HUT66169A - Method and device for analysis of gas - Google Patents
Method and device for analysis of gas Download PDFInfo
- Publication number
- HUT66169A HUT66169A HU9201264A HU9201264A HUT66169A HU T66169 A HUT66169 A HU T66169A HU 9201264 A HU9201264 A HU 9201264A HU 9201264 A HU9201264 A HU 9201264A HU T66169 A HUT66169 A HU T66169A
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- gas
- pressure
- measurement
- concentration
- substance
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 9
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 claims description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 2
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 claims 1
- 241001417534 Lutjanidae Species 0.000 claims 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 abstract 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012883 sequential measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
- G01N21/3518—Devices using gas filter correlation techniques; Devices using gas pressure modulation techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Description
A tál ármány tárgya eljárás és készülék gázanalízishez. Még pontosabban a találmány egy olyan eljárásra vonatkozik, amely anyagok koncentrációjának meghatározására szolgál gázokban elektromágneses sugárral történő átvilágítással és az áteresztett sugárzás intenzitásának mérésével a vizsgált anyagra jellemző hullámhosszon, amelynek során az anyagot tartalmazó gázt legalább két különböző nyomáson mérjük·
Egy ilyen eljárást ismertet a DÉ-PS 3116344 sz. irat.
Ez az eljárás egy olyan szórásmentes fotometrikus gázanalízisre szolgáló készülékkel hajtható végre, amely elektromágneses sugárzót és detektort tartalmaz, amelyek között az elemzett gáz egy mérőtérben helyezkedik el, és a mérőtér egy bevezető csonkkal és egy kivezető csonkkal van ellátva.
Gyakorlatilag minden gáz alakú anyag abszorbeál elektromágneses hullámokat bizonyos, összességükben az anyagra jellemző hullámhosszokon. Gyakorlati célokra sok esetben elegendő egyetlen meghatározott hullámhosszon mérni, hogy az abszorpció /illő extinkció/ alapján meg lehessen állapítani, hogy egy meghatározott anyag kisebb vagy nagyobb koncentrációban van jelen. A jellemző hullámhosszúságok a legtöbb többatomos molekulából álló anyagnál az infravös spektrumtartományban helyezkednek el, de a méréshez alapjában véve a mikrohullámoktól a röntgensugárzásig az egész elektromágneses spektrum rendelkezésre all. Az infravörös spektroszkópia nagy
- 3 gyakorlati jelentősége miatt a továbbiakban kizárólag az infravörös gázelemzés példájára hivatkozunk, anélkül, hogy ezzel a találmányt korlátoznánk.
A bevezetőben említett német szabadalmi leírás szerinti ismert eljárásnál a kalibrálást a vizsgálandó anyag egy ismert koncentrációja, ill. parciális nyomása mellett végzik el. Ezen kívül az extinkció nyomásfüggését is mérik. Ezután az analizálandó gázt egy tetszőleges nyomáson mérik, és a mérési pontnak a nyomásfüggő extinkciós értékek görbeseregébe történő besorolásával megállapítják az elemzett gázban levő anyag parciális nyomását és ezáltal közvetetten a koncentrációját is.
Ez az eljárás ugyan nagy pontosságú, mivel a nyomásfüggés meghatározásával a nyomásváltozás hatása is figyelembe vehető és megfelelően keskeny sávban mérhető, azonban az eljárás rendkívül költséges, mivel nagy számú kalibráló mérésre van szükség, amelyeket - legalábbis akkor, ha a mérések között hosszabb idő teli el - minden aktuális mérésnél meg kell ismételni, hogy az idő múlásával fellépő változásokat /szennyeződések, hőmérsékletingadozások, stb./ kompenzálni lehessen.
Más ismert eljárásoknál egy referenciamérést végeznek az adott hullámhosszon lehetőség szerint nem abszorbeáló tiszta gázzal, ill. hordozógázzal, amihez a mérőteret alaposan ki kell öblíteni és/vagy teljesen ki kell cserélni. A mérőtér cseréje a mérősugárnak tükrökkel vagy hasonló elemekkel történő eltérítésével is végrehaj tható.
- 4 Ezek az ismert eljárások is viszonylag költségesek, és további hibaforrásokat rejtenek magukban, mivel az öblítés és a teljes gázcsere nem mindig hajtható végre tökéle tesex^ és a mérőtér cseréje sem biztosít a tulajdonképpeni koncentrációméréssel tökéletesen azonos mérési feltételeket. A referenciagázok alkalmazásakor az okoz nehézséget, hogy a referenciagázból megfelelő készletet kell tartani, és a gázt lezárt tartályokban kell raktározni, mivel különben nem biztosítható a referenciagáz kívánt összetétele. A referenciagázt ezen kívül külön kell előállítani és/vagy beszerezni. A helytakarékos tároláshoz a referenciagázokat általában nyomás alá helyezik* ami azért okoz nehézséget, mert a gázok nehezebb frakciói kondenzálódhatnak és így a megmaradó gáz alakú alkotórészek összetétele megváltozik.
Célunk a találmánnyal a fenti technikai szintből kiindulva egy olyan eljárás és készülék létrehozása, amelyek segítségével egy anyag koncentrációja egy gázban viszonylag nagy pontossággal, nagyon gyorsan és egyszerűen meghatározható.
A találmány szerinti eljárással a kitűzött feladatot úgy oldjuk meg, hogy az első mérést a gáz egy lényegében állandó első nyomásán hajtjuk végre, majd a gáz nyomását megváltoztatjuk, és egy második mérést végzünk egy második, lényegében állandó gáznyomáson, azonos mérési elrendezésben, továbbá a mért intenzitások arányából, ill. különbségéből a sugárzás extinkciója és a vizsgált anyag térfogatkoncentráció ja közötti elméleti összefüggés a• ···· ···
- 5 lapján számítással vagy grafikusan meghatározzuk a vizsgált anyag koncentrációját a mért gázban.
Az ismert eljárások és a találmány szerinti eljárás között az a lényeges különbség, hogy a referenciaméréshez nem egy tiszta gázt, ill. tiszta hordozógázt vagy a vizsgálandó anyag egy ismert koncentrációját tartalmazó gázt használunk, hanem magát az analizálandó gázt, természetesen egy másik ismert nyomáson, továbbá egy meghatározott elméleti összefüggést feltételezünk az extinkció, azaz egy adott hullámhosszon a mért és a besugárzott elektromágneses intenzitás arányának természetes logaritmusa, és a mérőtérben levő abszorbeáló anyag térfogatkoncentrációja között·
A találmány szerinti eljárásnál célszerűen a második mérést kisebb gáznyomás mellet végezzük, mint az elsőt, és a két mérés között a gáznyomást a mérendő gáz mérőtérből történő kiszivattyúzásával vagy kiengedésével a második nyomásra csökkentjük. Ennek az eljárási módnak az az előnye, hogy a mérőtérben levő géz kiszivattyúzásakor, vagy /túlnyomásnál/ kiengedésekor a vizsgálandó anyag koncentrációjában semmiféle változás nem történhet, mivel semmiféle más, esetleg eltérő összetételű gáz nem kerülhet be a mérőtérbe.
Gyakorlati okokból célszerű, ha az első mérésnél a nyomás egyenlő az atmoszférikus nyomással, vagy ha az analizálandó gáz nagyobb nyomású vagy egy megfelelő szivattyú áll rendelkezésre, az atmoszférikusnál nagyobb, míg a második ertekre történő nyomáscsökkentést vagy a túlnyomásnak a környezeti nyomásra történő csökkentésé. ....... ,
......... ·..·
- 6 vei vagy az atmoszférikus nyomásnál kisebb nyomásra történő szivattyúzással hajtjuk végre.
A két mérés közötti nyomáskülönbségnek lehetőleg nagynak kell lenni, mégpedig előnyösen a második mérésnél annyira csökkentjük a nyomást, hogy az legfeljebb az első mérésnél fennálló nyomás fele legyen·
A nyomás megválasztása természetesen függ a mérendő anyag koncentrációjától, specifikus abszorpciójától és a mérési szakasz hosszától. Más szavakkal: ha az anyag koncentrációja nagyon alacsony és/vagy a mérési szakasz nagyon rövid és/vagy a szóbanforgó anyag abszorpciója viszonylag kicsi, az első mérésnél nagy túlnyomást kell alkalmazni, hogy az extinkció egyáltalán mérhető, ill, kielégítő pontossággal mérhető legyen. Ellenkező esetben, ha a mérendő anyag koncentrációja nagy és/vagy a mérési szakasz hosszú és/vagy az anyag specifikus abszorpciója nagyon nagy, a mérés lényegesen kisebb nyomáson is elvégezhető. Ha kívánatos vagy az adott körülmények között könynyebben megvalósítható, mind az első, mind a második mérés az atmoszférikus nyomásnál kisebb nyomáson is végrehajtható.
A koncentráció meghatározásához a legegyszerűbb esetben a Lambert-Beer-törvény alkalmazható, amely szerint a mért intenzitás a koncentrációval ,exponenciálisan csökken.
Gyakorlati célokra azonban előnyösebbnek bizonyultak az empirikus függvények, amelyek az átengedett intenzitás tényleges lefutását a koncentráció függvényében pontosabban visszaadják, mint a Lambert-Beer-törvény. Az eljárás egy • ··· ··· · • · • ·· ··
- 7 előnyös végrehajtási módjánál az átengedett intenzitás és a koncentráció között a következő összefüggést tételezzük fel:
Ι/Ιθ = a · exp /b · x/ + /1 - a/ · exp /c · x/ ahol a, b és c anyagfüggó állandók és x az anyag térfogatkoncentrációja,
A két különböző nyomáson végzett mérésből a fenti összefüggés szerint meghatározható az anyag x koncentrációja, mivel a két ismert nyomásérték alapján legalább a térfogatkoncentrációk aránya is ismert, az ideális gázok /és esetenként a valódi gázok/ általános állapotegyenletének felhasználásával. Hordozógázként levegőt használva, továbbá szobahőmérsékleten és atmoszférikus nyomáson a térfogatkoncentrációt jó közelítéssel a nyomással arányosnak tekinthetjük /ideális gáz/.
A találmány szerinti eljárás egy másik végrehajtási módjánál a különböző nyomásokon végzett méréseket periodikusan váltakozva hajtjuk végre, úgyhogy az eredmények statisztikailag átlagolhatok.
Célszerű továbbá a váltakozó fénymérés elvének alkalmazása, legalábbis akkor, ha az infravörös tartományban és szobahőmérsékleten mérünk, mivel szobahőmérsékleten már jelentős infravörös háttér van jelen, amely a váltakozó fényméréssel kiküszöbölhető.
Ezen kívül előnyös, ha a nyomás mellett a hőmérsékletet is mérjük a mérőtérben, és esetleg számításba.] nyo• ·· ·
- 8 máskorrekciót végzünk, ha az első és a második mérés között a hőmérsékletkülönbség nagyobb egy előre adott határértéknél· A mérőtérben levő gázban csak túlnyomás létrehozásakor, ill. kiszivattyúzással előidézett nyomáscsökkenésnél léphet fel számottevő hőmérsékletváltozás, amelyet a fent említett gáztörvény szerint számítással korrigálni kell, mivel a nyomás és a koncentráció közötti egyértelmű öszszefüggés csak állandó hőmérséklet mellett érvényes· Egy alternatív lehetőség az, hogy a méréssel addig várunk, amíg végbemegy a hőmérsékletkiegyenlítődés, amely a kis térfogatú mérőtérben viszonylag gyorsan megtörténik· Ebben az esetben is célszerű egy hőmérsékletérzékelőt alkalmazni, amely jelzi a hőmérséklet kiegyenlítődését. A hőmérséklet kiegyenlítődésének meggyorsításához a gázt a küvettába történő bevezetésnél egy állandó értékre előmelegítjük, vagy esetleg magát a küvettát tartjuk állandó hőmérsékleten.
A találmány szerinti készülékben a mérőtér kimenő vagy bemenő oldala egy szivattyúval van összekötve, a másik oldala pedig szeleppel zárható, a mérőtér nyomáserzékelővel van ellátva, a sugárzó stabilizált feszültségforrással rendelkezik, továbbá a mérőtér, a sugárzó és a detektor egymáshoz képest térbelileg úgy van elhelyezve, hogy viszonylagos helyzetük és a sugármenet egy teljes mérési ciklus folyamán változatlan.
Negatív megfogalmazásban az is mondható, hogy a találmány szerinti készüléknél nem szükségesek olyan berendezések, amelyek az infravörös sugarat elterelik, kiese• · · · · ···· · ♦..· · · · · • · ♦ · ·
- 9 rélik a mérőteret, valamint az analizált gázt egy referencia vagy kalibráló gázra cserélik ki, viszont szükségesek olyan berendezések, amelyek az analizált gázt egymás után legalább két különböző állandó nyomáson a mérőtérben tartják.
A készülék előnyösen egy időmérő berendezéssel ellátott vezérlőegységet tartalmaz, amely a rendszer egyes komponenseit a kívánt időbeli sorrendben vezérli, úgyhogy először az analizálandó gáz kerül be a mérőtérbe, azután állandó nyomáson megtörténik az első mérés, befejeződik a mérési folyamat és változik a nyomás, közben esetleg ellenőrizzük a hőmérsékletet és a nyomást, majd egy állandó második nyomáson megtörténik a második mérés, azt követően pedig az egész mérési ciklus ismételhető,, Ehhez a szivatytyúkat és szelepeket, valamint a mérőrendszer, ill. a detektor regisztráló berendezésének kapcsolását a vezérlőegység végzi, amikoris az átkapcsolások vagy csak az idő függvényében, vagy esetleg az elért nyomás és/vagy a hőmérséklet, mint további kritérium függvényében történnek, aminek segítségével elsősorban a nyomás csökkentésére szánt idő növelhető meg szükség esEtén, a kívánt nyomás és/vagy a kívánt hőmérséklet eléréséig.
A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a mérőteret alkotó küvetta bemeneténél és/vagy magán a küvettán fűtőberendezések vannak elhelyezve. Természetesen a kimenet is megfelelő fűtőberendezésekkel' látható el..Ilyen fűtőberendezésekkel és megfelelő termosztátvezérléssel a küvetta mindig állandó hőmérsékleten tartható, úgyhogy az •’ ·! ···· ·««·
......... ‘.,·
- Ιο abban levő gáz a nyomástól függetlenül nagyon rövid idő alatt felveszi ezt a hőmérsékletet. Ez különösen akkor érvényes, ha a gázt bevezető csonkot fűtjük és ennek viszonylag szűk az áramlási keresztmetszete. Célszerűen a bevezető csonk és a küvetta oldalfala is jó hővezető anyagból, általában fémből van. Magától étetődik, hogy a küvetta homlokoldalain a sugárzást átengedő ablakok vannak elhelyezve. A hőmérséklet gyors kiegyenlítése érdekében célszerű a küvetta keresztirányú méreteit is kis értéken tartani, mert így a megfelelően kis gáztérfogat gyorsan temperálható.
A találmány tárgyát a továbbiakban kiviteli példák és rajzok alapján részletesebben ismertetjük, A rajzokon az
1. ábra : a találmány szerinti készülék vázlata, a
2. ábra : egy mérési ciklus idődiagramja, és a
3. ábra : a sugárzás relatív intenzitása a vizsgált gázban levő abszorbeáló komponens koncentrációjának és a nyomásnak a függvényében.
Az 1.ábrán látható az 1 sugárzó, smely átvilágítja a küvettaként kialakított 3 mérőteret, és az átmenő sugárzást a 2 detektor fogja fel. Vázlatosan ábrázoltunk egy 12 szaggatót és egy 13 szűrőt, amely csak azt a sugárzást engedi át, amely a szaggató frekvenciájával van modulálva, aminek következtében az egész infravörös háttér kiszűrhető és a 2 detektor csak az infravörös 1 sugárzó által kibocsátott és a 12 szaggatóval modulált fényt fogja fel. A 3 mérőtér, ill. a küvetta egy 4 bevezető csonkkal rendelkezik, amely egy mágneses 7 szeleppel zárhetó le, továbbá a 3 mérőtér egy 5 kivezető csonkkal van ellátva, amely a vákuumszivattyúként kialakított 6 szivattyúval van összekötve. A 7 szelep és a 6 szivattyú közötti térben, mégpedig az 5 kivezető csonkban egy lo nyomásérzékelő van elhelyezve. A 3 mérőtérben levő gázzal közvetlen érintkezésben áll a 11 hőmérsékletérzékelő, amely nem ábrázolt eszközök segítségével védve van az 1 sugárzóból származó közvetlen infravörös sugárzástól. A 11 hőmérsékletérzékelő a 4 bevezető csonkban vagy az 5 kivezető csonkban is elhelyezhető.
A 2 detektor egy 9 mérőelektronikával van összekötve, amely regisztrálja az infravörös sugárzás intenzitásának a 2 detektor által érzékelt értékeit. Az egész rendszert a 8 vezérlőegység vezérli, amely egy időmérő berendezést is tartalmaz.
Az l.ábra szerinti készülék vezérlését a 2.ábrán látható idődiagram alapján ismertetjük. A 2.ábra szerinti diagramon a vízszintes tengelyre a t idő, a függőleges tengelyre pedig a 3 mérőtérben fennálló p nyomás van felmérve. Lényegében négy I-IV fázis különböztethető meg. Egy mérési ciklus kezdetén nyitjuk a 7 szelepet, és ezzel a 3 mérőtér 4 bevezető csonkját összekötjük a vizsgálandó gáz forrásával. Ha előzetesen nem ugyanazzal a gázzal végeztünk mérést, eközben a 6 szivattyút is üzemeltethetjük, hogy az első mérés kezdetén kiöblítsük a 3 mérőteret. Az esetleges öblítés után a 6 szivattyút kikapcsoljuk.
Amint a nyomás a 3 mérőtérben elérte a kívánt értéket, vagy a nyomás kiegyenlítődött a gázforrás felé, zárjuk a • ··
- 12 7 szelepet /állandó nyomású forrás esetén a szelep még nyitva maradhat/. A mérőtér feltöltése és a konstans pl nyomás elérése a 2.ábrán látható I fázisban történik. Ezután kezdődik a mérési fázis, anelyben a 8 vezérlőegység utasítására a 9 mérőelektronika regisztrálja a 2 detektor által érzékelt értékeket. Eközben a vezérlőegység, ill. ® mérőelektronika egyidejűleg regisztrálja a lo nyomásérzékelő által érzékelt nyomást, és esetleg a 11 hőmérsékletérzékelő által érzékelt hőmérsékletet is.
Ez a 2.ábrán a II fázisban történik.
A 7 szelepet, ha még nyitva van, a 8 vezérlőegység legkésőbb a II fázis végén zárja. Ezután a III fázisban üzembe helyezzük a 6 szivattyút, és a gázt addig szivatytyúzzuk ki a 3 mérőtérből, amíg elérjük a p2 nyomást. A
2.ábra szerinti diagramon a p2 nyomás kb. a pl nyomás fele, de lényegesen kisebb is lehet. A p2 nyomás elérésekor a III fázis végén a szivattyút kikapcsoljuk. Amennyiben a szivattyú olyan felépítésű, hogy nem akadályozza meg a gáz visszaáramlását, az 5 kivezető csonkban a 6 szivattyú előtt egy szelepet kell elhelyezni, amelyet a 8 vezérlőegység a III fázis végén lezár.
Ha lassan szivattyúzunk, említésre méltó hőmérsékletváltozás nem következik be. Amennyiben a 3 mérőtérben mégis változik a hőmérséklet, a III fázist a szivattyú kikapcsolása után annyira meg kell hosszabbítani, hogy a hőmérséklet kiegyenlítődjön. Egy alternatív megoldásnál a 11 hőmérsékletérzékelő által érzékelt hőmérsékletet a vezérlőegység a lo nyomásérzékelővel érzékelt nyomás számi-
tással történő korrekciójára használja fel.
A gáz már a bevezető csonknál és a küvetta falán át is temperálható úgy, hogy ezeket termosztátos vezérléssel egy állandó értékre előmelegítjük. A hőmérséklet kiegyenlítődése különösen akkor megy gyorsan végbe, ha a küvetta és/vagy a bevezető és kivezető csonk falát #ó hővezető anyagból készítjük, és ha az egész elrendezés teljes térfogata viszonylag kicsi, tehát a küvetta keresztirányú méretei kicsik.
Amint a III fázis befejeződik és beáll egy állandó p2 nyomás, a 8 vezérlőegység utasítására a 9 mérőelektronika ismét regisztrálja az infravörös sugárzásnak a 2 detektor által érzékelt intenzitás értékeit0 Ez a 2.ábra szerinti IV fázisban történik. Feltételezve, hogy mindkét mérésnél ugyanazt a hőmérsékletet mértük, és az adott nyomás-és hőmérsékletviszonyoknál az ideális gázok állapotegyenlete alkalmazható, az intenzitás változása a koncentráció és a nyomás függvényében nagyon jó közelítéssel a következő egyenlettel írható le:
τ = f/p*c/= f/ £ · c/ A0 PÓ » ax exp/-a2 c/ + /1 - aj/ exp/-a3 c/, ahol c az anyag /relatív/ koncentrációja ρθ nyomásnál, p az aktuális nyomás, valamint ai, a2 és aj állandók.
Ez a görbe vázlatosan a 3«ábrán látható, ahol egy adott és nem változó gáz esetén a koncentráció természe- 14 tesen állandónak tekinthető. A különböző koncentrációkhoz tartozó görbék csak egy állandó tényezőben különböznek egymástól, amely a görbét vízszintes irányban nyújtja vagy zsugorítja.
Mivel a fent megadott függvény állandói egy egyszeri kalibrációs méréssel meghatározhatók, a görbe két pont különböző nyomásokon történő mérésével egyértelműen meghatározható, és ezáltal a vizsgált gázkomponens koncentrációja is. A gyakorlatban a koncentráció a fenti egyenletből numerikus közelítő eljárások segítségével maghatározható.
A találmány egy különösen egyszerű és mégis viszony lag pontos fotometrikus gázelemzési eljárást eredményez, továbbá az eljárásnak megfelelően működő készülék különö sen egyszerű felépítésű, mivel nincs szükség sem az infra vörös mérősugár eltérítésére, sem a mérőküvetta kicserélé sére, sem a gáznak egy hitelesítő vagy mérőgázzal történő kicserélésére.
Ezáltal egyidejűleg számos hibaforrást is kiküszöbölünk, amelyeket elsősorban a mérési körülmények hosszú idejü változásai okozhatnak, így pl. a cserélendő küvetták lassanként elszennyeződő ablakai, a lassan változó hőmérsékletek, valamint a sugárzó és a detektor időbeli változásai, amelyek a találmány szerinti gyorsan egymást követő mérési folyamatoknál nem jöhetnek számításba.
Claims (14)
- Szabadalmi igénypontok1. Eljárás gázanalízishez, anyagok koncentrációjának meghatározására gázokban elektromágneses sugárral történő átvilágítással és az áteresztett sugárzás intenzitásának mérésével a vizsgált anyagra jellemző hullámhosszon, amelynek során az anyagot tartalmazó gázt legalább két különböző nyomáson mérjük, azzal jellemezve, hogy az első mérést a gáz egy lényegében állandó első nyomásán hajtjuk végre, majd a gáz nyomását megváltoztatjuk, és egy második mérést végzünk egy második, lényegében állandó gáznyomáson, azonos mérési elrendezésben, továbbá a mért intenzitások arányából, ill. különbségéből a sugárzás extinkciója és a vizsgált anyag térfogatkoncentrációja közötti elméleti öszefüggés alapján számítással vagy grafikusan meghatározzuk a vizsgált anyag koncentrációját a mért gázban.
- 2. Az 1.igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második mérést kisebb gáznyomás mellett végezzük, mint az elsőt, és a két mérés között a gáznyo mást a mérendő gáz mérőtérből történő kiszivattyúzásával vagy kiengedésével a második nyomásra csökkentjük.
- 3. A 2.igénypont szerinti eljárás, azzal jelleme zve, hogy az első mérésnél a külső atmoszférikus nyomáshál nagyobb vagy azzal egyenlő, a második mérésnél pedig a külső atmoszférikus nyomásnál kisebb vagy azzal egyenlő nyomást alkalmazunk.
- 4. A 2.vagy 3.igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második mérésnél kisebb nyomást alkalmazunk, mint az első mérésnél fennálló nyomás fele.
- 5. Az 1-4.igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extinkció és a vizsgált anyag térfogatkoncentrációja közötti elméleti összefüggés a Lambert-Beer-törvénynek felel meg.
- 6. Az 1-4.igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extinkció és a vizsgált anyag térfogatkoncentrációja közötti elméleti összefüggés egy empirikus függvénynek felel meg.
- 7. Az 1-6.igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a méréseket periodikusan váltakozva végezzük.
- 8. Az 1-7.igény pontok bármelyike szerinti eljárás, a z zal jellemezve, hogy a váltakozó fénymérés elvét alkalmazzuk.
- 9. Az 1-8.igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomás mellett a hőmérsékletet is mérjük a mérőtérben, és esetleg számítással nyomáskorrekciót végzünk, ha az első és a második mé* · ·- 17 rés között a hőmérsékletkülönbség nagyobb egy előre adott határértéknél.
- 10. Készülék szőrásmentes fötömetríkus gázanalízishez, amely készülék elektromágneses sugárzót és detektort tartalmaz, amelyek között az elemzett gáz egy mérőtérben helyezkedik el és a mérőtér egy bevezető csonkkal és egy kivezető csonkkal van ellátva, azzal jellemezv e, hogy a mérőtér /3/ kimenő vagy bemenő oldala egy szivattyúval /6/ van összekötve, a másik oldala pedig sasleppel /7/ zárható, a mérőtér /3/ nyomásérzékelővel /lo/ van ellátva, a sugárzó /1/ stabilizált feszültségforrással rendelkezik, továbbá a mérőtér /3/» a sugárzó /1/ és a detektor /2/ egymáshoz képest térbelileg úgy van elhelyezve, hogy viszonylagos helyzetük és a sugármenet egy teljes mérési ciklus folyamán változatlan.
- 11. A lo.igénypont szerinti készülék, azzal jel- lemezve, hogy egy időmérő berendezéssel ellátott vezérlőegységet /8/ tartalmaz, amely a szeleppel /7/, a szivattyúval /ő/ és a detektor · /2/ által mért értékeket regisztráló berendezéssel van összekötve, ezeknek a mérési ciklus folyamán az idő függvényében történő periodikus kapcsolásához.
- 12. A 11.igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a vezérlőegység /8/ a nyomásérzékelővel /lo/ van összekötve, a mérésnek az elért nyomás függ- ·’.......:• · · .- 18 vényében történő indításához.
- 13. A 11.vagy 12.igénypont szerinti készülék, azzal j elleme zve, hogy a vezérlőegység /8/ egy hőmérsékletérzékelővel /11/ van összekötve, amely termikus érintkezésben áll a mérőtérrel /3/.
- 14. A 10-13.igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a mérőteret /3/ és/ vagy a bevezetőcsonkot /4/ fűtő berendezést tartalmaz, továbbá a mérőteret /3/ alkotó küvetta és előnyösen a bevezető csonk /4/ is jó hővezető anyagból van.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4112356A DE4112356A1 (de) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Verfahren und vorrichtung zur gasanalyse |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU9201264D0 HU9201264D0 (en) | 1992-07-28 |
| HUT66169A true HUT66169A (en) | 1994-09-28 |
Family
ID=6429678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9201264A HUT66169A (en) | 1991-04-16 | 1992-04-14 | Method and device for analysis of gas |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0509249B1 (hu) |
| JP (1) | JPH05249040A (hu) |
| KR (1) | KR920020204A (hu) |
| AT (1) | ATE194425T1 (hu) |
| CA (1) | CA2064540A1 (hu) |
| CS (1) | CS113292A3 (hu) |
| DE (2) | DE4112356A1 (hu) |
| HU (1) | HUT66169A (hu) |
| PL (1) | PL294253A1 (hu) |
| RO (1) | RO109899B1 (hu) |
| RU (1) | RU2095789C1 (hu) |
| TW (1) | TW222687B (hu) |
| YU (1) | YU38192A (hu) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4856864A (en) * | 1985-07-11 | 1989-08-15 | Raychem Corporation | Optical fiber distribution network including non-destructive taps and method of using same |
| DE19649343A1 (de) * | 1996-11-28 | 1998-06-10 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung zur photometrischen Untersuchung eines gasförmigen Probenmediums |
| FR2784747B1 (fr) | 1998-10-16 | 2000-12-08 | Air Liquide | Procede et dispositif de mesure de la quantite d'impuretes dans un echantillon de gaz a analyser |
| AU8806401A (en) * | 2000-09-25 | 2002-04-02 | Otsuka Pharma Co Ltd | Isotopic gas analyzer and method of judging absorption capacity of carbon dioxide absorbent |
| JP3744903B2 (ja) | 2003-01-20 | 2006-02-15 | セイコーエプソン株式会社 | 赤外吸収測定方法および赤外吸収測定装置、ならびに半導体装置の製造方法 |
| JP3705270B2 (ja) | 2003-01-20 | 2005-10-12 | セイコーエプソン株式会社 | 赤外吸収測定方法および赤外吸収測定装置、ならびに半導体装置の製造方法 |
| FI125907B (en) * | 2013-09-24 | 2016-03-31 | Vaisala Oyj | Method and apparatus for measuring the concentration of gases dissolved in liquids |
| JP6566940B2 (ja) * | 2013-10-11 | 2019-08-28 | エムケイエス インストゥルメンツ， インコーポレイテッド | 圧縮性流体の圧力差分子分光学のためのシステムおよび方法 |
| JP6581439B2 (ja) * | 2015-08-26 | 2019-09-25 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | ガスセンサ較正装置、ガスセンサ較正方法及びガスセンサ |
| CN114112956A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-01 | 青岛崂应海纳光电环保集团有限公司 | 气体检测方法与装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB849983A (en) * | 1956-08-18 | 1960-09-28 | Hartmann & Braun Ag | Method and apparatus for the analysis by radiation of mixtures of gases and/or vapours |
| US4163899A (en) * | 1977-11-30 | 1979-08-07 | Andros, Inc. | Method and apparatus for gas analysis |
| DE3116344A1 (de) * | 1981-04-24 | 1982-11-18 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe | Verfahren zum erhoehen der messgenauigkeit eines gasanalysators |
| GB2110818B (en) * | 1981-11-14 | 1985-05-15 | Ferranti Ltd | Non-dispersive gas analyser |
-
1991
- 1991-04-16 DE DE4112356A patent/DE4112356A1/de not_active Ceased
-
1992
- 1992-03-15 DE DE59209844T patent/DE59209844D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-15 AT AT92104444T patent/ATE194425T1/de not_active IP Right Cessation
- 1992-03-15 EP EP92104444A patent/EP0509249B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-31 CA CA002064540A patent/CA2064540A1/en not_active Abandoned
- 1992-04-08 JP JP4087064A patent/JPH05249040A/ja active Pending
- 1992-04-13 YU YU38192A patent/YU38192A/sh unknown
- 1992-04-14 CS CS921132A patent/CS113292A3/cs unknown
- 1992-04-14 HU HU9201264A patent/HUT66169A/hu unknown
- 1992-04-14 RO RO92-200518A patent/RO109899B1/ro unknown
- 1992-04-15 KR KR1019920006282A patent/KR920020204A/ko not_active Application Discontinuation
- 1992-04-15 RU SU925011416A patent/RU2095789C1/ru active
- 1992-04-16 PL PL29425392A patent/PL294253A1/xx unknown
- 1992-10-13 TW TW081108176A patent/TW222687B/zh active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| YU38192A (sh) | 1994-06-10 |
| HU9201264D0 (en) | 1992-07-28 |
| JPH05249040A (ja) | 1993-09-28 |
| TW222687B (hu) | 1994-04-21 |
| EP0509249A2 (de) | 1992-10-21 |
| RU2095789C1 (ru) | 1997-11-10 |
| CS113292A3 (en) | 1992-12-16 |
| EP0509249B1 (de) | 2000-07-05 |
| DE4112356A1 (de) | 1992-10-22 |
| KR920020204A (ko) | 1992-11-20 |
| RO109899B1 (ro) | 1995-06-30 |
| PL294253A1 (en) | 1993-05-17 |
| DE59209844D1 (de) | 2000-08-10 |
| EP0509249A3 (en) | 1993-12-08 |
| ATE194425T1 (de) | 2000-07-15 |
| CA2064540A1 (en) | 1992-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5478748A (en) | Protein assay using microwave energy | |
| US7351954B2 (en) | Method and apparatus for detecting gas concentration with infrared absorption characteristics | |
| US7176464B2 (en) | Method of and apparatus for determining the amount of impurity in gas | |
| US5872359A (en) | Real-time monitor and control system and method for hydrogen peroxide vapor decontamination | |
| US5807750A (en) | Optical substance analyzer and data processor | |
| HUT66169A (en) | Method and device for analysis of gas | |
| KR20020093924A (ko) | 동결 건조 프로세스를 모니터링하는 방법 | |
| WO2003093776A1 (en) | Ultrasensitive spectrophotometer | |
| WO1997034132A1 (en) | Simultaneous multisample analysis and apparatus therefor | |
| US10180358B2 (en) | Method and device for the photothermic investigation of a sample | |
| US5403747A (en) | Protein assay using microwave energy | |
| JPS61204546A (ja) | 流動物質分析用光度計 | |
| US5892229A (en) | Method and apparatus for measuring vaporous hydrogen peroxide | |
| US4045679A (en) | Fluorescent gas analyzer | |
| JP3325937B2 (ja) | 原子吸収分光法における吸収補正装置および方法 | |
| US4667105A (en) | Infrared radiation gas analyzer with PTC resistance heater | |
| US5337619A (en) | Radiant energy sample heating and temperature control | |
| Aldous et al. | Computer-controlled atomic absorption spectrometer for measurement of transient atom populations | |
| US20040211902A1 (en) | Measuring device for determining the concentration of gases by infrared absorption | |
| JP2004309154A (ja) | 赤外線分析装置 | |
| JPS61175534A (ja) | 放射率測定装置 | |
| Shen et al. | Analysis of infrared radiator of NDIR based on electro-thermal modelling | |
| US3504216A (en) | Resonance lamp for atomic absorption spectroscopy | |
| Chalzel | A spectrophotometer cell for UV spectral measurements of liquids at high temperatures and pressures | |
| JPH06288922A (ja) | 分析装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DFD9 | Temporary protection cancelled due to non-payment of fee |