DE1448207C - Meßbrücke und Integriereinnchtung fur die gas chromatographische Analyse - Google Patents
Meßbrücke und Integriereinnchtung fur die gas chromatographische AnalyseInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßbrücke und Integriereinrichtung für die gas-chromatographische
Analyse mit einer Meßgaszelle und einer Vergleichsgaszelle und mit Einrichtungen zum Umsetzen
von Brückenausgangsspannungen in Impulsfolgen, die in ihrer Frequenz von der Brückenausgangsspannung
abhängen, und zur Zählung der während des Durchlaufens der Meßwerte einer Komponente des zu
untersuchenden Gases erhaltenen Impulse.
Bei der Gaschromatographie werden die Gaskomponenten durch die Messung der Wärmeleitfähigkeit
in einer Meßzelle bestimmt. Für die quantitative Auswertung eines Diagramms, das die Ausgangsspannung
der Wärmeleitfähigkeitszelle zeitabhängig darstellt, ist in vielen Fällen die Feststellung der Peakfläche, d. h.
der von dem Kurvenzug und der Bezugslinie umschlossenen Fläche, erforderlich.
Es ist z. B. ein Integrator bekannt, bei dem die Winkelmessung der Potentiometerachse eines Potentiometerschreibers
auf eine digitale Zeitmessung zurückgeführt wird. Hierzu werden Drehspulen und ein
elektromagnetisches Drehfeld um die Spulenachse benutzt, das z. B. mit einem rotierenden Permanentmagneten
erzeugt wird.
Auf diese Weise wird der Ausschlag des Schreibers ausgezählt, d. h. digital gemessen, und die erhaltenen
Ausschlagswerte werden während des Durchlaufens eines Peaks des Chromatogramms vom Zählgerät aufsummiert,
dessen Zählergebnis den Flächeninhalt des Peaks darstellt. Es sind auch automatische Integratoren
bekannt, die an Folgepotentiometer der zur Spannungsmessung verwendeten Kompensatoren angeschlossen
werden können. Im Prinzip wird bei den gas-chromatographischen Integratoren ein Zähl- oder
Druckwerk von der Ausgangsspannung des Folgepotentiometers oder des Schreiberpotentiometers und
von der Zeit derart beeinflußt, daß diese Werke Zahlen angeben, die dem Integral nach der Zeit:
ίο p
. . Kjudt
proportional sind, wobei (K) der Proportionalitätsfaktor
und («) die Spannung bedeuten.
Bei all diesen Integratoren wird jedoch vorausge-· setzt, daß der Nullpunkt konstant bleibt, d. h., daß
nach Durchfahren der Analyse die Meßzelle wieder dieselbe Spannung liefert wie zu Beginn und daß somit
am Kompensator ebenfalls wieder derselbe Ausschlag auftritt. Das ist jedoch oft nicht der Fall, da ungewollte
Veränderungen des Widerstandes der Meßzellendrähte durch Temperaturschwankungen, Luftdruckschwankungen
und Änderungen der Trägergasgeschwindigkeit auftreten können. Bei wanderndem
Nuiipunkt liefern die bekannten automatischen Integratoren fehlerhafte Angaben, so daß ein erheblicher
Aufwand getrieben werden muß, sowohl den Nullpunkt des Integrators als auch den Bezugspunkt der
gas-chromatographischen Messung einigermaßen konstant zu halten.
Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die Meßgaszelle und die Vergleichsgaszelle
mit hochkonstant festen Widerständen und Kompensationspotentiometern eine Kompensationsbrückenschaltung
bilden, bei der die eine Brükkendiagonale an Gleichspannung liegt, und daß die mit jeweils einem der Kompensationspotentiometer
einstellbaren Kompensationsspannungen an der anderen Brückendiagonaie je einer Impedanzsteuerstufe
von Schwebungssummern zugeführt sind und die Ausgangsspannungen der Schwebungssummer an
einen Ringmodulator zur Bildung der Differenzfrequenz angeschlossen sind, von der zählbare Impulse
abgeleitet sind.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspurch gekennzeichnet.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar. Es zeigt
F i g. 1 eine Schaltungsanordnung und
F i g. 2 ein Diagramm mit einer Registrierung bei konstantem Nullpunkt und bei wanderndem Nullpunkt.
Nach Fig. I wird der Widerstandsdraht einer Vergleichsgaszelle
I nur vom Trägergas umströmt, während der Widerstandsdraht einer Meßgaszelle 2 vom
Trägergas und dem zu analysierenden Gemisch umströmt wird. Die Widerstände 3 und 4 sind hochkonstante
Festwiderstände außerhalb der Meß- und Vergleichsgaszelle. Die relativen Widerstandsänderungen
der Vergleichsgaszelle 1 gegen den Widerstand 3 und der Meßgaszelle 2 gegen den Widerstand 4 werden
mittels der Kompensationsschaltung, die noch Potentiometers und 5' und Batterien 6 und 7 besitzt, in
Spannungsänderungen umgeformt, die nach Verstärkung in 8 und 9 den Impedanzsteuerstufen 10 und Il
zugeführt werden. Diese können in an sich bekannter Weise aus Transistoren oder Röhren aufgebaut sein.
Mit dem Potentiometer 5 bzw. 5' (Kompensationspotentiometer) wird die Kompensationsspannung eingestellt,
die dann als Eingangsspannung für die Verstärker 8 bzw. 9 dient. Diese Potentiometer liegen zwischen
den Batterien 6 und 7, die an die Punkte der einen Brückendiagonale angeschlossen sind, während
von den Punkten der anderen Brückendiagonalen die Eingangsspannung für den Verstärker 8 und
die Eingangsspannung für den Verstärker 9 abgenommen wird. ίο
Die Impedanzsteuerstufen verändern in bekannter Weise ihren induktiven Widerstand in gewissen Grenzen
linearproportional zur angelegten Spannung. Sie sind jeweils mit einem der Schwingkreise der beiden
Schwebungssummer 12 und 13 verbunden, wodurch an den Ausgängen von 12 und 13 Wechselspannungen
auftreten, deren Frequenzen den Widerstandsänderungen der Meß- und Vergleichsgaszellenwiderstände
2 und 1 proportional sind. In einem Ringmodulator 14 wird die Differenzfrequenz dieser beiden
Frequenzen erzeugt und einem diese Frequenz zählenden elektronischen Zähler 15 zugeführt.
Vor Beginn der Analyse wird durch Verändern der Schwingkreiskapazitäten in den Schwebungssummem
12 und 13 deren Ausgangsfrequenz möglichst auf 0 Hertz eingestellt, so daß am Ausgang des Ringmodulators
14 keine Wechselspannung auftritt und der elektronische Zähler auf dem Wert 0000 verharrt. Bei
der in der Praxis maximal vorkommenden Widerstands- bzw. Spannungsänderung der Meßgaszelle soll
die Maximal-Frequenz des Schwebungssummers 13 einige Kilohertz betragen, wodurch erreicht wird, daß
die Schwebungssummer in ihrer Nullstellung um einige Hertz schwanken können, ohne die Meßgenauigkeit
merklich zu verschlechtern.
Bleibt während einer Analyse der Nullpunkt konstant, wie bei dem Diagramm auf der linken Seite der
F i g. 2, d. h. ändert sich der Wert des nur vom Trägergas umspülten Widerstandes der Vergleichsgaszelle 1
nicht, so tritt am Schwebungssummer 12 keine— oder nur eine sehr langsam-frequente Wechselspannung
auf. Nur die Meßgaszelle 2 wird von den Gaskomponenten in der Weise beeinflußt, daß die Frequenz
des Schwebungssummers 13 sich entsprechend der jeweiligen Gaskomponente einstellt. Dadurch
wird der Zähler 15 jeweils nach Ende eines Peaks a bzw. b einen Wert anzeigen, der dem Widerstands-Zeitintegral
bzw. der Fläche pt oder po proportional
ist.
Verändert sich dagegen der Widerstand der Vergleichsgaszelle 1 während der Analyse durch Temperatur-
oder Druckschwankungen usw., so fehlt der Peakfläche p't (rechtes Diagramm der F i g. 2) ein
Flächenteilstück, was gleichbedeutend mit einem dazu proportionalen Fehler ist. Der Schwebungssummer 12
liefert jedoch dazu proportionale Frequenzen, welche die Ausgangsfrequenz des Ringmodulators 14 laufend
um den Wert herabsetzen, der gerade die Nullpunktwanderung kompensiert. Bei Änderungen an der
Meßgaszelle 2 wird der Wert wegen des nun unterhalb der Bezugslinie liegenden Flächenanteils (/ in F i g. 2)
heraufgesetzt.
Zur qualitativen Erfassung der Analyse kann der Ausgang des Verstärkers 9 mit einem einfachen Direktschreiber
von geeignetem Frequenzbereich verbunden werden, an dem die einzelnen Gaskomponenten
in bekannter Weise abgelesen und bestimmt werden können. Weiterhin können Umschaltglieder vorgesehen
werden, durch welche die Integralwerte der aufeinanderfolgenden Peaks in Zwischenspeichern
festgehalten und anschließend automatisch nacheinander gedruckt werden.
Prinzipiell das gleiche Verfahren kann angewendet werden, wenn die Messung und Registrierung der von
der Wärmeleitfähigkeitszelle gelieferten Spannung mittels selbstabgleichender Kompensatoren erfolgt.
Diese Kompensatoren besitzen meistens sogenannte Folgepotentiometer, an denen Widerstandswerte abgegriffen
werden können, die jeweils der Meßgröße proportional sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Meßbrücke und Integriereinrichtung für die gaschromatographische Analyse mit einer Meßgaszelle
und einer Vergleichsgaszelle und mit Einrichtungen zum Umsetzen von Brückenausgangsspannungen
in Impulsfolgen, die in ihrer Frequenz von der Brückenausgangsspannung abhängen,
und zur Zählung der während des Durchlaufens der Meßwerte einer Komponente des zu untersuchenden
Gases erhaltenen Impulse, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßgaszelle (2)
und die Vergleichsgaszelle (1) mit hochkonstant festen Widerständen (4 bzw. 3) und Kompensationspotentiometern
(5' bzw. 5) eine Kompensationsbrückenschalfung bilden, bei der die eine
Brückendiagonale an Gleichspannung (6, 7) liegt, und daß die mit jeweils einem der Kompensationspotentiometer (5' bzw. 5) einstellbaren Kompensationsspannungen
an.der anderen Brückendiagonalen je einer Impedanzsteuerstufe (Il bzw. 10)
von Schwebungssummern (13 bzw. 12) zugeführt sind und die Ausgangsspannungen der Schwebungssummer
(13 bzw. 12) an einen Ringmodulator (14) zur Bildung der Differenzfrequenz angeschlossen
sind, von der zählbare Impulse abgeleitet sind.
2. Meßbrücke und Integriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Steuerspannung für die Impedanzsteuerstufe die mittels selbstabgleichenden Kompensatoren an
■ Folgepotentiometern erhaltene Spannung dient.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP0026406 | 1961-01-18 | ||
DEP0026406 | 1961-01-18 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1448207A1 DE1448207A1 (de) | 1972-04-06 |
DE1448207B2 DE1448207B2 (de) | 1972-10-19 |
DE1448207C true DE1448207C (de) | 1973-05-10 |
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