DE2827345A1 - NON-DISPERSIVE INFRARED GAS ANALYZER - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen riichtdispersiven Infrarot-Gasanalysator wie er im Oberbegriff des Patentanspruchs ^Λ definiert und beispielsweise in der deutschen Patentschrift 730 478 beschrieben ist.The invention relates to a directionally dispersive infrared gas analyzer as defined in the preamble of patent claim ^Λ and described, for example, in German patent 730 478.

Befinden sich in dem zu analysierenden Probengasgemisch Gaskomponenten welche die Absorptionsbanden der zu messenden Gaskomponente überlappen, so können insbesondere bei sehr geringen Meßgaskonzentrationen erhebliche Meßfehler auftreten. Es sind deshalb schon zahlreiche Vorschläge gemacht worden, mit dem Ziel diese als Querempfindlichkeit bezeichnete Eigenschaft des Analysators möglichst weitgehend zu beseitigen. So ist in der D.^-Os'25 32. 165 auf Seite 6, zweiter Absatz ' erwähnt, daß dazu Interferenzfiltersche. '>en benutzt werden können. Um damit eine gute Wirkung zu erzielen, muß ··· aktisch. alle Strahlung im Bereich der Überlappung durch das filter von der Strahlungsempfangsei-iiricrvang ferngehalten worden. Dadurch geht aber viel Strahlungsenergie für den MeßVorgang verloren. Außerdem hat sich herausgestellt, daß es praktisch kaum möglich ist jeweils ein en~rbrechendes Filter vorzusehen, bzw. ausfindig zu machen, 'as eine optimale Wirkung gewährleistet.If there are gas components in the sample gas mixture to be analyzed which overlap the absorption bands of the gas component to be measured, considerable measurement errors can occur, particularly with very low measurement gas concentrations. Numerous proposals have therefore already been made with the aim of eliminating this property of the analyzer, known as cross-sensitivity, as far as possible. Second paragraph Os'25 32. 165 on page 6, 'mentioned that to Interferenzfiltersche - as is in the D ^.. '> en can be used. In order to achieve a good effect with it, ··· must be active. all radiation in the area of the overlap has been kept away from the radiation receiving device by the filter. As a result, however, a lot of radiation energy is lost for the measuring process. In addition, it has been found that it is practically hardly possible to provide or find a break-in filter in each case, as ensures an optimal effect.

Ferner kann bei fotometrischen Zweistrahlgasami , aε Loren (US-PS 27 61 067) die yuerempfindiichkei t durch Verwendung von Strahlenbündeln unterschiedlicher Woller'änge in Ver-Furthermore, with photometric two-jet gasami, aε Loren (US-PS 27 61 067) the yuersensiichkei t through use of bundles of rays of different lengths in

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bindung mit unterschiedlich langen, in den Strahlenwe^en anfvordneten und mit dem Probengas beschickten Küvetten, verringert werden.Binding with different lengths, which are required in the radiation channels and cuvettes charged with the sample gas will.

Es ist die Aufgabe der Erfindung einen nichtdispersiven Iiifrarot-Gasanalysator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, so auszubilden daß er eine besonders geringe Querempfindlichkeit aufweist, bzw. die Querempfindlichkeit praktisch bis auf den Wert "Null" abgeglichen werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Mittel gelöst. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes nach Anspruch 1. Dabei wird unter anderem die Eigenschaft von Interferenzfiltern ausgenutzt, daß die spektrale Durchlässigkeit sich mit der Winkelstellung zur Strahlenrichtung ändert.It is the object of the invention to provide a non-dispersive infrared gas analyzer according to the preamble of claim 1, so designed that it has a particularly low cross sensitivity has, or the cross-sensitivity can be adjusted practically down to the value "zero". This object is achieved according to the invention solved by the means characterized in claim 1. The subclaims contain advantageous developments the subject matter of the invention according to claim 1. There among other things, the property of interference filters is used, that the spectral transmittance changes with the angular position to the beam direction.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysators nach der Erfindung, das im folgenden erläutert wird.The drawing shows an embodiment of a non-dispersive one Infrared gas analyzer according to the invention, which will be explained in the following.

Der Analysator weist eine Infrarot-Strahlungsquelle 1 auf, deren Strahlung durch eine Leitvorrichtung 2 einem Strahlenweg I, dem Meßstrahlenweg und einem Strahlenweg II, dem Vergleichsstrahlenweg zugeführt ist. Die beiden St Taillenbund el werden durch eine rotierende Blendenscheibe 3 abwechselnd unterbrochen. Das zu analysierende Gasgemisch durchströmtThe analyzer has an infrared radiation source 1, their radiation through a guide device 2, a beam path I, the measuring beam path and a beam path II, the comparison beam path is fed. The two St Waistbund el are alternately by a rotating aperture disk 3 interrupted. The gas mixture to be analyzed flows through

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in den Strahlenwegen angeordnete unterschiedlich lange Küvetten 4 und 5> wobei sich die längere Küvette im Meßstrahlenweg befindet. Eine weitere Küvette 6 im Vergleichsstrahlenweg, die mit einem die Infrarotstrahlung nicht absorbierenden Gas gefüllt ist, dient lediglich dazu,in beiden Strahlenwegen bezüglich der Küvettenlängen symmetrische Verhältnisse herzustellen.Cuvettes 4 and 5> of different lengths arranged in the beam paths the longer cuvette is in the measuring beam path. Another cuvette 6 in the comparison beam path, which is filled with a gas that does not absorb the infrared radiation, is only used in both Establish beam paths symmetrical with respect to the length of the cuvette.

Die aus den Küvetten austretenden periodisch unterbrochenen Strahlenbündel gelangen in Absorptionskammern 7 und 8 einer mit der zu messenden Gaskomponente gefüllten Differenzdruckmeßeinrichtung 9· Die entstehenden, mit Hilfe eines Membrankondensatörs 10 ,ermittelten Druckdifferenzen zwischen den Absorptionskammern sind ein Maß für den Anteil der im Probengas zu bestimmenden Gaskomponente.Those emerging from the cuvettes are periodically interrupted Beams of rays reach absorption chambers 7 and 8 of a differential pressure measuring device filled with the gas component to be measured 9 · The resulting, with the help of a membrane condenser 10, determined pressure differences between the absorption chambers are a measure of the proportion of the sample gas gas component to be determined.

Zwischen der !Cuvette 4- im Meßstra^ienweg und der Absorptionskammer 7 cLer Differenzdruckmeßeinrichtung ist ein Interferenzfilter 11 angeordnet, das wie durch Pfeile angedeutet, über den Querschnitt des Strahlenbünde ·. verschiebbar unc/oder kippbar ist. Eine Blende 12 im Yo-j-j.eich^strahlenweg ermöglicht den exakten Nullabgleich für den Fall, daß das Proben gas die Gaskomponente nicht enthält.An interference filter is located between the Cuvette 4 in the measuring path and the absorption chamber 7 in the differential pressure measuring device 11 arranged, which, as indicated by arrows, over the cross section of the ray bundles ·. movable unc / or is tiltable. An aperture 12 in the Yo-j-j.eich ^ strahlenweg allows the exact zero adjustment in the event that the sample gas does not contain the gas component.

Die Bandbreite des Interferenzfilters ist so gewählt, daß eine Absorptionskante im Überlappungsbereich der AbsorptionsbandeThe bandwidth of the interference filter is chosen so that an absorption edge is in the overlap area of the absorption band

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der Gaskoinponente und der Absorptionsban.de des stöivnden Gasbestandteiles bzw- der störenden Gasbestandteile liegt und die volle Durchlässigkeit im übrigen Absorptionsbereich de*· Gaskomponente gegeben ist. Damit; wird der Einfluß der störenden Begleitgase auf das Meßergebnis bereits erheblich verringert. Eine weitere besonders starke Unterdrückung wird durch die St rahlungs ab sorption des Probengases in der Küvette·; I hervorgerufen, deren günstigste Länge durch einen Versuch zu ermitteln ist. Schließlich kann es sich zur Erzielung eines Optimums an Wirkung als zweckmäßig erweisen, das Interferenzfilter 11 nicht, über den gesamten Querschnitt dei; öt rvjMlonbündels einzuführen und es auch gegenüber dex· Strahlungseinrichtung zu kippen.the gas component and the absorption band.de of the interfering gas component or the disruptive gas component and full permeability in the remaining absorption range of the gas component is given. In order to; the influence of the interfering accompanying gases on the measurement result is already considerably reduced. Another particularly strong suppression is achieved by the radiation absorption of the sample gas in the cuvette ·; I , the most favorable length of which can be determined through an experiment. Finally, in order to achieve the best possible effect, it can prove to be expedient not to use the interference filter 11 over the entire cross-section of the dei; öt insert the rvjMlon bundle and tilt it towards the dex · radiation device.

Mit dem erfindungsgemäßen Analysator ergab sich bspw. bei der Messung von Hexan im Automobilgas, Meßbereich 300 ppm, bei einem Anteil von 15 % COp, nur eine Anzeigeänderung entsprechend 1 ppm Hexan. Praktisch unbeeinflußt blieb die Anzeige bei einem Anteil von 10 % CO und einem Wasserdampfante.il entsprechend einer Sättigung bei. 20 C. Die Länge der Küvette M betrug 190 mm, die der Küvette 5 0,2 mm.With the analyzer according to the invention, for example, when measuring hexane in automobile gas, measuring range 300 ppm, with a proportion of 15 % COp, there was only one change in the display corresponding to 1 ppm hexane. The display remained practically unaffected with a proportion of 10 % CO and a water vapor content corresponding to saturation. 20 C. The length of the cuvette M was 190 mm, that of the cuvette 5 0.2 mm.

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Claims (2)

Hartmann &. .Braun bOOO .Frankfurt (Main), KlΟυ.'/MHartmann &. .Braun bOOO .Frankfurt (Main), KlΟυ. '/ M Aktiengesellschaft Graf straße 97 l.o/Hi. Aktiengesellschaft Graf Strasse 97 Lo / Hi. "Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator""Non-dispersive infrared gas analyzer" Patentansprüche:Patent claims: 1y Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator, mit einem Meßstrahlenweg, in dem sich eine mit dem Probengas beschickte und einem Vergleichsstrahlenweg in dem sich eine mit einem Vergleichsgas beschickte Küvette (Meß- bzw. Vergleichsküvette) befindet, mit einer Modulationsvorrichtung für beide Strahlenbündel und einer die Absorptions-1y non-dispersive infrared gas analyzer, with a measuring beam path, in which one is charged with the sample gas and a comparison beam path in which one with a reference gas charged cuvette (measuring or comparison cuvette) is located, with a modulation device for both bundles of rays and one the absorption 90988 2/0 U 1 ~²~ 90988 2/0 U 1 ~ ² ~ ORSGiNALiNSPECTEDORSGiNALiNSPECTED 282/ο.,5282 / ο., 5 eigenschaften der zu messenden Gaskomponente aufweisenden Strahlungsempfangseinrichtung, wobei als Maß für die Konzentration der zu messenden Gas komponente die -Differenz der den beiden Strahlenbündeln entsprechenden Signalamplituden der Strahlungsempfangseinrichtung gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung des Störeinflußes von Gaskomponenten, deren Absorptionsbanden die Absorptionsbanden der Meßkomponente überlappen, im Ver-^leichsstrahlenweg anstelle der Verg?eichsküvette eine mit dem Probengas beschickte Küvette von geringerer Länge als die Meßküvette angeordnet ist und im Meßstrahlenweg sich ein Interferenzfilter befindet, mit einer Absorption.ska.ute im Überlappungsbereich und seiner Durchlässigkeit im übrigen Absorptionsbereich der Meßkomponente.properties of the gas component to be measured having radiation receiving device, with as a measure of the concentration of the gas component to be measured is the difference of the signal amplitudes corresponding to the two beams the radiation receiving device is formed, characterized in that to suppress the interference of gas components, the absorption bands of which overlap the absorption bands of the measuring component, in the comparison beam path instead of the comparison cuvette one with the sample gas loaded cuvette of shorter length than the measuring cuvette is arranged and there is an interference filter in the measuring beam path, with an absorption.ska.ute in the overlap area and its permeability in the rest of the absorption range the measuring component. 2. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter so angeord" -K ist, daß es nur einen Teil des Stra' enbündels beeinflußt.2. Gas analyzer according to claim 1, characterized in that the interference filter is so angeord "-K that it affects only part of the road bundle. 3- Gasanalysator na h Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter gekippt ist.3- gas analyzer according to claim ι or 2, characterized in that that the interference filter is tilted. U. Gasanalysafcor nach einem der Ansprüche ^Λ. bis <<, d.'u'u P'-h gekennze . ebne!., daß das Ver-hüiln::: Λ**, ν KüvcLLen! ΐη^ί.'π i/^r> bis 1/1000 beträgt. U. Gasanalysafcor according to one of claims ^Λ . to <<, i.e. 'u'u P'-h marked. level!. that the mishap ::: Λ **, ν KüvcLLen! ΐη ^ ί.'π i / ^r > up to 1/1000. 909882/0U1909882 / 0U1 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED Gasanalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß sich im Verglexchsstrahlenweg eine weitere mit strahlungsinertem Gas gefüllte Küvette 6 solcher Länge befindet, daß beide Küvetten ( 5 und 6) den gleichen Raum einnehmen wie die Meßküvette 4.Gas analyzer according to one of claims 1 to 3 _5, such that length is in Verglexchsstrahlenweg a further gas-filled strahlungsinertem cuvette 6 that both cuvettes (5 and 6) occupy the same space as the measuring cuvette. 4 909882/0U1909882 / 0U1 ORlGiNAL INSPECTEDORlGiNAL INSPECTED