SE533411C2 - Ett för en spektralanalys av en komprimerad gas, såsom en gas vid små gaskoncentrationer vid atmosfärstryck, anpassat arrangemang - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 533 411 .Z Det nämnda, den elektromagnetiska strålningen. avkännande medlet är anpassat opto-elektriskt känsligt för den elektromagnetiska strålningen, som är avsedd att falla inom det spektralområde, vars utvalda våglängdskomponent eller spektral- element skall bli föremål för en analys inom den spektralanalysen genomförande enheten, för att inom denna enhet låta fastställa spektralelementets relativa strål- ningsintensitet.

Inom detta tekniska område är här anvisade och utnyttjade sändande medel och avkännande medel tidigare kända tillika med spektralanalyser genomförande enhe- ter samt därtill kopplad resultatet presenterade displayenhet, varför dessa medel, enheter samt displayenhet inte kommer att bli föremål för en noggrannare genom- gång och belysning i denna ansökan vad avser deras konstruktiva sammansättning.

UPPFINNINGENS BAKGRUND Metoder, arrangemang och konstruktioner, relaterade till av ovan angivet tekniskt område och beskaffenhet, är tidigare kända i ett flertal olika utföringsformer.

Såsom ett första exempel på teknikens bakgrund och det tekniska område till vilket uppfinningen hänför sig kan nämnas ett, för en spektralanalys av ett gasprov an- passat, arrangemang, med ett, för en elektromagnetisk strålning anpassat, sänd- ande medel, ett avgränsat utrymme, ifonn av en kavitet, tjänande som en mâtcell, och avsedd att kunna definiera en optisk mätstràcka, ett, för nämnda elektromag- netiska strålning passerande nämnda optiska mätsträcka från nämnda sändande medel, avkännande medel samt en, i vart fall till nämnda avkånnande medel med en eller flera opto-elektriska detektorer ansluten, en spektralanalys av gasprovet ge- nomförande enhet.

Det nämnda, den elektromagnetiska strålningen, avkännande medlet är opto-elekt- riskt anpassat känsligt för den elektromagnetiska strålningen som är avsedd att falla inom det spektralområde, vars utvalda våglängdskomponenter eller spektralelement skall bli föremål för en analys inom den spektralanalysen genomförande enheten, för att inom denna enhet låta fastställa spektralelementets relativa strålningsintensi- tet för relevanta och utvalda våglängdsavsnitt. lO 15 20 25 30 533 411 Här hänvisas till den amerikanska patentpublikationen US-A-5 009 493, den tyska patentpublikationen DE-A1-4 110 653, den amerikanska patentpublikationen US-A- 5 268 782 och den amerikanska patentpublikationen US-A4 029 521.

Som ett mera specifikt första exempel på det här antydda, gasprovet analyserande, arrangemanget hänvisas till innehållet i den publicerade lntemationella Patentansö- kan nr. PCT/SE99/00145 (WO 99/41 592), omfattande en metod för att framställa en detektor, relaterad till en gassensor, och en detektor sålunda framställd.

Som ett andra mera specifikt exempel pâ dethär antydda arrangemanget hänvisas till innehållet i den publicerade lntemationella Patentansökan, med publicerings- nummer WO 97/18460.

Som ett tredje specifikt exempel på det här antydda arrangemanget hänvisas till innehållet i den publicerade lntemationella Patentansökan, med publiceringsnum- mer WO 98/09152.

Hänvisning sker därutöver till innehållet i den internationella Patentansökan, med publiceringsnummer WO 01/81 901.

Betraktas nu de med föreliggande uppfinning förknippade egenhetema kan nämnas att det är känt att ett spektralelements relativa strålningsintensitet för relevanta våg- längdsavsnitt blir låg vid mindre och mycket små gaskonoentrationer och att erhållet resultaten visat sig uppvisa stora felmarginaler.

Vid kända spektralanaiyser krävs normalt en minsta (hög) gaskoncentration för att dels låta fastställa aktuell gas och dels låta utvärdera dess aktuella gaskonoentra- tion.

Det är också känt att spektralelementens relativa strålningsintensitet för relevanta våglängdsavsnitt ökar med ökande tryck för gasprovet av aktuell gas och/eller gas- blandning, dock är denna ökning beroende av att en aktuell gas och/eller en aktuell gasblandning för denna tillämpning är mer eller mindre tryckberoende. 10 15 20 25 30 533 4'l'l Betraktas de med föreliggande uppfinning förknippade egenhetema kan också no- teras ett utnyttjande olika slag av optiska bandpassfilter.

Det är därvid känt att till ett bandpassfilter vinkelrätt tillföra en elektromagnetisk eller optisk strålning med ett stort våglängdsområde och inom filtret låta skapa förutsätt- ningar för att släppa igenom ett utvalt smalt våglångdsområde till en opto-elektrisk detektor, för att i denna detektor och en tillkopplad spektralanalys genomförande enhet låta utvärdera det smala våglängdsområdets intensitet och/eller relativa in- tensitet.

Ett sådant bandpassfilter kan också tillföras en elektromagnetisk strålning eller op- tisk strâlning inom ett vinkelområde, awikande från det vinkelräta, och därvid är ett sådant bandpassfilter strukturerat och/eller konstruerat för att skapa förutsättningar för att släppa igenom ett annat utvalt smalt våglängdsområdet.

Ett sådant bandpassfilter kommer således att kunna erbjuda en av en vald infalls- vinkel beroende våglängdspassage och transmission av den infallande strålningen genom bandpassfiltret.

Det är även känt att för gaser och/eller gasblandningar med låg koncentration krävs en hög mätnoggrannhet, speciellt vid noll-punkten för att tyda erhållet resultat.

Till teknikens tidigare ståndpunkt hör även innehållet i patentpublikationen EP-O 557 655-A1.

I patentpublikationen EP-O 557 655-A1 så visas och beskrives där ett system för att kunna insamla små och fördelade optiska signaler (100) relaterade till en laserstråle (102), vilken stràle skall belysa en okänd gas (107), som är innesluten i en lång hålforrnad kavitet (105), med en inre högreflektiv täckning eller beläggning (106 eller 111). 10 15 20 25 30 533 441 5 Patentpublikationen ger, på spalt 2, radema 31 till 37, en antydan om att en andra faktor, som kommer att kunna skapa en koncentration av molekylema i gasen, är att tillordna gasen genom ett övertryck.

Den i Figuren 1 visade utföringsformen anvisar en utföringsforrn för att analysera utandningsluften (111) för en patient, som är under anestesi.

REDoeöRELsE FÖR FÖRELIGGANDE uPPFlNN/NG TEKNISKT PROBLEM Beaktas den omständigheten att de tekniska överväganden som en fackman inom hithörande tekniskt omrâde måste göra för att kunna erbjuda en lösning på ett eller fler ställda tekniska problem är dels initialt en nödvändig insikt i de åtgärder och/el- ler den sekvens av åtgärder som skall vidtagas dels ett nödvändigt val av det eller de medel som erfordras så torde, med anledning härav, de efterföljande tekniska problemen vara relevanta vid frambringandet av föreliggande uppfinningsföremål.

Under beaktande av teknikens tidigare ståndpunkt, såsom den beskrivits ovan, tor- de det därför få ses som ett tekniskt problem att kunna inse betydelsen utav, förde- larna förknippade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kom- mer att krävas för att, vid ett för en spektralanalys anpassat arrangemang, erbjuda ett enkelt och kostnadseffektivt sätt att spektralt låta analysera intensiteten hos elektromagnetiska strålningar eller ljusstrålningar, för att låta analysera ett gasprov, såsom ett med låg gaskoncentration vid atmosfärstryck, inom ett avgränsat utrymme.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta skapa förutsättningar för att praktiskt kunna uppnå en hög mätnoggrann- het.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta modifiera en utförd mätning med ett yttre delsystem, anpassat för en 10 15 20 25 30 533 411 6 komprimering av mätgasen och därvid låta skapa en mera distinkt amplitudförsvag- ning.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att kunna begränsa förstärkningsfaktorn vid absorptionsberäkningarna och där- med kunna begränsa en brusfaktors inverkan.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med ochleller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta skapa förutsättningar för att tydliggöra förekomsten av en noll-punkt och/eller ett noll-punktsfel.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med ochleller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta en lR-ljuskälla få emittera ett konstant ljus och i stället låta modulera mät- gasens tryck, i en avsikt att därigenom låta generera en differentiell signal, så att en omgivnings statiska lR-ljus kan subtraheras bort inom en efterföljande signalbe- handling.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta bygga på ett arrangemang, med ett, för en elektromagnetisk strålning an- passat, sändande medel; ett avgränsat, gasprovet omslutande, utrymme, i form av en kavitet, tjänande som en mätcell, och avsedd att kunna definiera en optisk mät- sträcka genom gasprovet; ett, för nämnda elektromagnetiska strålning passerande nämnda optiska mätsträcka från nämnda sändande medel, avkännande medel; samt, i vart fall en, till nämnda avkännande medel anslutet, spektralanalysen ge- nomförande enhet, varvid det nämnda, den elektromagnetiska strålningen, avkän- nande medlet är anpassat opto-elektriskt känsligt för den elektromagnetiska strål- ningen som är avsedd att falla inom (den våglängdskomponent eller) det spekt- ralområde, vars utvalda spektralelement skall bli föremål för en analys, inom den spektralanalysen genomförande enheten, för att inom denna enhet låta fastställa spektralelementets (relativa) strålningsintensitet och presentera denna på en dis- 10 15 20 25 30 533 411 7 playenhet eller motsvarande, där det är möjligt att på ett enkelt sätt och kostnadsef- fektivt kunna spektralt analysera intensiteten för våglängdsmässigt nära intilliggan- de komponenter eller spektralelement av ett, av olika våglängder, sammansatt ljus- eller elektro-magnetiskt ljusknippe vid komprimerade, såsom låga, gaskoncentra- tioner vid atmosfärstryck.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att under ovan angivna förutsättningar låta mäta signalintensiteters inbördes re- lation i förhållande till varandra och då enbart för specifika och närstående våg- längdskomponenter och/eller spektralelement.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta en begränsad spektralanalys få vara anpassad till en mätteknik inom gasanalys- och gaskoncentrationsmätning, där det krävs en specifik "spektralsig- natur” eller ett "signalavtryck" för att låta dessa få utgöra grundema för en ämnes- unik identifikation och/eller haltbestämning, i vart fall vid en låg gaskonoentration vid atmosfärstryck.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta ett fåtal våglängdsspecifika mätpunkter eller spektralelement, dock minst en våglängdspunkt per ämne, få bli föremål för en identifiering och/eller en övervak- ning.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta utnyttja elektromagnetiska bandpassfilter för att kunna skapa mätsignaler vid fasta förutbestämda våglängder, i enlighet med principema för en icke-dispersiv infraröd teknik (Non-Dispersive lnfraRed or "NDlR” technique).

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas 10 15 20 25 30 533 411 8 för att låta nämnda gas, inom nämnda mätkammare, få vara satt under ett på för- hand valt övertryck.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med ochleller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta ett avgivet resultat, beroende på en eller flera våglängder under absorp- tion inom mätkammaren, få, via en anpassad korrlgeringskrets, bli kompenserat för en inverkan från det valda övertrycket och en vald gas eller gasblandning, för att låta avge en signal svarande mot koncentrationen för aktuell gas vid atmosfärstryck.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta det på förhand valda övertrycket få vara anpassat och valt i beroende av en, vid det valda övertrycket, gällande absorptíonsförrnåga för en vald gas och/eller en gasblandning.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta korrigeringskretsen få stå i en samverka med en korrigeringsenhet, med en absorptionsförrnågaltrycket för en vald gas eller gasblandning fastställande krets.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta det på förhand valda övertrycket få vara alstringsbart av ett mekaniskt medel.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta det mekaniska medlet få utgöras av ett kolv-cylinder-arrangemang, vars kolv är rörligt anordnad mellan tlllordnade vändpunkter inom en cylinderenhet.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas 10 15 20 25 30 533 411 9 för att låta det mekaniska medlet få utgöras av en i, eller relaterad till, mätcellen orienterad magnetisk kropp, Som är tillordningsbar en oscillerande rörelse av en kroppen kringslutande oscillerande elektrisk krets.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta frekvensen för en vald övertrycksförändring få vara vald till mellan 1 och 50 Hz, såsom omkring 25-35 Hz.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta måtkammaren få vara anpassad till en volym av 0,5 till 3,0 cm°, såsom omkring 0,8 - 1,2 om? Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta en tryckökning få vara vald till mellan 1:2 och 1:10, såsom omkring 1:4 till 1:6.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta korrigeringskretsen få vara anpassad att kunna avge ett värde för gaskoncentrationen relaterad till ett atmosfärstryck.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta nämnda elektromagnetiska strålning, mellan nämnda sändande medel och nämnda avkännande medel, få vara anpassad att passera ett speciellt anpas- sat optiskt bandpassfilter.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväanden som kommer att krävas för att låta ett sådant bandpassfilter få vara strukturerat eller konstruerat för att kunna erbjuda en infallsvinkelberoende våglängd itransmissionen, av den inom 10 15 20 25 30 533 411 'lCt nämnda sändande medel alstrade och utsända elektromagnetiska strålningen med ett stort våglängdsomràde.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta detta bandpassfilter därvid, genom sin konstruktion och genom valda in- fallsvinklar eller liknande, få vara anpassat att låta separera ett första valt spektral- element ochleller en första våglängdskomponent från ett andra valt spektralelement och/eller en andra våglängdskomponent, inom en och samma utsända elektromag- netiska strålning.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta nämnda enhet få vara anpassad för att, via opto-elektriska detektorer, elektriskt kunna detektera en uppträdande strålningsintensitet, gällande för mer än en våglängdskomponent och/eller ett spektralelement.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att intill nämnda bandpassfilter låta anordna en, den utsända elektromagnetiska strålningens spridningsvinkel, avgränsande öppning eller ett fönster.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta nämnda öppning eller fönster, i strålningsriktningen räknat, få vara orien- terat före och/eller efter ett utnyttjat bandpassfilter.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta det optiska (elektromagnetiska) bandpassfiltret få vara anpassat att kunna awinkla en infallande och utsänd optisk eller elektromagnetisk strålning till minst två olika optiska och förutbestämda utfallande eller utgående vinklar, var och en gällande för smala våglängdskomponenter och/eller spektralelement. 10 15 20 25 30 533 4'l'l 'll Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta nämnda utfallande eller utgående vinklar för den smala våglängdskom- ponenten och dess strålning få vara exakt relaterade till en huvudvinkel för den in- fallande elektromagnetiska strålningen, som via sin tillordnade detektorenhet skall bli föremål för en analys inom den spektralanalysen genomförande enheten.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta ett och samma bandpassfllter få vara anpassat för att mottaga en och samma utsänd och infallande elektromagnetiska strålning, inom vilken strålning faller i vart fall två skilda och utvalda våglängdskomponenter eller spektralelement.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta ett på förhand valt antal bandpassfllter få vara anpassade för att mottaga var sin eller samma utsända elektromagnetisk strålning, inom vilken strålning eller strålningar faller i vart fall två skilda våglängdskomponenter eller spektralelement.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att för varje, eller varje utvald, utfallande eller utgående vinkel för strålningama låta anvisa förekomsten av en opto-elektrisk detektor, som är anpassad att, i sin till- ordnade, spektralanalysen genomförande, enhet, låta analysera sin elektriskt tillord- nade våglängdskomponent eller sitt tillordnade spektralelement.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att som nämnda optiska bandpassfllter låta välja ett på en optisk interferens verksamt filter.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta nämnda öppning eller fönster, nämnda bandpassfllter och/eller ingående 10 15 20 25 30 533 4'l'l ll kanaler, relaterade till nämnda spektralanalysen genomförande enheten, få vara samordnade till ett och samma, signaler mottagande och/eller avkännande, medel.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelarna förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta nämnda öppning eller fönster, nämnda bandpassfilter och nämnda kana- ler få vara samordnade till en och samma diskret mottagarenhet.

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväanden som kommer att krävas för att låta fastställa en, momentant uppträdande, koncentration av koldioxid (C02).

Det ligger ett tekniskt problem i att kunna inse betydelsen utav, fördelama förknip- pade med och/eller de tekniska åtgärder och överväganden som kommer att krävas för att låta det avgränsade utrymmets, mot det avkännande medlet vettande, ändav- snitt få uppvisa ett elektromagnetisk strålning reflekterande ytavsnitt, för att awinkla strålningsdelar snett mot ett eller flera, det avgränsande utrymmet utanförliggande, bandpassfilter och/eller vâglängdssignitikativa detektorer.

LÖSNINGEN Föreliggande uppfinning utgår därvid ifrån den inledningsvis anvisade kända tekni- ken och bygger på ett för en spektralanalys av små gaskoncentrationer vid atmos- färstryck anpassat arrangemang, med bl.a. ett, för en elektromagnetisk strålning anpassat, sändande medel, i enlighet med patentkravets 1 ingress.

Arrangemanget, förutom nämnt sändande medel, skall för en gasprovsanalysering därjämte anvisa ett avgränsat utrymme, iforrn av en kavitet, tjänande som en för gasprovet avsedd mätcell, och avsedd att kunna definiera en optisk mätsträcka, ett, för nämnda elektromagnetiska strålning passerande nämnda optiska mätsträcka från nämnda sändande medel, avkännande medel samt en, i vart fall till nämnda av- kännande medel ansluten, spektralanalys genomförande, enhet, varvid det nämn- da, den elektromagnetiska strålningen, avkännande medlet är anpassat känsligt för den elektromagnetiska strålningen som är avsedd att falla inom det spektralområde, 10 15 20 25 30 533 411 13» vars utvalda våglängdskomponenter och/eller spektralelement skall bli föremål för en analys inom den spektralanalysen genomförande enheten, för att inom denna enhet låta fastställa våglängdskomponentens eller spektralelementets relativa strål- ningslntensitet.

För att kunna lösa ett eller flera av de ovan angivna tekniska problemen anvisar fö- religgande uppflnning mera speciellt att den sålunda kända tekniken skall komplet- teras med bl.a. att låta nämnda gas inom nämnda mätkammare få vara satt under ett på förhand valt övertryck och där ett avgivet resultat, beroende på en eller flera våglängder under absorption inom mätkammaren, är via en korrigeringskrets kom- penserat för det valda övertrycket mot atmosfärstryck och i övrigt anvisa de karak- tärsdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del.

Såsom föreslagna utföringsforrner, fallande inom ramen för föreliggande uppflnning, anvisas därutöver att övertrycket skall vara anpassat och valt i beroende av en vid det valda övertrycket gällande absorptionsförmâga för en vald gas och/eller gas- blandning.

Korrlgeringskretsen står i en samverka med en korrigeringsenhet, med en absorp- tionsförmåga/trycket för en vald gas eller gasblandning fastställande krets.

Det på förhand valda övertrycket är alstringsbart av ett mekaniskt medel, där detta medel kan utgöras av ett kolv-cylinder-arrangemang, vars kolv är rörligt anordnad mellan tillordnade vändpunkter altemativt att det mekaniska medlet utgöres av en i mätcellen orienterad magnetisk kropp, som är tillordningsbar en oscillerande rörelse av en kringsluten elektrisk krets.

Enligt uppfinningen anvisas att frekvensen för en vald övertrycksförändring är vald till mellan 1 och 50 Hz, såsom mellan 25-35 Hz.

Det har visat sig att mätkammaren bör vara anpassad till en volym av 0,5 till 3,0 cma, såsom omkring 0,8 - 1,2 cmz och att tryckökningen kan vara vald till mellan 1:2 och 1:10, såsom omkring 1:4 till 1:6. 10 15 20 25 30 533 4'l'l lir Mera speciellt anvisas att korrigeringskretsen bör vara anpassad att låta avge ett korrigeringsvärde för gaskoncentrationen relaterad till ett momentant atmosfärs- trycket.

Vldare anvisas, i enlighet med föreliggande uppfinning, att nämnda utsända elektro- magnetisk strålning, mellan nämnda såndande medel och nämnda avkännande me- del, kan få vara anpassad att passera ett, frekvens- och/eller våglängdsanpassat, optiskt bandpassfilter, där bandpassfiltret är strukturerat och/eller konstruerat för att kunna erbjuda en infallsvinkelberoende våglängd itransmissionen av den från nämnda sändande medel alstrade elektromagnetiska strålningen.

Detta bandpassfilter är därvid anpassat att låta våglängdsseparera en första vald våglängdskomponent eller ett smalt område eller ett första valt spektralelement från en andra vald våglängdskomponent eller ett smalt område eller ett andra valt spekt- ralelement inom den utsända elektromagnetiska strålningen och att nämnda enhet är anpassad för att via en eller flera opto-elektriska detektorer kunna detektera upp- trädande strålningsintensiteter för eller från flera än ett sådant spektralelement.

Såsom föreslagna utföringsfonner, fallande inom ramen för föreliggande uppfin- nings grundidé, anvisas därutöver att intill nämnda bandpassfilter skall vara anord- nat en, den utsända elektromagnetiska strålningens spridningsvinkel, avgränsande öppning eller fönster.

Vidare anvisas att nämnda öppning eller fönster, i stràlningsrilctningen räknat, bör vara orienterat i transmissionsriktningen räknat omedelbart före och/eller efter det optiska bandpassfiltret.

Det optiska bandpassfiltret är här anpassat för att låta en infallande elektromagne- tisk strålning få bli awinklad i minst två olika förutbestämda utfallande eller utgå- ende vinklar för de elektromagnetiska strålningarna.

Mera speciellt anvisas att ett och samma bandpassfilter skall vara anpassat att mot- taga en och samma elektromagnetiska strålning, inom vilken strålning faller i vart fall tvâ skilda våglängdskomponenter eller spektralelement. 10 15 20 25 30 533 411 15 l en föreslagen utföringsform anvisas mera speciellt att ett på förhand valt antal bandpassfilter kan vara anpassade för att mottaga var sina utsända elektromagne- tiska strålningar, inom vilka strålningar faller i vart fall två skilda vâglängdskompo- nenter eller spektralelement.

För varje, eller för varje utvald, utfallande eller utgående vinkel för strålningen före- finns en opto-elektrisk detektor, som då är så anpassad att den, i sin spektralana- lysen genomförande enheten, låter analysera sin tillordnade och av enheten motta- gen våglängdskomponent eller sitt tillordnade spektralelement.

Som nämnda optiska bandpassfilter kan med fördel väljas ett på optisk interferens verksamt filter.

Nämnda öppning eller fönster, nämnda optiska bandpassfilter och/eller ingående kanaler, relaterade till nämnda spektralanalysen genomförande enheten, är sam- ordnade till ett och samma signaler mottagande och/eller avkännande medel. inom uppfinningens ram faller även ett utvärderande av förekomsten av och en kon- centration av koldioxid (C02), såsom i luft eller i utandningsluft.

Det avgränsade utrymmets, mot det avkännande medlet vettande, ändavsnitt uppvi- sar ett, den elektromagnetiska strålningen, reflekterande ytavsnitt, för att awinkla den elektromagnetiska strålningen snett mot ett intillvarande bandpassfilter.

En ljusstråle (i fomt av ett smalt elektromagnetiskt strålningsknippe), eller en vald andel ljusstrålar, är med fördel anpassade att under en rät vinkel få bli direkt riktade mot en opto-elektrisk detektor från ett sändande medel.

FÖRDELAR De fördelar som främst kan få anses vara kännetecknande för föreliggande uppfin- ning och de därigenom anvisade speciella signifikativa kännetecknen är att härige- nom har det skapats förutsättningar för att vid ett för spektralanalys anpassat arran- lO 15 20 25 30 533 411 16 gemang, med ett, för en elektromagnetisk strålning anpassat, sändande medel, ett utrymme, och ett, för nämnda elektromagnetiska strålning från nämnda sändande medel, avkännande medel samt en, i vart fall till nämnda avkännande medel anslu- tet, spektralanalysen genomförande enhet, varvid det nämnda, den elektromagne- tiska strålningen, avkännande medlet skall vara anpassat känsligt för den filterpas- serade elektromagnetiska strålningen som är avsedd att falla inom det spektralom- råde, vars utvalda våglängdskomponenter och/eller spektralelement skall bli föremål för en analys inom den spektralanalysen genomförande enheten, för att inom denna enhet, genom olika beräkningar, låta fastställa spektralelementets relativa strål- ningsintensitet för komprimerade gaskoncentrationer, låta anvisa att nämnda gas inom nämnda mätkammare skall vara satt under ett på förhand valt övertryck, vari- genom ett avgivet resultat, beroende på en eller flera våglängder under absorption inom mätkammaren, är via en korrigeringskrets kompenserat för det valda över- trycket.

Vidare föreslås att nämnda utsända elektromagnetiska strålning, mellan nämnda sändande medel och nämnda avkännande medel, skall vara anpassad att få pas- sera ett anpassat och/eller konstruerat optiskt bandpassfilter, där bandpassfiltret är strukturerat för att kunna erbjuda en infallsvinkelberoende våglängd för transmis- sionen av den från nämnda sändande medel alstrade och utsända elektromag- netiska strålningen. -m-t--ï-:t-n- Det som främst kan få anses vara kännetecknande för föreliggande uppfinning an- ges i det efterföljande patentkravets 1 kännetecknande del.

KORT FIGURBESKRIVNING Grundläggande principer för att kunna utvärdera en mätnoggrannhet vid små gas- koncentrationer vid atrnosfärstryck och för närvarande föreslagna utföringsforrner, uppvisande de med föreliggande uppfinning förknippade signifikativa kännetecknen, skall nu i ett exemplifierande syfte närmare beskrivas med en hänvisning till bifogad ritning, där; 10 15 20 25 30 533 4'|'l 1 TI Figur 1A avser att låta illustrera en tidsrelaterad sekvens för en testning av en gas, Figur 1B avser att illustrera tidsrelaterade signalresponser från en signalsekvens hos en opto-elektrisk IR-detektor, Figur 1G avser att illustrera likaledes tidsrelaterat ett av en gasmätare framräknat mätresultat, från en i Figuren 1B illustrerad signalsekvens, Figur 2 visar principen för en gasmätning av komprimerade, såsom små gaskon- centrationer, under utnyttjandet av en NDlR-teknik, med ett sändande medel, ett avgränsat för ett gasprov anpassat och tryckresistent utrymme, ett avkânnande medel och en, en spektralanalys genomförande, enhet, med sin tillordnade display- enhet, samt med en för absorptionsförrnågan/trycket kompenserande korrigerings- krets.

Figur 3 visar principen för en känd mottagarenhet eller ett avkännande medel, vid en, en-kanalsmätning- (Single Beam NDlR Technology) och en tvâ-kanalsmätning (Dual Beam NDlR Technology), Figur 4 visar ett optiskt arrangemang, hänförande sig till föreliggande uppfinning, och Figur 5D avser att låta illustrera tidsrelaterat signalresponser för en lR-detektor i en lR-gasmätare, enligt figurema 1B och 1C, men modifierad med ett yttre delsystem för en komprimering av mätgasen, Figur SE avser att illustrera tidsrelaterat ett av en gasmätare framräknat mätresul- tat, från den i Figuren 5D illustrerade signalsekvensen, Figur 5F avser att låta illustrera tidsrelaterat signalresponser för en IR-detektor i en lR-gasmätare, där lR-ljuskällan är anpassad för att emittera konstant IR-ljus och istället sker en modulation genom att variera mätgasens tryck, samt lO 15 20 25 30 533 411 1% Figur 5G avser att illustrera tidsrelaterat ett av en gasmätare framräknat matre- sultat, från den ifiguren 5F illustrerade signalsekvensen.

KoRTFAflAD BESKRIVNING ÖVER KÄNDA övERvÄeANoEN Figurerna 1A till 1C avser att schematiskt låta tydliggöra en testgassekvens för olika mätprinciper under ett utnyttjande av lR-detektorer i en NDlR-gasmätare.

Sålunda avser figuren 1A att illustrera den tänkta testgassekvensen och avser att illustrera den praktiska mätnoggrannheten för olika mätprinciper.

Figuren 1B låter då illustrera signairesponser för IR-detektorn i en traditionell klas- sisk NDIR-gasmätare, där en nyttjad lR-ljuskälla blinkar i en avsikt att generera en differentiell signal, så att omgivningens statiska lR-ljus kan subtraheras bort i den efterföljande signalbehandlingen.

Här bör noteras den lilla, knappt skönjbara, amplitudförsvagningen i signalen vid ökande gaskoncentrationer.

Figur 1C låter illustrera gasmätarens framräknade mätresultat från signalsekvensen enligt figur 1B, där i denna illustration upplösningen begränsas till ca +-7 ppm av systemets brusnivå, vilket gör att stegökningama i testgassekvensen blir i princip omöjliga att urskilja.

Härav framgår även att måtresultatet påverkas bl.a. av detektorns stora känslighet för termiska variationer.

För att minimera denna negativa inverkan blinkas lR-ljuskäilan med en så stor frekvens ”f” som de ingående komponenterna tillåter (typiskt ”f” = någon enstaka Herz), men kvarvarande tenniskt brus överförs som brus pàlagrat de framräknade mätvärderna.

Att använda en starkare IR-ljuskälla för att ”överrösta” bruset ger normalt ingen lösning eftersom en kraftigare emitter måst ha mer massa för att inte brinna sönder, 10 15 20 25 30 533 4'l'l ifl och en kraftigare emitter med mera massa medför en sämre modulerbarhet, d.v.s. det man vinner på ökande effekt förloras med en lägre modulationsfrekvens (bruset minskar med 1/f).

BESKRIVNING övER Nu FöREsLAsEN urFöRrNesFoRr/r Det skall då inled ningsvis framhållas att i den efterföljande beskrivningen över en för närvarande föreslagen utföringsforrn, som uppvisar de med uppfinningen för- knippade signifikativa kännetecknen och som tydliggöres genom de i de efterföljan- de ritningarna visade figurerna, har vi låtit välja termer och en speciell terminologi i den avsikten att därvid i första hand låta tydliggöra själva uppfinningsidén.

Det skall emellertid i detta sammanhang beaktas att här valda uttryck inte skall ses som begränsande enbart till de här utnyttjade och valda termerna utan det skall un- derförstås att varje sålunda vald tenn skall tolkas så att den därutöver kommer att kunna omfattar samtliga tekniska ekvivalenter som fungerar på samma eller väsent- ligen samma sätt för att därvid kunna uppnå samma eller väsentligen samma avsikt och/eller tekniska effekt.

Med en hänvisning till de bilagda figurema 2 till 4 visas således schematiskt och i detalj grundförutsättningarna för föreliggande uppfinning och där de med uppfin- ningen förknippade signifikativa egenhetema konkretiserats, genom den nu före- slagna och i det efterföljande närmare beskrivna utföringsformen.

Sålunda låter figuren 2 schematiskt visa principerna för ett, för en spektralanalys anpassat, arrangemang "A", med ett, för en elektromagnetisk strålning ”S” med stort våglängdsområde anpassat, sändande medel 10, ett avgränsat utrymme 11, i form av en kavitet, tjänande som en, för ett under ett övertryck (Pa) satt gasprov “G", an- passad mätcell och avsedd att kunna definiera en optisk mätsträcka "L'.

Vidare illustreras ett, för nämnda elektromagnetiska strålning ”S” passerande nämn- da optiska mätsträcka ”L” från nämnda sändande medel 10, avkännande medel 12 samt en, i vart fall till nämnda avkännande medel 12 och däri ingående opto-elekt- 10 15 20 25 30 533 411 20 riska detektorer 3b, 3b', via en ledning 121 ansluten, spektralanalysen genomföran- de, enhet 1 3.

Vidare skall det nämnda den elektromagnetiska strålningen ”S” avkännande medlet 12 och därtill hörande detektorer 3b, 3b' vara anpassade känsliga för de elektro- magnetiska strålningarna som är avsedda att falla inom det spektralområde, vars utvalda våglängdskomponenter eller spektralelement skall bli föremål för en analys inom den spektralanalysen genomförande enheten 13, för att inom denna enhet 13 i första hand låta beräkna och fastställa spektralelementets relativa strålningsinten- sitet.

Nämnda utsända elektromagnetiska strålning ”S”, mellan nämnda sändande medel 10 och nämnda avkännande medel 12, är anpassad att få passera mot och selek- terat passera ett bandpassfilter, såsom ett optiskt bandpassfilter 14.

Ett sådant bandpassfilter 14 är, enligt figuren 4, strukturerat och/eller konstruerad för att kunna erbjuda en infallsvinkelberoende våglängd itransmissionen av den från nämnda sändande medel 10 alstrade elektromagnetiska strålningen "S”.

Detta bandpassfilter 14 är därvid anpassat att av en vald infallsvinkel låta separera ett första valt spektralelement 4a från ett andra valt spektralelement 4b och att två opto-elektriska detektorer 3b och 3b' är båda kopplade till nämnda enhet 13, som är anpassad med moduler för att kunna detektera en uppträdande strålningsintensitet för mer än ett sådant spektralelement.

Den spektralanalysen genomförande enheten 13 uppvisar en sändarmodul 13e, av elektromagnetisk strålning "S" via en ledning 101 och styrd och aktiverad av en centralenhet 13b, och ett antal som detektorer tjänande signalmottagande moduler 13e, 13d och 13e, ävenledes kopplade till centralenheten 13b.

Via en signaler jämförande krets 13f kan en, via det sändande medlet 10 utsänd elektromagnetisk strålning ”Sa", jämföras med en mottagen elektromagnetisk strål- ning ”Sh” inom enheten 13. 10 15 20 25 30 533 411 21 Det utvärderade och beräknade resultatet inom oentralenheten 13b kan då över- föras till en displayenhet 15, som en graf 15a Mera speciellt låter figuren 2 illustrera en tillämpning vid en absorptionskyvett, inuti vilken kyvett uppehåller sig den gas ”G” som med hjälp av den elektromagnetiska strålningen "Sa”, eller som ett strålningsknippe 4 betraktat, skall analyseras, där strålningen ”Sa” utsändes av en emitterenhet 10a och mottages av opto-elektriska detektorer, såsom 3b, 3b'.

Denna emitterenhet 10a kan då bestå utav en strålkälla samt en liusstrâlar sam- ordnande kollimator 10b, vars uppgift är att samla upp, så effektivt som möjligt, den emitterade strålningen ”Sa” med sitt strålningsknippe 4, och låta rikta detsamma genom absorptionskyvettens längd mot detektorerna 3b, 3b' eller mottagaren 12.

Emitterenheten 10a kan här få formen av en glödande tråd, i en gasfylld eller gas- evakuerad glasbulb, d.v.s. en glödlampa, eller en uppvämid resistor på ett kera- miskt substrat eller på ett med kiselteknik och mikromekanik framtaget tunt mem- bran eller en lysdiod, med ett väl awägt emissionsspektrum. l enlighet med uppfinningens anvisningar skall emitterenheten 10a sända ut en emission ”Sa” av strålningsknippen 4, som åtminstone måste omfatta samtliga de våglängder vars intensiteter skall opto-elektriskt detekteras i var sin detektor 3b, 3b' och utvärderas i enheten 13.

Absorptlonskyvetten kan därvid utformas på olika sätt i beroende av vald applika- tion, vald mätnogrannhet, hur mätgasen ”G” kan förväntas samlas in, via övertryck, m.m. l vissa tillämpningar kan absorptionskyvettens utrymme 11 samtidigt få utgöra den mekaniska stomme, på vilken emitterenheten 10 och mottagaren 12 är fast monte- rade. 10 15 20 25 30 533 411 .ll Mottagarenhetens 12 detektorer 3b, 3b' är anpassade att låta skapa de opto-elekt- riska våglängdsberoende elektriska signaler, som senare skall bli föremål för en be- räknande analys iden spektralanalysen genomförande enheten 13.

Sådana enheter är väl kända inom detta tekniska område och beskrives därför inte i detalj.

Nämnda enhet 13 är avsedd att beräkna det resultat som ger vid handen en aktuell gaskoncentration och/eller en gas och/eller en gasblandning.

För att kunna erbjuda ett ökande av erforderlig mätkänslighet, såsom att utöka läng- den för mätsträckan eller absorptionssträckan ”L", kan detta realiseras genom olika optiska arrangemang, såsom med multipla passager fram och tillbaka inom mätcel- len eller det avgränsade utrymmet 11, så kallade multipassceller.

För att därutöver kunna samla upp den emitterade elektromagnetiska strålninen ”Sa” som inte kolliminatom eller reflektom 10b helt förmår att kolliminera i önskad och rätt riktning är det möjligt att på känt sätt utnyttja absorptionsceller med speg- lande innerytor och med geometrin så konstruerad att ljuset från emitterenheten 10a leds fram mot mottagarenheten 12 såsom en vågledare.

Figuren 3 låter nu schematiskt illustrera en känd mottagarenhet 12, anpassat för en en-kanalsmätning, där den utsända infallande ljusstrålen 4 filtreras optiskt genom ett interferensfilter 3f', som i detta exempel är monterat som ett nedre fönster på mottagarenhetens 12 kapsling 12a, i anslutning till en öppning (en aperture) 3i på kapslingen 12a, så att enbart elektromagnetisk strålning eller ljus 4a, inom ett mycket smalt och väl avgränsat spektralt intervall, passerar filtret 3f' och når en för denna strålning känslig opto-elektrisk detektor 3b. öppningen 3i har till sin funktion att filtrera spatialt, d.v.s. enbart släppa in mot de- tektorelementet 3b den elektromagnetiska strålning 4, 4a som ansluter till riktningen från emitterenheten 10 samt undertrycka ljus och strålning från annat håll, som an- nars kommer att kunna bidraga negativt och störande på beräknat resultat i enheten 1 3. 10 15 20 25 30 533 4'l'l 2.25 Därför utgöri övrigt väggarna 1a' (figur 2) en avskämmíng mot omvärlden tillika med konstruktionen för mottagaren 12.

Detektorelementet 3b kan t.ex. vara av typen fotodiod, kvantdetektor, pyroelektrisk eller annan form av termisk detektor för en opto-elektrisk omvandling.

Väsentligt är att den opto-elektriska detektom 3b har en förmåga att generera något slag av eller någon form av elektriska signaler, vars storlek och fomt skall vara be- roende av och motsvara intensiteten för av öppningen 3i och filtret 3f genompasse- rande strålningen 4a med sitt frekvensområde.

Genom visade elektriska anslutningar 3c, 3c' överförs dessa elektriska signaler till mottagarenhetens 12 två mätben 3d och 3e, varifrån ett efterföljande förstärkarsteg (ej visat) inom enheten 13 och/eller annan elektronik/databehandling låter förädla mätsignalen till ett utvärderbart slutresultat, exempelvis skönjbart som en graf 15a på displayenheten 15. l det fall en gasmätning skall ske, enligt NDIR tekniken, väljs våglängden för filter- transmissionen 4a till att sammanfalla med någon absorptionsvåglängds karaktäris- tisk för det ämne för vilket gaskoncentrationen skall mätas.

Figuren 3 låter nu även visa schematiskt en känd mottagarenhet 12 för en två-ka- nalsmätning och denna mottagarenhet 12 har, utöver vad som visats och beskrivits, försetts med en ytterligare öppning 3i', med ett bakomvarande interferensfilter 3f' och med sitt tillhörande opto-elektriska detektorelement 3b'.

Filtret 3f' är här valt med en annan transmissionsvåglängd 4b än filtret 3f, varför det selekterade ljuset 4b blir av en annan våglängd än det selekterade ljuset 4a.

De motsvarande, till elektriskt mätbara signaler konverterade, signalema på anslut- ningsstift 3h och 3e för strålama 4b med sin våglängd respektive 3d och 3e för strå- larna 4a med sin våglängd ger därmed en infonnation om hur momentana ljusinten- 1.0 15 20 25 30 533 4'l'! 24 siteter skiljer sig mellan de tvâ valda olika våglängdskomponentema eller spektral- elementen, tillhörande strålama 4a och 4b.

Korttidsvariationer i den instrálade intensiteten från den elektromagnetiska strål- ningen ”S” eller ljusknippena ”Sa” eller 4, som riskerar att distordera en noggrann utvärdering av mätsignalema på ledningama 121 kan neutraliseras och norrneras bort helt om den ena mätkanalen användes som en intensitetsreferens vid en sig- nalneutral våglängd.

Med en fömyad hänvisning till figuren 2 illustreras mera speciellt ett arrangemang ”M” för att komprimera gasprovet och höja den utvärderande gaskoncentrationens värde till mera noggrant utvärderbara värden.

Uppfinningen skall då exemplifieras vid små gaskoncentrationsvärden vid atrnos- fârstryck.

Nämnda gas ”G” inom nämnda mätkammare 11 är satt under ett på förhand valt övertryck (Pa), varvid ett avgivet resultat 15a, beroende pâ en eller flera våglängder under absorption inom mätkammaren 11, är, via en korrigeringskrets 139, kompen- serat för inverkan från det valda övertrycket (Pa).

Uppfinningen anvisar att övertrycket (Pa) är an passat och valt i beroende av en vid det valda övertrycket gällande absorptionsförrnåga för en vald gas och/eller gas- blandning.

Korrigeringskretsen 139 står i en samverka med en korrigeringsenhet 13h, med en absorptlonsförrnåga/trycket för varje vald gas eller gasblandning fastställande krets 13h' och där absorptionsförmågans förhållande till det valda trycket är illustrerat i en intillvarande P/a-graf.

Korrigeringskretsen 139 är således anpassad att reducera en utvärderad fiktiv gas- koncentration med ett inlagrat eller utvärderat värde. lO 15 20 25 30 533 4'|'| 25 Det bör noteras att här illustrerad P/a-graf får ses som en bland flera grafer, gällan- de för sin gas eller gasblandning.

Absorptionsfönnâgan ”a” är således ”O” vid atmosfärstryck ”Pb” och uppvisar ett ini- tialt område ”a'”, med mycket osäkra resultat, efterföljt av ett området ”b", med något mera osäkra resultat, för att övergå till ett gaskoncentrationsområde ”c” med goda resultat.

Det på förhand valda övertrycket (Pa) är alstringsbart av ett mekaniskt medel eller ett arrangemang Det mekaniska medlet ”M” utgöres i figur 2 av ett kolv-cylinder-arrangemang 20, vars kolv 21 är rörligt anordnad mellan tillordnade vändpunkter, där en översta vändpunkt är visad. Cylindem 22 är här försedd med ventiler, anslutande sig till en fyrtalsmotor, för att mata ett gasprov "G" under tryck in i mätkammaren 11 med ett valt övertryck (Pa).

Det mekaniska medlet kan utgöras av en i mätcellen 11 orienterad eller till mätcel- len relaterad magnetisk kropp, som är tillordningsbar en oscillerande rörelse av en kringsluten elektrisk krets (ej visad).

Frekvensen för en vald övertrycksförändring, via medlet ”M1 är vald till mellan 1 och 50 Hz, såsom omkring 25-35 Hz.

Mätkammaren 11 är anpassad till en volym av 0,5 till 3,0 cma, såsom omkring 0,8 - 1,2 om? Tryckökningen är beroende av förväntad gaskoncentration och skall i nomwalfallet vara vald till mellan 1:2 och 1:10, såsom omkring 1:4 till 1:6.

Korrigeringskretsen 139 är anpassad att låta avge ett reducerat värde för gaskon- oentrationen till displayenheten 15 relaterad till atmosfärstrycket. lO 1.5 20 25 30 533 4'l'l 26 Figuren 4 låter nu illustrera ett ytterligare optiskt arrangemang ”A'“, i enlighet med uppfinningens principer.

Jämfört med NDIR-uppsättningen, enligt figuren 2, anvisas här att mottagarenheten 12 är utbytt mot en konstruktion, i en avsikt att låta det undre detektorelementet 3b få bli direktbelyst av ljusknippet 4a, som passerat inom den övre halvan av mätcel- len 11.

Det övre detektorelementet 3b' kommer då att bli belyst av det ljusknippe 4b, som passerat den nedre mätcellshalvan, men som vlnklats upp mot detektorn 3b' genom införandet av en liten reflekterande spegelyta 5 Spegelytan 5 är här monterad med en vinkel av ”rr/Z” i förhållande till ljusets 4 ur- sprungliga utbredningsriktning så att infallsvinkeln mot interferensfiltret 3f' får det för arrangemanget önskade värdet "a", till synes ursprunget från den virtuella bilden av emitterenheten 10', nederst i figuren 4.

Det finns därvid ett antal tänkbara lösningar för arrangemanget ”A'" och variationer därav som dels kan generera de för mottagarenheten 12 nödvändiga infallsvinklar- na och dels anvisa olika medel ”M” för att generera olika tryck och olika korrige- ringskretsar 139 för att därmed låta erbjuda lösningar på det med uppfinningen för- knippade arrangemanget.

Uppfinningen enligt den visade utföringsforrnen ifiguren 2 till 4 illustreras ytterligare i figurerna 5D till 5G.

Sålunda låter figuren 5D illustrera tidsrelaterade signalresponser för lR-detektom i en lR-gasmätare av samma slag som en föregående i figur 1B och 1G, men modi- fierad med ett yttre delsystem ”M” för en för komprimering av mätgasen ”G".

Notera den mer distinkta amplitudförsvagningen i signalen för denna komprimerade gasblandning vid ökande gaskonoentrationer. 10 15 20 25 30 533 4'l'| I? Figuren 5E illustrerar gasmätarens framräknade mätresultat från signalsekvensen i figur 5D.

Som ett resultat av den i detta fall mycket mer distinkta amplitudförändringen som funktion av testgaskoncentration är att förstärkningsfaktorn för absorptionsberäk- ningama kan hållas mycket lägre än i det första fallet, varvid brusfaktorn i detta fall blir i motsvarande grad fönninskad och de olika stegen framträder tydligare.

Notera dock nollpunktsfelet, i denna illustration av ca -7 ppm, som nu framträder tydligt.

Nollpunktsfelet utgör en av begränsningama av noggrannheten som är karakteris- tisk för klassik NDIR-teknik.

I figuren 5F illustreras tidsrelaterat signalresponser för IR-detektom i en lR-gas- mätare utförd enligt föreliggande uppfinning, där IR-ljuskällan påverkas för att emittera ett konstant IR-ljus och istället sker en önskad modulering via mätgasens tryck, i avsikt att generera en differentiell signal så att omgivningens statiska IR-ljus kan subtraheras bort i den efterföljande signalbehandlingen.

Figur 5G låter illustrera gasmätarens framräknade mätresultat från signalsekvensen i figur 5F.

Noteras bör att här är en avsaknad utav nollpunktsfel, vilket blir en konsekvens av en AC-signalfiltrering.

Enbart absorptionskomponenten moduleras av tryckmodulationen, varför lR-ljuskäl- lans och övriga optiks eventuella åldring enbart påverkar signalens DC-nivå.

Genom att låta komprimera gasen under den optiska mätningen förstärks gasab- sorptionen enligt grafen i figur 2.

Denna effekt beror på att allt fler molekyler då kommer att växelverka med lR-ljus, när de trycks in utmed mätsträckan "L". 10 15 20 25 30 35 533 411 23 Effektiviteten i denna process ökar p.g.a. molekylernas inbördes kollisioner och dessutom olinjärt med trycket, vilket favoriserar högtrycksmätningar.

Genom att modulera gaskomprimeringen under den optiska mätningen förstärks gasabsorptionen, samtidigt som nollpunktsäkerheten undanröjts helt, eftersom detektorns AC-komponent i detta fall kommer att vara direkt proportioneli till gas- koncentration.

Signal-till~brusförhållandet kan med denna metod förbättras ytterligare genom an- vändandet av ännu mer kraftfulla IR-emittrar, då dessa ljuskällor här tillåts arbeta utan effektmodulering.

Dessutom finns möjligheter att minska 1/f-bruset genom att operera vid en ännu högre pneumatisk modulationsfrekvens.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till den ovan såsom exempel angivna utför- ingsformen utan kan genomgå modifikationer inom ramen för uppfinningstanken il- lustrerad i efterföljande patentkrav.

Speciellt bör beaktas att varje visad enhet och/eller krets kan kombineras med varje annan visad enhet och/eller krets inom ramen för att kunna ernà önskad teknisk funktion. Även om uppfinningen i första hand avser att få en tillämpning vid små gaskoncent- rationer är det intet som hindrar att tillämpa uppfinningens principer vid högre gas- koncentrationer.

Claims (22)

10 15 20 25 30 35 533 4'l'l 329 PATENTKRAV

1. Ett, för en spektralanalys av en komprimerad gas (G), såsom en gas vid små koncentrationer vid atmosfärstryck (”Pb”), anpassat arrangemang (A), med ett, för en elektromagnetisk strålning (S) anpassat, sändande medel (10), ett avgränsat utrymme (11), iforrn av en kavitet, tjänande som en gasanpassad mätoell, och av- sedd att kunna definiera en optisk mätsträcka (L), ett, för nämnda elektromagnetis- ka strålning passerande nämnda optiska mätsträcka (L) från nämnda sändande me- del (10), avkännande medel (12) samt en, i vart fall till nämnda avkännande medel (12) ansluten, spektralanalysen genomförande enhet (13), varvid det nämnda, den elektromagnetiska strålningen, avkännande medlet (12) är opto-elektriskt anpassat känsligt för den elektromagnetiska strålning (S) som är avsedd att falla inom det spektralområde, vars utvalda våglängdskomponenter eller spektralelement skall bli föremål för en analys inom den spektralanalysen genomförande enheten (13), för att inom denna enhet, via beräkningar, låta fastställa spektralelementets strålnings- intensitet, kännetecknat därav, att nämnda gas (G), inom nämnda avgränsade ut- rymme (11) eller mätcell, är satt under ett på förhand valt övertryck (Pa), att ett avgi- vet resultat, beroende på en eller flera våglängder under absorption inom utrymmet (11) eller mätcellen, är, via en korrigeringskrets (139), nedkompenserat från det val- da övertrycket (Pa), såsom mot atmosfärstrycket ("Pb”), att nämnda sändande me- del (10), i form av ett IR-ljus, är konstanthållet under det att gasens övertryck (Pa) är satt att variera under den optiska mätningen, och att en sålunda varierad eller modulerad gas under ett övertryck är anpassad för att skapa eller generera en dif- ferentiell signal, varigenom en omgivningens statiska lR-signal kan subtraheras bort i en vald signalbehandling.

2. Arrangemang enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att för att skapa ett övertryck för nämnda gas utnyttjas ett yttre delsystem.

3. Arrangemang enligt patentkravet1 eller 2, kännetecknat därav, att en begrän- sad förstärkningsfaktor för en absorptionsberäkning utnyttjas för att låta reducera en brusfaktors inverkan. 10 15 20 25 30 533 411 fåo

4. Arrangemang enligt patentkravet 1, 2 eller 3, kännetecknat därav, att beräk- ningen är koncentrerad mot att låta reduoera ett annars uppträdande noll-punktsfel.

5. Arrangemang enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att övertrycket är an- passat och valt i beroende av en, vid det valda övertrycket gällande, god absorp- tionsförmåga för en vald gas ochleller gasblandning.

6. Arrangemang enligt patentkravet 1 eller 5, kännetecknat därav, att korrige- ríngskretsen står i en samverka med en korrigeringsenhet, med en absorptions- förmågan/trycket, för en vald gas eller gasblandning, fastställande krets.

7. Arrangemang enligt patentkravet 1, 5 eller 6, kännetecknat därav, att det på förhand valda övertrycket är alstringsbart av ett mekaniskt medel.

8. Arrangemang enligt patentkravet 7, kännetecknat därav, att det mekaniska medlet utgöres av ett kolv-cylinder-arrangemang, vars kolv är rörligt anordnad mel- lan tillordnade vändpunkter.

9. Arrangemang enligt patentkravet 7, kännetecknat därav, att det mekaniska medlet utgöres av en i utrymmet eller mätcellen orienterad magnetisk kropp. som är tillordningsbar en osclllerande rörelse av en kringslutande elektrisk krets.

10. Arrangemang enligt patentkravet 9, kännetecknat därav, att frekvensen för en vald övertrycksförändring är vald till mellan 1 och 50 Hz, såsom mellan 25-35 Hz.

11. 1 1. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, kännatecknat därav, att utrymmet eller mätcellen är anpassad till en volym av 0,5 till 3,0 cm°, såsom om- kring 0,8 - 1,2 cmz.

12. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, kännatecknat därav, att en tryckökning är vald till mellan 1:2 och 1:10, såsom omkring 1:4 till 1:6. 10 15 20 25 30 533 411 31

13. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat därav, att nämnda elektromagnetiska strålning, mellan nämnda sändande medel och nämnda avkännande medel, är anpassad att få passera ett anpassat optiskt bandpassfilter, att bandpassfiltret är strukturerat och/eller konstruerat för att kunna erbjuda en in- fallsvinkelberoende våglängd för transmissionen av den från nämnda sändande me- del alstrade elektromagnetiska strålningen, där detta bandpassfilter därvid är an- passat att låta separera en första vald vâglängdskomponent och/eller ett första valt spektralelement från en andra vald våglängdskomponent och/eller ett andra valt spektralelement för en mottagning i var sitt opto-elektriskt medel eller detektor och att nämnda enhet är anpassad för att kunna detektera och beräkna en uppträdande strålningsintensitet för mer än en mottagen våglängdskomponent och/eller ett spekt- ralelement.

14. Arrangemang enligt patentkravet 13, kännetecknat därav, att intill nämnda bandpassfilter är anordnat en, den elektromagnetiska strâlningens spridningsvinkel, avgränsande öppning eller ett fönster.

15. Arrangemang enligt patentkravet 14, kännetecknat därav, att nämnda öppning eller fönster är, i strålningsriktningen räknat, orienterat före och/eller efter nämnda bandpassfilter.

16. Arrangemang enligt patentkravet 13. kännetecknat därav, att bandpassfiltret är anpassat att, i beroende av aktuell infallsvinkel, låta awinkla en infallande elek- tromagnetisk strålning i minst två olika, elektromagnetiska och optiska, förutbe- stämda utfallande vinklar.

17. Arrangemang enligt patentkravet 13 eller 16, kännetecknat därav, att ett och samma bandpassfilter är anpassat att mottaga en och samma elektromagnetiska strålning, inom vilken faller i vart fall två skilda spektralelement.

18. Arrangemang enligt patentkravet 13, kännetecknat därav, att för varje, eller varje utvald, utfallande stråle tlllordnad vinkel förefinns en opto-elektrisk detektor, som är anpassad att till den spektralanalysen genomförande enheten, genom till- lO 15 20 533 411 32 förda elektriska signaler och beräkningar, låta analysera sitt tillordnade spektral- element.

19. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav 13-18, kännetecknat där- av, att som nämnda bandpasstilter är valt ett på optisk interferens verksamt filter.

20. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav 13-19, kännetecknat där- av, att nämnda öppning, nämnda bandpassfilter och/eller ingående kanaler, relate- rade till nämnda spektralanalysen genomförande enheten, är samordnade till ett och samma signaler mottagande och/eller avkännande medel.

21. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav 13-20, kännetecknat där- av, att koncentrationen för koldioxid (C02) är utvärderbar och presenterbar som en graf på en displayenhet.

22. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav 13-21, kännetecknat där- av, att det avgränsade utrymmets, mot det avkännande medlet vettande, ändav- snitt uppvisar ett elektromagnetiska signaler reflekterande ytavsnitt, för att awinkla utsända elektromagnetiska signaler snett mot ett eller flera opto-elektriska detek- torer.