungen die Amplitude P der Druckschwankungen aufgrund der Vergrößerung der Wärmestromamplitude R (s. Formel (2)) größer macht. Dank der größer werdenden Amplitude P der Druckschwankungen nehmen akustische Schwingungen der Membran des Fühlelementes des Empfängers zu, was wiederum die Verstärkung des elektrischen Ausgangsnutzsignales gewährleistet.
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Unabhängig vom Typ des Strahlungsempfängers wird die maximale Empfindlichkeit der Vorrichtung durch die minimal mögliche Größe der Grenzempfindlichkeit bei der Umsetzung des Strahlungsflusses Φ&sub0;, der in der äquivalenten Gasschicht absorbiert wird, in das elektrische Signal U am Ausgang des Strahlungsempfängers bedingt. Für den Fall der linearen Umsetzung läßt sich die Empfindlichkeit des Strahlungsempfängers in vereinfachter Form folgenderweise schreiben: °=c:30&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz2&udf54; &udf53;vu10&udf54;
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In der beschriebenen Vorrichtung zur Analyse von Gas- Luft-Gemischen nimmt dank der Vergrößerung der äquivalenten Dicke der Schicht des zu bestimmenden Gases, beispielsweise dem Distickstoffoxid (Beziehung (3)), der Infrarotstrahlungsfluß Φ&sub0; zu, der in dieser Schicht absorbiert wird (Beziehung (5)), und dies erhöht die Empfindlichkeit des Strahlungsempfängers der Vorrichtung bzw. verstärkt das elektrische Ausgangssignal U, was gleichbedeutend ist.