DE19601873A1

DE19601873A1 - Gasanalysator

Info

Publication number: DE19601873A1
Application number: DE19601873A
Authority: DE
Inventors: Shigeyuki Akiyama; Masahiko Fujiwara; Takuji Oida; Naohito Shimizu; Aritoshi Yoneda; Toshikazu Ohnishi
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1995-03-04
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2016-01-20
Also published as: US5773828A; DE19601873C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasanalysator und insbesondere auf einen nicht-dispersiven Infrarotanalysator, der nachfolgend als NDIR- Analysator bezeichnet wird. Bei Durchführung einer Messung mit einem NDIR-Analysator kommt das Lambert-Beer′sche Gesetz zur Anwendung. Dieses Gesetz läßt sich durch die nachfolgende Gleichung (1) ausdrücken, nach der bei konstanter Zellenlänge bei größer werdendem Absorptions koeffizienten einer Komponente oder bei größerer Konzentration einer zu messenden Komponente eine Kalibrierungskurve ebenfalls größer wird. Ist die Konzentration der zu messenden Komponente konstant, wird bei größer werdender Zellenlänge die Kalibrierungskurve ebenfalls größer. Die Gleichung (I) hat folgenden Aufbau:

I = I₀·exp (-µ·c·L) (1)

Hierin sind I₀ die Intensität des einfallenden Lichtes, c die Konzentration der zu messenden Komponente (Menge der in der Zelle absorbierten Infra rotstrahlung), µ der Absorptionskoeffizient der zu messenden Komponen te, I die hindurchgetretene Lichtintensität und L die Zellenlänge.

Beim NDIR-Analysator ergibt sich somit eine linearisierte Kurve bei Ver wendung einer Näherungsgleichung, jedoch weist die Linearisierung Grenzen auf, die z. B. durch die Berechnungsgenauigkeit gegeben sind.

Wird andererseits die Zellenlänge L vergrößert, wird eine höhere Empfind lichkeit erhalten. Das bedeutet, daß sich im Hinblick auf die Empfindlich keit und den Kurvenverlauf die Zellenlänge L bestimmen läßt. Ein Problem liegt allerdings darin, daß die anpaßbare Zellenlänge L in Abhängigkeit der zu messenden Komponente oder ihrer Konzentration schwankt. Obwohl die o.g. Linearisierung hierauf zum Teil Rücksicht nimmt, muß die Zellen länge L dennoch geändert werden, wenn die Schwankung nicht mehr kor rigiert werden kann.

Zum Beispiel muß bei ölbefeuerten Bollern in elektrischen Kraftwerken nach gesetzlicher Vorschrift eine Regulierung von NO_x erfolgen. Es han delt sich hier also um eine zu messende Komponente. Eine Denitrierungs einrichtung hat somit die Aufgabe, die NO_x Komponente auf einer be stimmten Konzentration oder darunter zu halten. Wird die Abgaskonzen tration von NO_xz. B. auf etwa 20 bis 30 ppm gesteuert, so ist ein NO_x-Meß bereich von 0 bis 50 ppm erforderlich. Andererseits variiert die CO₂ Kon zentration in Abhängigkeit des Verbrennungszustands und liegt bei etwa 14% während des Boilerbetriebs. Üblicherweise ist daher ein CO₂ Meßbe reich von 0 bis 20% erforderlich.

Ein NO_x Meßgerät zur Messung von NO_x, dessen Abgaskonzentration bei etwa 20 bis 30 ppm liegen soll, unterscheidet sich daher wesentlich in der Zellenlänge von der entsprechenden Zellenlänge eines CO₂ Meßgeräts zur Messung von CO₂ bei einer üblichen Konzentration von etwa 14%. Bei ei nem Abgasanalysator beträgt z. B. die Zellenlänge 60 mm zur Messung von NO_x mit einer Abgaskonzentration von etwa 20 bis 30 ppm, während die Zellenlänge nur 1 mm zur Messung von CO₂ mit einer Konzentration von etwa 14% beträgt.

Sind also zwei Komponenten mit voneinander unterschiedlichen Konzen trationen vorhanden, so erfordern sie zur Messung unterschiedliche Zel lenlängen. Das bedeutet, daß mit einer einzelnen Zelle die Differenzen nicht ausgeglichen werden können, wenn die zu messenden Komponenten stark voneinander abweichende Absorptionsvermögen oder Konzentratio nen aufweisen oder unterschiedliche Detektormethoden zum Einsatz kommen müssen. Zur Lösung des genannten Problems wurden bereits zwei Komponenten mit unterschiedlichen Einrichtungen gemessen. Für jede Einrichtung war daher eine Zelle mit einer an die zu messenden Kom ponente angepaßten Zellenlänge L erforderlich. Somit mußten mehrere Meßzellen zum Einsatz kommen und es waren mehrere Gaszufuhr strecken bzw. Gaswege erforderlich, was den Gesamtaufbau erheblich ver komplizierte.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasanaly sator zu schaffen, der bei einfachem Aufbau die Messung mehrerer Kom ponenten mit hoher Genauigkeit durchführen kann.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patent anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Entsprechend der Erfindung, wie sie in den Fig. 1 oder 2 dargestellt ist, wird ein Gasanalysator vorgeschlagen, der eine Mehrzahl von Meßzellen enthält, wobei die Meßzellen u. a. auch unterschiedliche Längen vonein ander aufweisen können. Diese Meßzellen sind der Reihe nach durch ent sprechende Kanäle miteinander verbunden, um untereinander kommuni zieren zu können, so daß sie einen einzelnen Gasweg bilden. Ferner ist eine Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung in der Nähe einer Licht quelle vorgesehen. Wenigstens ein Satz von Meßzellen, die über die Ver bindungseinrichtung miteinander kommunizieren können, sowie an der Jeweiligen Lichtaustrittsseite angeordnete Infrarotdetektoren befinden sich darüber hinaus jeweils an der Infrarotdurchdringungsseite bzw. der Infrarotreflexionsseite der genannten Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtung. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Gaskom ponenten mit voneinander verschiedener Konzentration bzw. unter schiedlichen Absorptionsvermögen in einfacher Weise unter Verwendung nur eines Gasströmungsweges messen. Die genannte Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung kann auch als Einrichtung zur Transmis sion bzw. Reflexion von Infrarotstrahlung bezeichnet werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 3 weist ein Gasana lysator mehrere Meßzellen auf, die sich auch in ihrer Länge voneinander unterscheiden können. Sie sind sequentiell miteinander verbunden, um über einen einzigen Gasweg miteinander kommunizieren zu können. Eine erste Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung befindet sich be nachbart zu einer Lichtquelle, wobei eine erste Meßzelle und eine zweite Meßzelle über ein Verbindungsteil miteinander kommunizieren und je weils an der Infrarotdurchdringungsseite bzw. Infrarotreflexionsseite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung angeordnet sind.

Eine zweite Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung liegt zwi schen der ersten Meßzelle und einem ersten Infrarotstrahlungsdetektor, welch er sich seinerseits an der Infrarotdurchdringungsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung befindet. Ein dritter In frarotstrahlungsdetektor befindet sich an der Infrarotreflexionsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung. Ein zweiter In frarotstrahlungsdetektor für die zweite Meßzelle befindet sich an der In frarotreflexionsseite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionsein richtung und hinter der zweiten Meßzelle, in Strahlungsrichtung gesehen.

Alternativ kann gemäß Fig. 4 eine dritte Meßzelle zwischen der Infrarot reflexionsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tung und dem dritten Infrarotstrahlungsdetektor vorhanden sein.

Nach einer Weiterbildung betrifft die Erfindung einen Gasanalysator mit einer Mehrzahl von Meßzellen, wobei auch Zellen unterschiedlicher Länge vorhanden sein können, die sequentiell über Verbindungsteile miteinan der kommunizieren, um einen einzelnen Gasweg zu bilden. Dabei liegt eine erste Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung benachbart zu ei ner Lichtquelle, während eine zweite Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtung an der Infrarotdurchdringungsseite der ersten Infrarot durchdringungs-/Reflexionseinrichtung liegt. Eine erste Meßzelle und ein für diese vorgesehener erster Infrarotstrahlungsdetektor befinden sich an der Infrarotdurchdringungsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtung, während sich eine zweite Meßzelle und ein für sie vorgesehener Infrarotstrahlungsdetektor an der Infrarotreflexionsseite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung befinden. Ei ne dritte Meßzelle und ein für sie vorgesehener dritter Infrarotstrahlungs detektor befinden sich an der Infrarotreflexionsseite der o.e. zweiten In frarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung. Sämtliche Meßzellen bil den einen einzigen Strömungsweg.

Nach einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 6 ent hält ein Gasanalysator wiederum eine Mehrzahl von Meßzellen, die auch unterschiedliche Längen voneinander aufweisen können und die zur Bil dung eines einzelnen Gasweges miteinander kommunizieren. Dabei liegt eine erste Meßzelle zwischen einer Lichtquelle und einer ersten Infrarot durchdringungs-/Reflexionseinrichtung. Eine zweite Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung befindet sich an der Infrarotdurchdrin gungsseite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung. Darüber hinaus liegt ein erster Infrarotstrahlungsdetektor an der Infra rotdurchdringungsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtung. Eine zweite Meßzelle mit zugehörigem zweiten Infrarot strahlungsdetektor befindet sich an der Infrarotreflexionsseite der o.g. er sten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung, während sich eine dritte Meßzelle mit zugehörigem dritten Infrarotstrahlungsdetektor an der Infrarotreflexionsseite der o.e. zweiten Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtung befindet.

Nach einer noch anderen Weiterbildung der Erfindung gemäß Fig. 7 be sitzt ein Gasanalysator ebenfalls eine Mehrzahl von Meßzellen, die unter schiedliche Zellenlängen aufweisen können und sequentiell zur Bildung eines einzelnen Gasweges miteinander verbunden sind. Eine erste Infra rotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung befindet sich in der Nähe ei ner Lichtquelle, während sich an der Infrarotdurchdringungsseite der er sten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung eine erste Meßzelle befindet, an die sich eine zweite Infrarotdurchdringungs-/Reflexionsein richtung anschließt. Ein erster Infrarotstrahlungsdetektor liegt an der In frarotdurchdringungsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtung, während ein dritter Infrarotstrahlungsdetektor an der Infrarotreflexionsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexions einrichtung liegt. An der Infrarotreflexionsseite der o.e. ersten Infrarot durchdringungs-/Reflexionseinrichtung befindet sich eine zweite Meßzel le und dahinter eine dritte Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tung. An ihrer Infrarotdurchdringungsseite liegt ein zweiter Infrarotstrah lungsdetektor, während an ihrer Infrarotreflexionsseite ein vierter Infra rotstrahlungsdetektor liegt.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 11 ent hält ein Gasanalysator vom Lichtunterbrechungstyp eine Mehrzahl von Meßzellen, die auch unterschiedliche Zellenlängen aufweisen können. Sie kommunizieren sequentiell miteinander über entsprechende Verbin dungskanäle zwecks Bildung eines einzelnen Gasweges. Dieser Gasanaly sator enthält u. a. eine Referenzzelle. Diese Referenzzelle bildet zusammen mit einer ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₁ ei nen ersten Zweig, während eine erste Meßzelle zusammen mit einer zwei ten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₂ einen zweiten Zweig bildet, die parallel zueinander liegen sowie zwischen einem Lichtun terbrecher benachbart zu einer Lichtquelle einerseits und einem Infrarot strahlungsdetektor vom Zweikammer-Lichtempfangstyp andererseits. Ein erster Infrarotstrahlungsdetektor befindet sich an der Infrarotrefle xionsseite der o.e. zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tung B₂, während sich ein zweiter Infrarotstrahlungsdetektor an der In frarotreflexionsseite der o. e. ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexions einrichtung B₁ befindet. Zwischen ihr und dem zweiten Infrarotstrah lungsdetektor liegt eine zweite Meßzelle, die über einen Kanal mit der er sten Meßzelle verbunden ist.

Nach einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 12 ist in Abwandlung zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel eine dritte In frarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₃ zwischen der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₂ und der ersten Meß zelle vorhanden. Eine dritte Meßzelle steht mit der genannten ersten Meß zelle in Verbindung und befindet sich an der Infrarotreflexionsseite der dritten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₃. Dabei liegt an der Lichtaustrittsseite der dritten Meßstelle ein dritter Infrarotstrah lungsdetektor.

In einer noch weiteren Ausgestaltung des letzten Ausführungsbeispiels und gemäß Fig. 13 befindet sich ein Paar von Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtungen B₄, B₅ zwischen dem Lichtunterbrecher und der Referenzzelle. Ferner ist eine zweite Referenzzelle R₁ an der Infrarotre flexionseite der Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₄ ange ordnet. Die o.e. erste Meßzelle und die dritte Meßzelle kommunizieren mit der zweiten Meßzelle, wobei die dritte Meßzelle an der Infrarotreflexions seite der Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₅ liegt. Es exi stiert ein weiterer Infrarotstrahlungsdetektor vom Zweikammer-Lich tempfangstyp für die zweite Referenzzelle und die dritte Meßzelle. Ferner befindet sich eine vierte Meßzelle an der Infrarotreflexionsseite der zwei ten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₂ mit strahlaus gangsseitig liegendem Infrarotstrahlungsdetektor 32. Eine fünfte Meßzel le befindet sich an der Infrarotreflexionsseite der dritten Infrarotdurch dringungs-/Reflexionseinrichtung B₃ mit strahlausgangsseitig liegen dem Infrarotstrahlungsdetektor. Auch hier stehen sämtliche Meßzellen untereinander in Verbindung zwecks Bildung eines einzigen Gasweges.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 14 ent hält ein Gasanalysator vom Lichtunterbrechungstyp eine Mehrzahl von Meßzellen, die auch unterschiedliche Zellenlängen aufweisen können und die sequentiell miteinander verbunden sind, um einen einzelnen Gasweg zu bilden. Auch hier ist eine Referenzzelle vorhanden. Eine erste Infrarot durchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₁, eine Referenzzelle und eine zweite Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₂ liegen der Rei he nach hintereinander und bilden einen ersten Zweig. Dazu parallel liegt ein zweiter Zweig mit einer dritten Infrarotdurchdringungs-/Reflexions einrichtung B₃, einer ersten Meßzelle und einer vierten Infrarotdurch dringungs-/Reflexionseinrichtung B₄. Auch diese Elemente im zweiten Zweig liegen seriell hintereinander. Beide Zweige liegen zwischen einem Lichtunterbrecher in der Nähe einer Lichtquelle einerseits und einem In frarotstrahlungsdetektor vom Zweikammer-Lichtempfangstyp anderer seits. Eine zweite Meßzelle, eine dritte Meßzelle und eine vierte Meßzelle, die miteinander kommunizieren sowie auch mit der ersten Meßzelle, und ein jeweils zugehöriger zweiter Infrarotstrahlungsdetektor, ein dritter In frarotstrahlungsdetektor und ein vierter Infrarotstrahlungsdetektor be finden sich jeweils an der Infrarotreflexionsseite der ersten Infrarotdurch dringungs-/Reflexionseinrichtung B₁, der zweiten Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung B₂ und der dritten Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung B₃.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung der Erfindung gemäß Fig. 15 kommuniziert eine fünfte Meßzelle mit der o.e. ersten Meßzelle, während ein fünfter Infrarotstrahlungsdetektor sowie die zugehörige fünfte Meßzel le an der Infrarotreflexionsseite der vierten Infrarotdurchdringungs-/Re flexionseinrichtung B₄ angeordnet sind. Diese vierte Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung B₄ liegt benachbart zur ersten Meßzelle.

In Übereinstimmung mit der Fig. 15 kann eine Weiterbildung der Erfin dung darin bestehen, daß eine oder mehrere Infrarotdurchdringungs-/Re flexionseinrichtungen B₅ zwischen der vierten Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtung B₄ und der ersten Meßzelle liegen. Eine weitere bzw. sechste Meßzelle, die mit der fünften und der ersten Meßzelle kom muniziert, befindet sich an der Infrarotreflexionsseite der fünften Infra rotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₅, wobei strahlausgangssei tig zur sechsten Meßzelle ein weiterer Infrarotstrahlungsdetektor vorhan den ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß Namen und Referenzcodes für die Meßzel len, Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtungen und Infrarot strahlungsdetektoren nicht die Inhalte der Kompositionen standardisie ren oder spezifizieren, und daß auch Fälle umfaßt sind, bei denen sich die Inhalte der Kompositionen voneinander unterscheiden, auch wenn diesel ben Namen bzw. Referenzcodes verwendet werden.

Gemäß der Erfindung wird ein Gasanalysator angegeben mit einer Mehr zahl von Meßzellen, bei denen auch der Fall umfaßt ist, daß die Zellen von einander unterschiedliche Zellenlängen aufweisen. Die Zellen sind der Reihe nach hintereinandergeschaltet und bilden einen einzigen bzw. ein zelnen Gasweg. Durch die Kombination der Meßzellen, der Infrarotdurch dringungs-/Reflexionseinrichtungen und der Infrarotstrahlungsdetekto ren wird es möglich, mehrere Gaskomponenten mit hoher Genauigkeit zu messen, auch gleichzeitig, wobei auch eine Strömungsmodulation bzw. Gasmodulation durchgeführt werden kann. Darüber hinaus kann auch ein Lichtunterbrechungssystem zum Einsatz kommen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezu gnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 den Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 3 den Aufbau eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 4 den Aufbau eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 5 den Aufbau eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 6 den Aufbau eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 7 den Aufbau eines siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 8 die graphische Darstellung spektraler Wellenlängencharakteristi ka einer infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung, die bei der Er findung zum Einsatz kommt;

Fig. 9 eine weitere graphische Darstellung spektraler Wellenlängencha rakteristika einer Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung, die bei der Erfindung zum Einsatz kommt;

Fig. 10 eine noch weitere graphische Darstellung spektraler Wellenlän gencharakteristika einer Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tung, die bei der Erfindung zum Einsatz kommt;

Fig. 11 den Aufbau eines achten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 den Aufbau eines neunten Ausführungsbeispiels der vorliegen den Erfindung;

Fig. 13 den Aufbau eines zehnten Ausführungsbeispiels der vorliegen den Erfindung;

Fig. 14 den Aufbau eines elften Ausführungsbeispiels der Erfindung; und

Fig. 15 den Aufbau eines zwölften Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung werden nun die Ausführungsbei spiele näher beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt einen Gasanalysator (NDIR) zur Messung zweier Kompo nenten, bei dem eine NO_x Meßzelle eine Zellenlänge (L₂) von 60 mm und ei ne CO₂ Meßzelle eine Zellenlänge (L₁) von 1 mm aufweisen. Beide Meßzel len können über einen einzigen Gasweg bzw. Gaskanal miteinander kom munizieren, stehen also über diesen Gaskanal miteinander in Verbin dung. Die Fig. 1 zeigt also mehrere Zellen, nämlich eine Zelle 7 (zweite Zelle) sowie eine Zelle 3 (erste Zelle), deren Zellenlängen L₁, L₂ voneinan der verschieden sind, und die über einen Verbindungskanal 21 miteinan der kommunizieren können, der einen einzigen Gasweg bzw. Gaskanal bil det. Ein schräggestellter optischer Filter 100 dient als Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung zur spektralen Beugung von Infrarotstrah len und ist in der Nähe einer Lichtquelle 1 angeordnet. Die NO_x Meßzelle 3 mit der Zellenlänge L₂ sowie die CO₂ Meßzelle 7 mit der Zellenlänge L₁ sind über den Verbindungsteil 21 bzw. Gaskanal miteinander verbunden. Ein Kondensatormikrophon 5 (Infrarotstrahlungsdetektor für NO_x) befin det sich an der Durchdringungsausgangsseite des optischen Filters 100 hinter der ersten Meßzelle 3, während sich ein peroelektrischer Detektor 9 (Infrarotstrahlungsdetektor für CO₂) an der Reflexionsausgangsseite des optischen Filters 100 hinter der zweiten Meßzelle 7 befindet. Bei diesem Ausführungsbeispiel kommt ein Fluid-Modulationssystem (Gasmodula tionssystem) zum Einsatz, derart, daß ein Probengas 30 und ein nicht dar gestelltes Referenzgas abwechselnd zu den Meßzellen 3, 7 geleitet wird.

Der schräggestellte optische Filter 100 steht bei diesem Ausführungsbei spiel innerhalb einer Gasfilterzelle 22, die mit einem Störkomponentengas gefüllt ist. Allerdings muß dieses Störkomponentengas nicht in jedem Fall vorhanden sein, sondern kann wahlweise verwendet werden.

Nachfolgend wird der Meßbetrieb näher beschrieben. Das Probengas 30 (oder das Referenzgas) strömt zunächst in die Meßzelle 7 und von dort wei ter durch den Verbindungsteil 21 hindurch in die Meßzelle 3. Dort tritt es am anderen Ende der Meßzelle 3 wieder aus dieser heraus. Alternativ dazu kann die Strömungsrichtung des Probengases auch umgekehrt werden. Andererseits werden von der Lichtquelle 1 ausgesandte Infrarotstrahlen A zum einen am optischen Plattenfilter 100 reflektiert, so daß ein reflektier ter Strahl A₁ (λ₁) erhalten wird. Ein anderer Teil des von der Lichtquelle 1 ausgesandten Lichts durchdringt den optischen Filter 100, so daß auf die se Weise ein Durchdringungsstrahl A₂ (λ₂) erhalten wird. Die Absorp tionscharakteristik des optischen Filters 100 ist durch die Kurve P in Fig. 8 angegeben. Das bedeutet, daß das reflektierte Licht A₁ (λ₁) eine kurze Wellenlänge λ₁ ( a) aufweist, die kürzer ist als die CO₂ Absorptionswel lenlänge a (= 4,3 µm). Das den optischen Filter 100 durchdringende Licht A₂ (λ₂) weist dagegen eine andere Wellenlänge λ₂ ( a) auf.

Für das durch dringende Licht A₂ gilt folgendes: Während der Periode, in der dieses Licht durch ein CaF₂ Fenster 2 an einem Ende der Meßzelle 3 und anschließend durch die NO_x Meßzelle 3 mit einer Zellenlänge L₂ = 60 mm hindurchläuft, absorbiert die zu messende Gaskomponente in der Meßzelle Infrarotstrahlung. Nachdem dann dieses Licht ein am anderen Ende der Meßzelle 3 befindliches CaF₂ Fenster 4 durchlaufen hat, durch läuft nur noch Licht entsprechend der Absorptionswellenlänge b (= 5,3 µm) im NO_x Gas einen NO Bandpaßfilter 400 am anderen Ende der Meßzelle 3, der eine Absorptionscharakteristik gemäß der Kurve Q in Fig. 8 aufweist, bevor es schließlich den NO_x Detektor 5 erreicht.

Andererseits durchläuft das reflektierte Licht A₁ ein CaF₂ Fenster 6 am Eingang der zweiten Meßzelle 7 und anschließend die CO₂ Meßzelle 7 mit einer Länge L₁ = 1 mm, wobei die zu messende Gaskomponente wiederum Infrarotstrahlen absorbiert. Sodann durchläuft das Licht ein CaF₂ Fen ster 8 am anderen Ende der Meßzelle 7. Anschließend gelangt nur Licht entsprechend der Absorptionswellenlänge a (= 4,3 µm) im CO₂ Gas durch einen CO₂ Bandpaßfilter 200 hindurch, der eine Absorptionscharakteri stik gemäß der Kurve R in Fig. 9 aufweist, bevor es den CO₂ Detektor 9 er reicht.

Wie oben beschrieben, umfaßt das vorliegende Ausführungsbeispiel zwei Meßzellen 3, 7 mit Zellenlängen L₂, L₁, die an die jeweiligen Komponenten (NO und CO₂) angepaßt werden können. Diese Meßzellen stehen über ei nen einzigen Gaskanal miteinander in Verbindung und können daher un tereinander kommunizieren. Ein schräggestelltes bzw. Kantenfilter 100 befindet sich vor der Lichtquelle 1, während die o. e. und über den Verbin dungskanal 21 miteinander kommunizierenden Meßzellen 3, 7 jeweils an der Strahldurchdringungsseite bzw. Strahlreflexionsseite des Kantenfil ters 100 angeordnet sind. Für die jeweiligen Meßzellen 3, 7 sind Detekto ren 5, 9 vorgesehen so daß sich im Hinblick auf die anpaßbaren Zellenlän gen L₂, L₁ zwei unterschiedliche Komponenten bei Vorsehen nur eines einzigen Strömungsweges mit hoher Genauigkeit messen lassen.

Die Fig. 2 zeigt einen NDIR Analysator 20 vom Lichtunterbrechungstyp mit drehendem Chopper C zur Unterbrechung der Infrarotstrahlung von der Lichtquelle 1, wobei der Chopper C zwischen der Lichtquelle 1 und ei ner Gasfilterzelle 22 angeordnet ist, so daß es möglich ist, wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zwei Komponenten zu messen. Es han delt sich hier um ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Be zugszeichen 33 bezeichnet eine Referenzzelle, die mit einem Inertgas ge füllt ist, z. B. N₂. Innerhalb der Referenzzelle 33 wird die von der Lichtquel le 1 kommende Infrarotstrahlung nicht absorbiert, so daß eine bestimmte Menge an Licht ständig einen Infrarotstrahlendetektor 5 vom Zweikamm ertyp erreicht. Es ergibt sich somit eine Differenz bezüglich der Menge des einfallenden Infrarotlichtes zwischen der Meßzelle 3 und der Referenzzelle 33, wobei beide Bündel an Infrarotstrahlen durch den drehenden Chopper 32 periodisch unterbrochen werden, so daß das Kondensatormikrophon des Infrarotstrahlendetektors 5 vibriert. Ergibt sich eine Änderung der elektrostatischen Kapazität infolge der Vibration, so wird diese Änderung erfaßt und als NO₂ Gaskonzentrationssignal verarbeitet. Auch in diesem Fall ist der optische Filter 100 ein Kantenfilter bzw. Cut-on-Filter.

Die Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung, bei dem ein Kantenfilter 100 als erste Infrarotdurchdringungs-/Re flexionseinrichtung zur spektralen Beugung von Infrarotstrahlen dient und vor einer Lichtquelle 1 liegt. Eine NO_x Meßzelle 3 mit einer Zellenlänge L₂ = 60 mm und eine CO₂ Meßzelle 7 mit einer Zellenlänge L₁ = 1 mm kom munizieren miteinander über einen Verbindungskanal 21. Ein Infrarot strahlendetektor 5 für NO_x sowie ein Infrarotstrahlendetektor 9 für CO₂ befinden sich jeweils an der Infrarotdurchdringungsseite und der Infra rotreflexionsseite des ersten optischen Filters 100. Ein NO_x Bandpaßfilter 300 dient als zweite Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung und liegt zwischen der NO_x Meßzelle 3 und dem Infrarotstrahlendetektor 5 für NO_x. Der Infrarotstrahlendetektor 5 für NO_x befindet sich an der Infrarot durchdringungsseite des NO_x Bandpaßfilters 300, während ein Infrarot strahlendetektor 12 für SO₂ an der Infrarotreflexionsseite des NO_x Band paßfilters 300 angeordnet ist. Auf dieses Weise lassen sich drei Kompo nenten (NO, CO₂ und SO₂) messen. Beim vorliegenden Ausführungsbei spiel liegt der NO_x Bandpaßfilter 300 in einer Gasfilterzelle 24, die mit ei ner Störgaskomponente gefüllt ist. Allerdings muß die Gasfilterzelle 24 nicht unbedingt eine Störgaskomponente enthalten. Das zweite bis siebte Ausführungsbeispiel der Erfindung verwenden eine NDIR Analysator 20 vom Strömungsmodulationstyp, wie auch der Analysator nach dem ersten Ausführungsbeispiel.

Nachfolgend wird der Betrieb des Analysators gemäß Fig. 3 zur Messung von drei Komponenten (NO, CO₂ und SO₂) näher beschrieben. Dieses Aus führungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß der NO_x Bandpaßfilter 300 bezüglich des Reflexionsspektrums eine Absorptionscharakteristik aufweist, die der Kurve T in Fig. 10 entspricht. Das bedeutet, daß das durchdringende Licht A₂ (λ₂), kommend vom Kantenfilter 100, in reflek tiertes Licht A₃ (λ₃) und in durchdringendes Licht A₄ (λ₄) aufgeteilt wird. Das reflektierte Licht A₃ (λ₃) trifft später auf den Infrarotstrahlendetektor 12 für SO₂ auf, während das durchdringende Licht A₄ (λ₄) später auf den Infrarotstrahlendetektor 5 für NO_x auftrifft. Auch hier strömen wiederum ein Probengas 30 oder ein nicht dargestelltes Referenzgas von der Meßzelle 7 durch den Kommunikationskanal 21 hindurch in die Meßzelle 3 hinein. Die Strömungsrichtung des Probengases 30 kann auch umgekehrt wer den.

Wie bereits oben erwähnt, wird das den Filter 100 durchdringende Licht A₂ (λ₂) in reflektiertes Licht A₃ (λ₃) und durch dringendes Licht A₄ (λ₄) aufge teilt, und zwar durch den NO_x Bandpaßfilter 300 (Reflexionsspektrum). Das bedeutet, daß das durchdringende Licht A₄ (λ₄) eine Wellenlänge λ₄ (b- Δb λ₄ b + Δb) in einem Bereich aufweist, der dem Bereich F in Fig. 10 entspricht. Dagegen hat das am NO_x Bandpaßfilter 300 reflektierte Licht A₃ (λ₃) andere Wellenlängen, nämlich λ₃ (a < λ₃ < b-Δb, b + Δb < λ₃). Das durchdringende Licht A₄ durchläuft ein CaF₂ Fenster 10 an einem Ende des NO_x Bandpaßfilters 300, so daß dann nur noch Licht entsprechend der NO Gasabsorptionswellenlänge b (= 5,3 µm) durch den NO Bandpaßfilter 400 hindurchläuft, dessen Absorptionscharakteristik der Kurve Q in Fig. 8 entspricht, bevor es den Infrarotstrahlendetektor 5 erreicht. Ande rerseits durchläuft das reflektierte Licht A₃ ein CaF₂ Fenster 11 und an schließend einen SO₂ Bandpaßfilter 500 mit einer Absorptionscharakteri stik entsprechend der Kurve V in Fig. 10, so daß dann nur noch Licht ent sprechend der Absorptionswellenlänge b (= 7,3 µm) des SO₂ Gases weiter läuft und schließlich auf den SO₂ Detektor 12 auftrifft.

Die Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel mit Hilfsmeßzelle 23 an der Infrarotreflexionsseite eines zweiten optischen Filters 300 zwecks Ver besserung der Empfindlichkeit des SO₂ Detektors 12. Die Hilfsmeßzelle 23 steht über einen Kommunikationskanal 25 mit der Meßzelle 3 in Verbin dung. Dies führt zu einer Verlängerung der Zellenlänge vom Wert L₂ beim obigen Ausführungsbeispiel auf einen Wert L₂ + L₃ beim vorliegenden Ausführungsbeispiel und somit zu einer Steigerung der Empfindlichkeit des SO₂ Detektors 12.

Die Fig. 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier be findet sich ein NO_x Bandpaßfilter 300 als zweite Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtung an einer Seite bzw. Infrarotdurchdringungsseite einer ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung 100, welche ihrerseits kurz vor einer Lichtquelle 1 angeordnet ist. Eine Meßzelle 7 und ein Infrarotstrahlendetektor 9 befinden sich an der anderen Seite bzw. In frarotreflexionsseite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionsein richtung 100. Eine weitere bzw. dritte Zelle 47 mit einer Zellenlänge L₅ steht über einen Verbindungskanal 26 mit der Meßzelle 7 in Verbindung und befindet sich an der Infrarotreflexionsseite der zweiten Infrarotdurch dringungs-/Reflexionseinrichtung 300, wobei am Ende dieser dritten Zel le 47 ein Infrarotstrahlendetektor 12 vorhanden ist. Dagegen liegt eine Meßzelle 3 an der anderen Seite bzw. Infrarotdurchdringungsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung 300, wobei die Meßzelle 3 über einen Verbindungskanal 27 mit der dritten Zelle 47 in Ver bindung steht und darüber hinaus an ihrem freien Ende einen Infrarot strahlendetektor 5 aufweist. Somit lassen sich also drei Komponenten messen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dient eine Seite der er sten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung 100 als Infrarot durchdringungsseite, während die eine Seite der zweiten Infrarotdurch dringungs-/Reflexionseinrichtung 300 als Infrarotreflexionsseite dient. Möglich ist aber auch, die eine Seite der ersten Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtung 100 als Infrarotreflexionsseite zu definieren, wäh rend die eine Seite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionsein richtung 300 als Infrarotdurchdringungsseite definiert wird.

Die Fig. 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier be finden sich eine Meßzelle 3 und ein Infrarotstrahlendetektor 5 an einer Lichtquellenseite. Ein Kantenfilter 100 als erste Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtung und ein NO_x Bandpaßfilter 300 als zweite Infra rotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung liegen zwischen der Meßzelle 3 und dem Infrarotstrahlendetektor 5, und zwar hintereinander. Die zwei te Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung 300 liegt genauer ge sagt an einer Seite bzw. Infrarotdurchdringungsseite der ersten Infrarot durchdringungs-/Reflexionseinrichtung 100, während sich der Infrarot strahlendetektor 5 an einer Seite bzw. Infrarotdurchdringungsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung 300 befindet. Ei ne Meßzelle 7 steht über einen Verbindungskanal 28 mit der Meßzelle 3 in Verbindung, wobei ein Infrarotstrahlendetektor 9 an der anderen Seite bzw. Infrarotreflexionsseite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtung 100 vorgesehen ist, und zwar hinter der Meßzelle 7. Eine weitere Meßzelle 47 mit einer Zellenlänge L₅ steht in Verbindung mit der Meßzelle 7, und zwar über einen Verbindungskanal 29, wobei sich die wei tere Meßzelle 47 an der anderen Seite bzw. Infrarotreflexionsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung 300 befindet. Hinter der Meßzelle 47 ist ein Infrarotstrahlendetektor 12 angeordnet. Auf diese Weise lassen sich drei Komponenten messen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die eine Seite der ersten Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtung 100 die Infrarotdurchdringungsseite, während die eine Seite der zweiten infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tung 300 ebenfalls die Infrarotdurchdringungsseite ist. Natürlich kann auch eine andere Zusammenstellung gewählt werden, weil ja die eine Seite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung 100 die Infra rotreflexionsseite ist, während die eine Seite der zweiten Infrarotdurch dringungs-/Reflexionseinrichtung 300 ebenfalls die Infrarotreflexions seite ist.

Die Fig. 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung. Hier wird zusätzlich zum NDIR Analysator 20 des dritten Ausfüh rungsbeispiels nach Fig. 3 ein weiterer CO₂ Bandpaßfilter 200 als dritte Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung verwendet, um vier Kom ponenten (NO, CO₂, SO₂ und CO) zu messen. Der Analysator ist ebenfalls vom Fluid-Modulationstyp.

Beim vorliegenden siebten Ausführungsbeispiel ist ein Kantenfilter 100 als erste Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung zur spektralen Abbeugung von Infrarotstrahlung an einer Seite einer Lichtquelle 1 vorge sehen. Eine NO_x Meßzelle 3 mit einer Zellenlänge L₂ = 60 mm und eine CO₂ Meßzelle 77 mit einer Zellenlänge L₁ = 1 mm, die miteinander über einen Verbindungskanal 21 in Verbindung stehen, befinden sich jeweils an einer Infrarotdurchdringungsseite bzw. Infrarotreflexionsseite des Kantenfil ters 100, wobei sich hinter der Meßzelle 3 ein Infrarotstrahlendetektor 5 für NO_x befindet, während hinter der Meßzelle 77 ein Infrarotstrahlende tektor 9 für CO₂ angeordnet ist. Ein NO_x Bandpaßfilter 300 als zweite In frarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung liegt zwischen der NO_x Meßzelle 3 und dem Infrarotstrahlendetektor 5 für NO_x. Dabei befindet sich der Infrarotstrahlendetektor 5 für NO_x an der Infrarotdurchdrin gungsseite des NO_x Bandpaßfilters 300. Ferner befindet sich ein Infrarot detektor 12 für SO₂ an der Infrarotreflexionsseite des NO_x Bandpaßfilters 300. Ein CO₂ Bandpaßfilter 200 mit einer Charakteristik gemäß der Kurve R in Fig. 9 liegt zwischen dem Infrarotstrahlendetektor 9 für CO₂ und der CO₂ Meßzelle 77. Der Infrarotstrahlendetektor 9 für CO₂ befindet sich an der Infrarotdurchdringungsseite des CO₂ Bandpaßfilters 200. Darüber hinaus ist ein Infrarotstrahlendetektor 41 für CO über einen CO Bandpaß filter 600 an der Infrarotreflexionsseite des CO₂ Bandpaßfilters 200 vorge sehen.

Die Fig. 11 bis 15 zeigen weitere Beispiele lichtintermittierender NDIR Analysatoren 20.

In der Fig. 11 ist ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Eine Referenzzelle R zusammen mit einer ersten Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtung B₁ und eine erste Meßzelle 3 zusammen mit einer zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₂ liegen paral lel zueinander sowie zwischen einem Lichtunterbrecher C benachbart zu einer Lichtquelle 1 einerseits und einem Infrarotstrahlendetektor M vom Zweikammertyp andererseits. Ein erster Infrarotstrahlendetektor 5 befin det sich an der Infrarotreflexionsseite der o. e. zweiten Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung B₂, während sich ein zweiter Infrarotstrah lendetektor 9 an der Infrarotreflexionsseite der o. e. ersten Infrarotdurch dringungs-/Reflexionseinrichtung B₁ befindet. Dabei liegt zwischen der ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₁ und dem zwei ten Infrarotstrahlendetektor 9 eine zweite Meßzelle 7, die mit der o.g. er sten Meßzelle 3 kommuniziert.

Die Fig. 12 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine dritte Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₃ zwischen einer zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₂ und ei ner ersten Meßzelle 3 liegt. Eine dritte Meßzelle 23 steht mit der zuvor er wähnten ersten Meßzelle 3 in kommunizierender Verbindung und befindet sich an der Infrarotreflexionsseite der dritten Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtung B₃. An dieser Seite befindet sich auch hinter der Meßzelle 23 ein dritter Infrarotstrahlendetektor 12. Die Meßzellen 23 und 3 sind über einen kurzen Kanal miteinander verbunden, während die Meß zelle 3 über den Kanal 21 mit der Meßzelle 7 verbunden ist.

Die Fig. 13 zeigt ein zehntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung. Zwei Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtungen B₄ und B₅ liegen hintereinander zwischen einem Lichtunterbrecher C und einer Re ferenzzelle R. Eine zweite Referenzzelle R₁ befindet sich an der Infrarotre flexionsseite der Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₄. Die o.e. erste Meßzelle 3 und eine dritte Meßzelle 23 kommunizieren mit einer zweiten Meßzelle 7. Dabei liegt die dritte Meßzelle 23 an der Infrarotrefle xionsseite der Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₅. Ein Infrarotstrahlendetektor M₁ vom Zweikammer-Lichtempfangstyp befin det sich in Strahlrichtung gesehen hinter der zweiten Referenzzelle R₁ und der dritten Meßzelle 23. Ferner sind zwei Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtungen B₂, B₃ hintereinanderliegend zwischen der ersten Meßzelle 3 und einer Kammer eines weiteren Infrarotstrahlendetektors M vom Zweikammer-Lichtempfangstyp angeordnet. Eine vierte Meßzelle 37 und eine fünfte Meßzelle 47 befinden sich jeweils an der Infrarotreflexions seite der beiden Einrichtungen B₂ bzw. B₃. In Strahlrichtung dahinter lie gen Infrarotstrahlendetektoren 32 bzw. 34. Sämtliche Zellen 7, 23, 3, 47 und 37 kommunizieren untereinander bzw. sind hintereinandergeschaltet und weisen jeweils in Strahlrichtung gesehen unterschiedliche Längen auf. Im vorliegenden Fall strömt ein Probengas ausgehend von der vierten Meßzelle 37 zur fünften Meßzelle 47, zur ersten Meßzelle 3, zur dritten Meßzelle 23 sowie weiter zur zweiten Meßzelle 7. Die Strömungsrichtung kann auch umgekehrt werden.

Die Fig. 14 zeigt ein elftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung. Eine erste Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₁, ei ne Referenzzelle R und eine zweite Infrarotdurchdringungs-/Reflexions einrichtung B₂ liegen in Strahlrichtung gesehen hintereinander in relativ engem Abstand zueinander, während parallel dazu der Reihe nach eine dritte Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₃, eine erste Meßzelle 3 und eine vierte Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tung B₄ angeordnet sind. Auch die Einrichtungen B₃, 3 und B₄ liegen hin tereinander, gesehen in Strahlrichtung. Beide Bauelementgruppen B₁, R, B₂ bzw. B₃, 3 und B₄ befinden sich zwischen einem Lichtunterbrecher C benachbart zu einer Lichtquelle 1 einerseits und einem Infrarotstrahlen detektor M vom Zweikammer-Lichtempfangstyp. Eine zweite Meßzelle 7, eine dritte Meßzelle 23 und eine vierte Meßzelle 37 sind untereinander und mit der ersten Meßzelle 3 verbunden. Dabei liegen sie jeweils der Infrarot reflexionsseite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tung B₁, der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₂ und der dritten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₃ ge genüber. In Strahlrichtung hinter der jeweiligen Meßzelle gesehen, liegen ein zweiter Infrarotstrahlendetektor 9, ein dritten Infrarotstrahlendetek tor 12 und ein vierter Infrarotstrahlendetektor 32.

In der Fig. 15 ist ein zwölftes Ausführungsbeispiel der Erfindung darge stellt. Zusätzlich zum elften Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 befindet sich eine fünfte Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₅ zwi schen der vierten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₄ und der ersten Meßzelle 3. Dabei liegt an der Infrarotreflexionsseite der fünften Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung B₅ eine weitere Meßzelle 57 mit der Länge L₆. Die Meßzellen 47 und 57 sind untereinander verbun den bzw. kommunizieren miteinander, während ein weiterer Kanal zwi schen der Meßzelle 57 und der ersten Meßzelle 3 vorhanden ist. Die Meß zelle 3 ist über einen Kanal 21 mit der vierten Meßzelle 37 verbunden, die se über einen Kanal 25 mit der zweiten Meßzelle 7 und diese über einen Ka nal 26 mit der dritten Meßzelle 3. Am strahlausgangsseitigen Ende der Meßzellen 47 und 57 befinden sich jeweils die Infrarotstrahlendetektoren 34 und 44.

Betrieb und Wirkung der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 11 bis 15 gleichen im wesentlichen Betrieb und Wirkung der Ausführungsbei spiele nach den Fig. 1 bis 7, so daß auf eine nochmalige Erläuterung verzichtet wird. Allerdings sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Viel mehr können verschiedene Kombinationen aus Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtungen, Meßzellen und Infrarotstrahlendetektoren verwendet werden, um die Ziele nach der Erfindung zu erreichen. Auch sollen die Bezugszeichen der jeweiligen Zellenlängen kein Indiz für deren tatsächliche Längenverhältnisse untereinander sein. Durch sie soll ledig lich angegeben werden, daß die Meßzellen voneinander unterschiedliche Längen aufweisen.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind Meßzellen mit Zellenlängen vorhanden, die an die jeweiligen Komponenten angepaßt sind. Diese Meßzellen können untereinander kommunizieren, um einen einzigen Gasströmungsweg zu bilden. Eine oder mehrere Infrarotdurch dringungs-/Reflexionseinrichtungen befinden sich an der Lichtquellen seite. Die o.e. Meßzellen kommunizieren über Verbindungsteile bzw. Ver bindungskanäle untereinander und sind an den jeweiligen Infrarotdurch dringungs- bzw. -reflexionsseiten der Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtungen angeordnet. Die Infrarotstrahlungsdetektoren sind für die jeweiligen Meßzellen vorgesehen, so daß mehrere zu messende Komponenten, die unterschiedliche Konzentrationen aufweisen, entlang nur eines einzelnen Strömungsweges gemessen werden können.

Obwohl bei den o.e. Ausführungsbeispielen als Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtung ein optischer Filter zur spektralen Beugung von Infrarotstrahlung zum Einsatz kommt, können statt dessen auch ein halb durchlässiger Spiegel oder ein Strahlteiler zur Aufspaltung der Menge an Infrarotstrahlung verwendet werden. In diesem Fall liegen die Durchdrin gungs-/Reflexionsebenen unter einem Winkel von vorzugsweise 45° zur optischen Achse der jeweiligen Zelle sowie innerhalb von Gasfilterzellen.

Das Verhältnis der Aufteilung der Lichtmenge zu den Detektoren mit Hilfe des Strahlteilers ist üblicherweise 1 : 1. Gibt es allerdings zwischen den Detektoren Empfindlichkeitsunterschiede, so können auch Strahlteiler mit anderen Strahlaufteilungsverhältnissen zum Einsatz kommen, bei spielsweise mit Strahlaufteilungsverhältnissen im Verhältnis von 1 : 2 oder mehr. Mit anderen Worten kann jetzt die Menge an zu verteilendem Licht in Übereinstimmung mit der Detektorempfindlichkeit der jeweiligen Strahlungsdetektoren erfolgen.

Nach der Erfindung kommen Meßzellen mit Zellenlängen zum Einsatz, die jeweils in Übereinstimmung mit den zu messenden Komponenten und de ren Konzentrationen gewählt werden. Diese Meßzellen können unterein ander kommunizieren, um einen einzigen Strömungsweg für das Gas zu bilden. Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtungen befinden sich an einer Lichtquellenseite. Die o. e. Meßzellen kommunizieren über Kom munikationsteile bzw. Kanäle miteinander und sind an Infrarotdurchdrin gungs- bzw. -reflexionsseiten von Infrarotdurchdringungs-/Reflexions einrichtungen angeordnet. Für die jeweiligen Meßzellen sind entsprechen de Infrarotstrahlungsdetektoren vorgesehen, so daß mehrere auszumes sende Komponenten, die unterschiedliche und entsprechend angepaßte Meßlängen erfordern, durch einfachen Aufbau eines einzelnen Gasströ mungsweges mit hoher Genauigkeit bestimmt werden können.

Wie oben erwähnt, weist jede Infrarotdurchdringungs-/Reflexionsein richtung eine Infrarotdurchdringungsseite und eine Infrarotreflexionssei te auf. Die Infrarotdurchdringungsseite ist diejenige Seite, an der das Licht austritt, nachdem es die genannte Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtung durchsetzt hat. Dagegen ist die Infrarotreflexionsseite diejenige Seite, aus der das Licht austritt, nachdem es an der Infrarot durchdringungs-/Reflexionseinrichtung reflektiert worden ist.

Claims

1. Gasanalysator mit einer Lichtquelle (1), und bei dem mehrere Meß zellen (3, 7, . . .), die auch eine unterschiedliche Zellenlänge voneinander aufweisen können, sequentiell über je einen Verbindungsteil (21, . . .) mit einander verbunden sind, um untereinander zu kommunizieren und einen einzigen Gasweg zu bilden, wobei wenigstens eine Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung (100, . . .) vorhanden ist, und wobei ferner wenigstens ein Satz (3, 5; 7, 9; . . .) von Meßzellen (3, 7, . . .), die untereinan der über den jeweiligen Verbindungsteil (21, . . .) miteinander verbunden sind, sowie ihnen zugeordnete Infrarotstrahlungsdetektoren (5, 9, . . .) je weils an der Infrarotdurchdringungsseite und der Infrarotreflexionsseite der Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (100, . . .) vorhanden ist.

2. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne erste Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (100) benach bart zur Lichtquelle (1) liegt, eine erste Meßzelle (3) und eine zweite Meß zelle (7), die miteinander über den Verbindungsteil (21) kommunizieren, jeweils an der Infrarotdurchdringungsseite und der Infrarotreflexionssei te der ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (100) lie gen, eine zweite Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (300) zwischen der o. g. ersten Meßzelle (3) und einem ersten Infrarotstrah lungsdetektor (5) vorhanden ist, der der ersten Meßzelle (3) zugeordnet ist, ein dritter Infrarotstrahlungsdetektor (12) an der Infrarotreflexionsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (300) liegt, und daß ein zweiter Infrarotstrahlungsdetektor (9) für die zweite Meßzelle (7) vorhanden ist.

3. Gasanalysator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne dritte Meßzelle (23) zwischen der Infrarotreflexionsseite der zweiten In frarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (300) und dem dritten In frarotstrahlungsdetektor (12) angeordnet ist.

4. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne erste Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (100) benach bart zur Lichtquelle (1) und eine zweite Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtung (300) an der Infrarotdurchdringungsseite der ersten In frarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (100) liegen, daß eine erste Meßzelle (3) und ein ihr zugeordneter erster Infrarotstrahlungsdetektor (5) an der Infrarotdurchdringungsseite der zweiten Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung (300) angeordnet sind, daß eine zweite Meßzelle (7) und ein ihr zugeordneter zweiter Infrarotstrahlungsdetektor (9) an der Infrarotreflexionsseite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Re flexionseinrichtung (100) angeordnet sind, und daß eine dritte Meßzelle (47) und ein ihr zugeordneter dritter Infrarotstrahlungsdetektor (12) an der Infrarotreflexionsseite der genannten zweiten Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung (300) angeordnet sind.

5. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne erste Meßzelle (3) zwischen der Lichtquelle (1) und einer ersten Infrarot durchdringungs-/Reflexionseinrichtung (100) liegt, daß eine zweite Infra rotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (300) an der Infrarotdurch dringungsseite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tung (100) liegt, daß ein erster Infrarotstrahlungsdetektor (5) an der Infra rotdurchdringungsseite der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtung (300) liegt, daß eine zweite Meßzelle (7) und ein ihr zuge ordneter zweiter Infrarotstrahlungsdetektor (9) an der Infrarotreflexions seite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (100) lie gen, und daß eine dritte Meßzelle (47) und ein ihr zugeordnet er dritter In frarotstrahlungsdetektor (12) an der Infrarotreflexionsseite der genann ten zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (300) liegen.

6. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne erste Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (100) benach bart zur Lichtquelle (1) angeordnet ist, daß eine zweite Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung (300) über eine erste Meßzelle (3) an der In frarotdurchdringungsseite der ersten Infrarotdurchdringungs-/Refle xionseinrichtung (100) liegt, daß ein erster Infrarotstrahlungsdetektor (5) und ein dritter Infrarotstrahlungsdetektor (12) jeweils an der Infrarot durchdringungsseite und der Infrarotreflexionsseite der zweiten Infrarot durchdringungs-/Reflexionseinrichtung (300) liegen, daß eine dritte In frarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (200) über eine zweite Meßzelle (77) an der Infrarotreflexionsseite der genannten ersten Infrarot durchdringungs-/Reflexionseinrichtung (100) angeordnet ist, und daß ein zweiter Infrarotstrahlungsdetektor (9) und ein vierter Infrarotstrah lungsdetektor (41) Jeweils an der Infrarotdurchdringungsseite und der In frarotreflexionsseite der dritten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionsein richtung (200) liegen.

7. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne Referenzzelle (R) zusammen mit einer ersten Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtung (B₁) einerseits sowie eine erste Meßzelle (3) zu sammen mit einer zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tung (B₂) andererseits in Parallellage zwischen einem Lichtunterbrecher (C) in der Nachbarschaft zur Lichtquelle (1) und einem Infrarotstrahlungs detektor (M) vom Zweikammer-Lichtempfangstyp angeordnet sind, daß ein erster Infrarotstrahlungsdetektor (5) an der Infrarotreflexionsseite der genannten zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (B₂) liegt, und daß einer zweiter Infrarotstrahlungsdetektor (9) über eine zwei te Meßzelle (7), die mit der genannten ersten Meßzelle (3) kommuniziert, an der Infrarotreflexionsseite der genannten ersten Infrarotdurchdringungs- /Reflexionseinrichtung (B₁) liegt.

8. Gasanalysator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne dritte Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (B₃) zwischen der zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (B₂) und der ersten Meßzelle (3) liegt, daß eine mit der ersten Meßzelle (3) kommunizie rende dritte Meßzelle (23) an der Infrarotreflexionsseite der dritten Infra rotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (B₃) liegt, und daß ein dritter Infrarotstrahlungsdetektor (12) für die dritte Meßzelle (23) vorhanden ist.

9. Gasanalysator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Paar von Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tungen (B₄, B₅) zwischen dem Lichtunterbrecher (C) und der Referenzzelle (R) angeordnet ist, daß eine zweite Referenzzelle (R₁) an der Infrarotrefle xionsseite der Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (B₄) vor handen ist, daß die o.g. erste Meßzelle (3) und eine dritte Meßzelle (23) mit der zweiten Meßzelle (7) kommunizieren, wobei die dritte Meßzelle (23) an der Infrarotreflexionsseite der Infrarotdurchdringungs-/Reflexionsein richtung (B₅) vorhanden ist, und daß ferner ein anderer Infrarotstrah lungsdetektor (M₁) vom Zweikammer-Lichtempfangstyp für die zweite Re ferenzzelle (R₁) und die dritte Meßzelle (23) vorhanden ist.

10. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne erste Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (B₁), eine Refe renzzelle (R) und eine zweite Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tung (B₂) in Serie und benachbart zueinander vorhanden sind, daß eine dritte Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (B₃), eine erste Meßzelle (3) und eine vierte Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tung (B₄) in Serie und benachbart zueinander vorhanden sind, wobei diese genannte zweite Gruppe parallel zur genannten ersten Gruppe liegt und beide Gruppen zwischen einem Lichtunterbrecher (C) in der Nähe der Lichtquelle (1) und einem Infrarotstrahlungsdetektor (M) vom Zweikam mer-Lichtempfangstyp angeordnet sind, und daß eine zweite Meßzelle (7), eine dritte Meßzelle (23) und eine vierte Meßzelle (37), die mit der genann ten ersten Meßzelle (3) kommunizieren, und denen jeweils ein zweiter In frarotstrahlungsdetektor (9), ein dritter Infrarotstrahlungsdetektor (12) und ein vierter Infrarotstrahlungsdetektor (32) zugeordnet sind, jeweils an der entsprechenden Infrarotreflexionsseite der genannten ersten Infra rotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (B₁), der genannten zweiten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (B₂) und der genannten dritten Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrichtung (B₃) angeordnet sind.

11. Gasanalysator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ei ne mit der ersten Meßzelle (3) kommunizierende fünfte Meßzelle (47) und ein dieser fünften Meßzelle (47) zugeordnet er fünfter Infrarotstrahlungs detektor (34) an der Infrarotreflexionsseite der vierten Infrarotdurchdrin gungs-/Reflexionseinrichtung (B₄) angeordnet sind, die benachbart zur ersten Meßzelle (3) liegt.

12. Gasanalysator nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich net, daß eine oder mehrere Infrarotdurchdringungs-/Reflexionseinrich tungen (B₅) benachbart zueinander und zwischen der vierten Infrarot durchdringungs-/Reflexionseinrichtung (B₄) und der ersten Meßzelle (3) liegen, daß eine mit der ersten Meßzelle (3) kommunizierende weitere Meß zelle (57) an der Infrarotreflexionsseite der Infrarotdurchdringungs-/Re flexionseinrichtung (B₅) angeordnet ist, und daß dieser weiteren Meßzelle (57) ein weiterer Infrarotstrahlungsdetektor (44) zugeordnet ist.