DE2714043A1

DE2714043A1 - Optical concentration measuring device for fluid analysis - uses two photodetectors coupled via respective amplifiers to divider circuit

Info

Publication number: DE2714043A1
Application number: DE19772714043
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dipl Ing Heer
Original assignee: Kronmueller heinz profdrrernat
Current assignee: Kronmueller heinz profdrrernat
Priority date: 1977-03-30
Filing date: 1977-03-30
Publication date: 1978-10-05

Abstract

The optical concentration device, used for analysis of gases and liquids, uses a light source coupled to an AC supply and two photodetectors (9, 10), receiving the light from the source after passage through the fluid. The output signal of each photodetector (9, 10) is coupled to a respective amplifier (11, 13), the amplifiers connected via rectifiers (12, 14) to a divider circuit (15, 16, 17) providing the quotient of the photodetector outputs. Pref. the divider circuit (15, 16, 17) comprises two logarithmic amplifiers (15, 16) and a difference network (17).

Description

Zweizellen-Quotienten-Fotometer mit modulierter Strahlungsintensität.Two-cell quotient photometer with modulated radiation intensity.

Zasammefassung Es wird eine Einrichtung zur Analyse von Fluide. vorgeschlagen, 1e zur Konzentratinsmessung dient. Die Einrichtung umfaßt eine zweizellige Analyseaniage, deren lichtempfindliche Detektoren Wechselspannungen abgeben, die mittels Wechselspannungverstärker verstärkt und danach gleichgerichtet werden. Die gleichgerichteten Signale werden Recheneinrichtungen zur Auswertung zugeführt.Zasammefammlung It becomes a device for the analysis of fluids. suggested 1e is used to measure the concentrate. The facility includes a two-cell analysis system, whose light-sensitive detectors emit alternating voltages, which are generated by means of alternating voltage amplifiers amplified and then rectified. The rectified signals are Computing devices supplied for evaluation.

Stand der Technik I;.c Erfindung geht aus von einer Gasanalysenanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus: Hengstenberg, Strum, Winkler, "Messen und Regeln in der chemischen Technik", 2. Auflage, Seite 475, ist es bekannt, bei zweizelligen Analysegeräten die Lichtqueile mit Wechselspannung zu betreiben und die in Photozellen selektirte Wechselspannung zu vcrstärken. Dic Differenzbildung bei Analysengeräten ist jedoch den Nachteil, daß Schwankungen der Lichtquelle zu Fehlern in Meßergebnis führen. Diese Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle erfordern für präzise Messungen Servosysteme, die eine gleiche Helligkeit für beide Detektoren gewährlesten. Insbensondere im rauhen. Be trieb in der Verfahrenstechnik sind diese Einrichtung von großen Nachteil, da ihre Betriebssicherheit gering ist und sie eine komplizierten Wartung bedürfen. Weiterhin ist es bekannt, bei Analysengeräten Quotientenphotometer zu verwenden. Diese Quotientenphotometer sind jedoch mit Gleichspannungsverstärkern ausgestattet, sodaß die Driften der Detektoren, insbesondere des Nullpunkts, mitverstärkt wird. Bereits kleinere unterschiedliche Driften führen jedoch bei der Quotientenbildung zu großen Meßfehlern.State of the art I; .c The invention is based on a gas analysis system according to the genre of the main claim. From: Hengstenberg, Strum, Winkler, "Messen and rules in chemical engineering ", 2nd edition, page 475, it is known at two-cell analysis devices to operate the light source with alternating voltage and to increase the alternating voltage selected in photocells. Dic difference formation However, the disadvantage of analyzers is that fluctuations in the light source increase Lead to errors in the measurement result. This requires fluctuations in brightness of the light source for precise measurements servo systems that have the same brightness for both detectors guaranteed. Especially in the rough. These are used in process engineering Establishment of great disadvantage, since their operational reliability is low and they have a require complicated maintenance. It is also known to use a quotient photometer in analysis devices to use. These quotient photometers are, however, with DC voltage amplifiers equipped so that the drifts of the detectors, especially the zero point, are also amplified will. However, even smaller, different drifts lead to the formation of the quotient too large measurement errors.

Vorteil der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß Wechselspannungsverstärker Verwendung finden, die die Nullpunktsdrift der Detektoren eliminieren. Dadurch wird eine einwandfreie Quotientenbildung ermöglicht.Advantage of the invention The device according to the invention with the characterizing The feature of the main claim has the advantage that AC voltage amplifier Find use that eliminate the zero point drift of the detectors. This will enables perfect quotient formation.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten- Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Analyseneinrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, den den Wechselspannungsverstärkern folgenden Gleichrichtern logarithmische Verstärker nachzuschalten und aus dem Ausgangssignal der logarithmischen Verstärker die Differenz zu bilden. Weiterhin ist es vorteilhaft, den Gleichrichtern Obertragerhochpässe vorzuschalten.The measures listed in the subclaims are advantageous Advanced training and improvements to the analysis device specified in the main claim are possible. It is particularly advantageous to use the rectifiers following the AC voltage amplifiers logarithmic amplifier to be connected downstream and from the output signal the logarithmic Amplifier to make the difference. It is also advantageous to use the rectifiers Upstream Oberber high passes.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Analysengerät nach der Erfindung, Figur 2 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Analysengerätes nach Figur 1.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It show figure 1 shows an analyzer according to the invention, FIG. 2 shows an explanatory pulse diagram the mode of operation of the analyzer according to FIG. 1.

Beschreibung der Erfindung III Figur 1 ist eine in einem Reflektorgehäuse (1) untergebrachte Lampe (2) dargestellt, die von einem Wechselspannungsgenerator (3), der im einfachsten Fall das Lichtnetz sein kann, dargestellt. Über 2 Austrittsschächte (4) und (5) gelangt das Licht über jeweils eine Küvette (6) und (7) und ein Filter (8) zu jeweils einem Detektor (9) und (10). Dem Detektor(9)ist ein Wechselspannungsverstärker (11) und ein Gleichrichter (12) nachgeschaltet. Ebenso ist dem Detektor (10) ein Wechselspannungsverstärker (13) und ein Gleichrichter (14) nachgeschaltet. Den Gleichrichtern (12) und (14) folgen jeweils ein logarithmischer Verstärker (15) und (16). Die Ausgänge der logarithmischen Verstärker (15) und (16) sind einem Differenzbildner (17) zugeführt, an dessen Ausgang das Differenzsignal seiner beiden Eingangssignale anliegt.Description of the Invention III Figure 1 is one in a reflector housing (1) housed lamp (2) shown by an alternating voltage generator (3), which in the simplest case can be the lighting network. About 2 exit shafts (4) and (5) the light passes through a cuvette (6) and (7) and a filter (8) to one detector (9) and (10) each. The detector (9) is an AC voltage amplifier (11) and a rectifier (12) connected downstream. Likewise, the detector (10) is a AC voltage amplifier (13) and a rectifier (14) connected downstream. The rectifiers (12) and (14) are each followed by a logarithmic amplifier (15) and (16). The exits the logarithmic amplifiers (15) and (16) are fed to a subtractor (17), at the output of which the difference signal of its two input signals is present.

Die Funktionsweise der Einrichtung sei anhand des Impulsdiagrammes nach Figur 2 erläutert. Die Funktionsweise des optischen Teiles eincs Analysengerätes ist ausführlich in: Hengstenberg, Sturm, Winkler, messen und Regeln in der chemischen Technik", . Auflage beschrieben.The functioning of the device is based on the pulse diagram explained according to FIG. How the optical part of an analyzer works is detailed in: Hengstenberg, Sturm, Winkler, measure and rules in chemical Technology ",. Edition.

Da jedoch die Lichtquelle mit einer Wechselspannung gespeist wird, liegt am Ausgang der Detektoren ein gepulstes Gleichspannungssignal nach Figur 2a an. Dieses wird den Wechselspannungsverstärkern (11) und (13) zugeführt, an deren Ausgang das Signal 2b anliegt. Dieses wird durch die Gleichrichter (12) und (14) gleichgerichtet, an deren Ausgang ein Gleichspannungssignal nach Figur 2c anliegt. Dieses wird in den logarithmischen Verstärkern (15) und (16) logarithmiert.However, since the light source is fed with an alternating voltage, there is a pulsed DC voltage signal according to FIG. 2a at the output of the detectors at. This is the AC voltage amplifiers (11) and (13) fed to their Output the signal 2b is present. This is through the rectifiers (12) and (14) rectified, at their Output a DC voltage signal Figure 2c is applied. This is logarithmized in the logarithmic amplifiers (15) and (16).

In dem Differenzelbildner (17) wird die Differenz der beiden Ausgangssignale der logarithmischen Verstärker (15) und (16) gebildet.In the differentiator (17) the difference between the two output signals the logarithmic amplifiers (15) and (16) are formed.

Je nach Anwendungsfall ist es vorteilhaft, zwischen Wechselspannungsverstärker (11) und Gleichrichter (12) einen nichtdargestellten Xbertragerhochpass zu schalten. Ebenso ist ein Obertragerhochpass zwischen dem Wechselspannungsverstärker (13) und den Gleichrichtern (14) einzufügen. Besonders vorteilhaft ist es auch, statt der logarithmischen Verstärker (1kr) und (16) und dem Differenzenbildner (17), die den Vorteil haben, auch bei hohen Meßstoffkonzentrationen ein lineares Ausgangssignal zu gewährleisten, einen Dividierer vorzusehen.Depending on the application, it is advantageous to switch between AC voltage amplifiers (11) and rectifier (12) to switch a non-illustrated Xbertragerhochpass. There is also a high-pass filter between the AC voltage amplifier (13) and insert the rectifiers (14). It is also particularly advantageous instead of the logarithmic amplifier (1kr) and (16) and the difference generator (17), which the The advantage of having a linear output signal even with high concentrations of the measured substance to ensure that a divider is provided.

Die Verwendung des Dividierers hat den Vorteil, daß zur Messung bei nichtlinearem Ausgangssignal bzgl. der Meßstoffkonzentration ein voll integriertes Bauelement Anwendung finden kann, das sich durch niedrigen Preis und gutes Temperaturverhalten auszeichnet. Weiterhin ist es günstig, für die lichtempfindlichen Detektoren Halbleiterbauelemente zu verwenden.The use of the divider has the advantage that for measurement at A fully integrated non-linear output signal with regard to the measured substance concentration Component application that is characterized by its low price and good temperature behavior excels. It is also advantageous to use semiconductor components for the light-sensitive detectors to use.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims: f device for the analysis of gases and / or liquids with an alternating voltage-fed light source, with at least two light-sensitive Detectors and with AC voltage amplifiers, characterized in that the Output signal of the detectors (9, 10) each with an AC voltage amplifier (11, 13) and a rectifier (12, 14) following the AC voltage amplifier and that the rectified voltages of a computing device (15,16,17) are supplied.

2. Device according to claim 1, characterized in that the Arithmetic device (15,16,17) is a divider.

3. Device according to claim 1, characterized in that the computing device formed from logarithmic amplifiers (15, 16) and a difference generator (17) is.

4. Device according to all of claims 1 to 3, characterized in that that as light-sensitive detectors (9,10) light-sensitive semiconductor components Find use.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the rectifiers (12, 14) are preceded by a high-pass transformer.