DE2952464A1

DE2952464A1 - Nichtdispersiver infrarot-gasanalysator

Info

Publication number: DE2952464A1
Application number: DE19792952464
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Winfried 6742 Herxheim Speeter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-12-27
Filing date: 1979-12-27
Publication date: 1981-07-02
Also published as: US4468561A; DE2952464C2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA VS ^ri 3 5 ? :

Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator

Die Erfindung bezieht sich auf einen nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysator zur Messung mindestens einer Komponente einer aus einem Gasgemisch bestehenden Gasprobe, mit einem Meßstrahlengang und einem Vergleichsstrahlengang, die von periodisch unterbrochener IR-Strahlung durchstrahlt sind, mit einer von Meßstrahl und Vergleichsstrahl durchdrungenen, von dem Probengas durchströmten Meßküvette, mit einer im Vergleichsstrahlengang befindlichen, mit der zu messenden Gaskomponente gefüllte Selektivierungsküvette, mit einer vom Meßstrahl durchstrahlten, gasgefüllten Kompensationsküvette, mit vorzugsweise selektiven Detektoren zur Umwandlung der absorptionsbedingten Strahlschwächung in den Strahlengängen in ein elektrisches, der Konzentration der Gaskomponente entsprechendes Differenzsignal.

Enthält das zu untersuchende Probengas neben nicht absorbierenden mehrere IR-absorbierende Gaskomponenten, deren Absorptionsbereiche nahe beieinander liegen oder sich überlappen, so müssen Maßnahmen getroffen werden, um den Ein-

Sp 4 Sei / 21.12.1979

130027/067?

VPA }\/μ 'S :;?·; "Vr."¹J

fluß der störenden Gaskomponenten auf die selektive Messung der interessierenden Gaskomponente zu verringern. Zur Erhöhung der Selektivität ist es in solchen Fällen bekannt, die parallel zu der im Vergleichsstrahlengang angeordneten und mit einer die Meßgaskomponente enthaltenden Füllung versehenen Selektivierungsküvette angebrachte Kompensationsküvette mit einem Gasgemisch zu füllen, das neben einem neutralen Gas die Störkomponente bzw. -komponenten in vorgegebener Konzentration enthält. Die Banden-Überlappung der Stör- und Meßkomponente in der Selektivierungsküvette wird durch Absorption in der Kompensationsküvette möglichst ausgeglichen.

Schwankt der Anteil der Störgaskomponenten in der kontinuierlich durch die Meßküvette geleiteten Gasprobe in erheblichem Maße, ändert sich auch die Wirksamkeit der Kompensation.

Es besteht demgemäß die Aufgabe, mit möglichst einfachen Mitteln eine Möglichkeit zu schaffen, die Kompensation des Einflusses der Störgaskomponenten an deren wechselnde Konzentration im Probengas anzupassen.

Eine Lösung der Aufgabe wird darin gesehen, daß bei einem nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysator der eingangs genannten Art die Kompensationsküvette mit einem Gaseinlaß und einem Gasauslaß versehen und über diese von dem Probengas durchströmt ist.

In besonders einfacher Weise wird dies durch Hintereinanderschaltung von Kompensationsküvette und Meßküvette über eine kurze Leitung erreicht.

Bei einem erfindungsgemäß ausgerüsteten Infrarot-Gasanalysator läßt sich so die Selektivität über einen größeren Konzentrationsbereich der Störgaskomponenten konstanthalten, eine dabei auftretende Einbuße an Empfindlichkeit wird durch höhere Signalverstärkung des Ausgangssignals ausgeglichen.

130027/0672

Anstelle der Serienschaltung von Kompensationsküvette und Meßküvette kann auch eine strömungsmäßige Parallelschaltung treten, wo dies aus konstruktionsbedingten Gründen angebracht erscheint, ebenso kann die Strömungsrichtung in der Serienschaltung umgekehrt werden.

In einer besonders vorteilhaften Äusführungsform sind Kompensationsküvette und Selektivierungsküvette als zylindrische, an den Stirnseiten mit infrarot-durchlässigen Fenstern abgeschlossene Durchbrechungen in einem auswechselbaren Gehäuseblock ausgebildet, so daß bereits vorhandene Geräte im Bedarfsfall nachgerüstet bzw. serienmäßige Geräte an die besonderen Einsatzbedingungen angepaßt werden können. /

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur schematisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt und im folgenden beschrieben.

Die von einer Infrarot-Strahlungsquelle 1 ausgehende Strahlung wird von einer umlaufenden Blende 2 periodisch unterbrochen und tritt durch die rohrförmige Meßküvette 3, die zu diesem Zweck auf beiden Stirnseiten mit infrarot-durchlässigen Fenstern 4 und 5 versehen ist. Die Meßküvette 3 ist von einem über den Einlaß 6 einströmenden und über den Auslaß 7 abströmenden Probengas gefüllt, einem Gasgemisch mit mehreren infrarot-absorbierenden Gaskomponenten, z. B. CO, CO₂, NO₂, von denen eine, die Meßgaskomponente, z. B. CO, quantitativ bestimmt werden soll.

Nach der Meßküvette 3 ist ein Strahlenteiler 7 mit einem Eintrittsfenster 8 und den Austrittsfenstern 9 und 9' angeordnet, der die aus der Meßküvette 3 austretende Strahlung in zwei gleiche Strahlengänge, den Meßstrahlengang MS und den Vergleichsstrahlengang VS, aufspaltet.

130027/0672

-Jt - VPA 72p :■; 575 Si^S

Auf den Strahlenteiler 7 folgt im Vergleichsstrahlengang VS eine ebenfalls mit Ein- und Austrittsfenstern 20, 20' versehene Selektivierungsküvette 10, die mit der zu messenden Gaskomponente oder mit einem Gemisch aus dieser und einem Neutralgas gefüllt ist. Parallel dazu ist im Meßstrahlengang MS eine KompensationskUvette 11 mit Ein- und Austrittsfenstern 21, 21' angeordnet, die mit der Selektivierungsküvette 10 in einem auswechselbaren Block 22 vereinigt ist. Die Länge der KompensationskUvette beträgt

etwa 4 bis ττ der Meßküvettenlänge. Die KompensationskUvette 11 ist mit einem Gaseinlaß 12 und einem Gasauslaß 13 versehen, der über eine kurze Leitung 14 mit dem Anschluß 6 der Meßküvette 3 verbunden ist, so daß die beiden Küvetten strömungsmäßig in Serie geschaltet und von dem über den Einlaß 12 der KompensationskUvette 11 zugeführten und über den Anschluß 7 der Meßküvette 3 abgeführten Probengas durchströmt werden. Die Strömungsrichtung ist erforderlichenfalls auch umkehrbar.

In den beiden Strahlengängen MS und VS folgen dann selektive Detektoren D und D', die in bekannter Weise aus den mit der Meßgaskomponente gefüllten, mit Eintrittsfenstern versehenen Kammern 15 und 15' bestehen, welche über eine einen Strömungsfühler 16 enthaltende Leitung 17 verbunden sind.

Aufgrund der Absorption der unterschiedlich geschwächten Infrarot-Strahlung dehnen sich die Gasfüllungen in den Kammern 15 und 15'im Meßstrahlengang MS und Vergleichsstrahlengang VS unterschiedlich aus, so daß eine mit dem Strömungsfühler 16 detektierte Ausgleichsströmung auftritt, die ein Maß für den Anteil der Probengaskomponente am Probengas darstellt.

Das infolge der periodischen Druckschwankungen vom Strömungsfühler 16 erzeugte elektrische Wechselsignal wird in einem Verstärker 18 verstärkt und in einem Anzeigegerät zur Anzeige gebracht oder auf andere Weise weiterverarbeitet.

130027/0672

Claims

Patentansprüche

1.) Infrarot-Gasanalysator zur Messung mindestens einer Komponente einer aus einem Gasgemisch bestehenden Gasprobe, mit einem Meßstrahlengang und einem Vergleichsstrahlengang, die von periodisch unterbrochener Infrarot-Strahlung durchstrahlt sind, mit einer vom Meßstrahl und Vergleichsstrahl durchdrungenen, von dem Probengas durchströmten Meßküvette, mit einer im Vergleichsstrahlengang

XO befindlichen, mit der zu messenden Gaskomponente gefüllten Selektivierungsküvette, mit einer vom Meßstrahl durchstrahlten, gasgefüllten Kompensationsküvette, mit

selektiven Detektoren zur Umwandlung der absorptionsbedingten Strahlschwächung in den Strahlengängen in ein elektrisches, der Konzentration der Gaskomponente entsprechendes Differenzsignal, dadurch gekennzeichnet , daß die Kompensationsküvette (11) mit einem Gaseinlaß (12) und einem Gasauslaß (13) versehen und über diese von dem Probengas durchströmt ^ist·

2. Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kompensationsküvette (11) und die Meßküvette (3) strömungsmäßig in Serie geschaltet sind.

3. Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Kompensationsküvette (11) und Meßküvette (3) strömungsmäßig parallel geschaltet sind.

4. Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Kompensationsküvette (11) und Selektivierungsküvette (10) als zylindrisch an den Stirnseiten mit infrarot-durchlässigen Fenstern (20, 20'; 21, 21') abgeschlossene Durchbrechungen in einem auswechselbaren Gehäuseblock (22) ausgebildet sind.

130027/0672

ORIGINAL INSPBCTiD

- 2 - VPA V;i ;·;■■'■■ .-"»ώ

5. Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, 2 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß (13) der Kompensationsküvette (11) über eine
kurze Leitung (14) mit dem für den Gaseinlaß vorgesehenen Anschluß (6) der Meßküvette (3) verbunden ist.

130027/067 2