NL8003376A

NL8003376A - Foto-elektrische gasanalyse-inrichting.

Info

Publication number: NL8003376A
Application number: NL8003376A
Authority: NL
Original assignee: Hartmann & Braun Ag
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1981-04-03
Also published as: GB2060873B; US4326807A; JPS5658642A; FR2466759B3; DE2939735A1; FR2466759A1; GB2060873A

Description

X/Sch/lh/69

Foto-elektrische gasanalyse-inrichting.

De uitvinding betreft een foto-elektrische gasanalyse-inrichting, berustend op de specifieke stralings-absorptie van gassen, a) met een stralingsbron voor het opwekken van 5 een optische straling in een stralenbaan, b) met een filterinrichting voor het opwekken van twee stralenbundels met onderling verschillende spec-traalgebieden in periodieke volgorde in de stralenbaan, c) met een door de stralenbundels doorlopen, 10 met een te analyseren gasmengsel gevuld kuvet, d) met een op het kuvet volgende, door de stra-lingsbundels te treffen foto-elektrische omzetter en e) met een de omzet-signalen verwerkende, corresponderend met de opvolging van de stralenbundels gestuurde 15 signaalverwerkingsschakeling voor vorming van een met een aandeel van de in het gasmengsel te detecteren gassen rechtevenredig meetsignaal.

In het Amerikaans octrooischrift 3.694.086 is een dergelijke foto-elektrische gasanalyse-inrichting voor het 20 meten van een bepaalde gasccmponent, in het bijzonder S02, met ultraviolette-lichtbundels van verschillende golflengten, resp. golflengtegebieden, beschreven. Het spectrale gebied van een stralenbundel correspondeert met een absorptielijn van de gemeten gascomponent, het spectraalgebied van de 25 andere stralingsbundel ligt buiten deze absorptielijn. Op deze wijze kan bijvoorbeeld ook het NO of N02-aandeel in een gasmengselaiworden gemeten.

; Ook is bekend (Amerikaans octrooischrift 3.947.685), bij een gasanalyse-inrichting van het bovenvermelde type 30 voor het meten van het aandeel NO in een gasmengsel als stralingsbron gebruik te maken van een lamp met holle , kathoden, die het NO-spectrum emitteert. Het golflengte- : gebied van beide stralingsbundels zijn bij dit apparaat verschillend, doordat bij één stralingsbundel de straling -2- in het gebied van de voor de meting aanwezige absorptie-band van NO is uitgefilterd. Met dit apparaat kan niet, zoals dat wel bij het eerdergenoemde apparaat mogelijk is, het aandeel van NO2 in een gasmengsel worden bepaald.

5 Er bestaat nu ook behoefte aan apparaten voor de somrmeting van NO- en NO2-aandelen in een gasmengsel. Op zichzelf kan een som-meting met de bekende apparaten plaatsvinden, doordat men een omzetting van de eventueel niet meetbare mengselcomponent tot meetbare component laat 10 plaatsvinden. De daartoe noodzakelijke chemische reaktie vereist evenwel een groot aantal apparaten en veelvuldige onderhoudswerkzaamheden aan de daartoe nodige inrichting. Bovendien is het energieverbruik van deze inrichting relatief hoog en is het moeilijk, storende begeleidingsgas-15 effekten uit te schakelen.

De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel, voor de som-meting van NO- en N02-aandelen in een gasmengsel een gasanalyse-inrichting te verschaffen, waarbij een omzetting van een component niet vereist is, zodat de 20 genoemde nadelen niet optreden. Deze doelstelling wordt voor een apparaat van het in de aanhef vermelde type opgelost, doordat de stralingsbron een met een stikstof-zuur-stofmengsel gevulde, het NO-spectrum emitterende lamp met holle kathoden is en de filterinrichting twee smalband-25 interferentiefilters met zodanige spectrale-doorlaatbaar-heidsgebieden vertoont, dat de ene stralenbundel via NO niet wordt verzwakt en in het spectraalgebied van deze stralenbundel de effektieve absorptiecoëfficiënt van NO2 gelijk is aan het verschil van de effektieve absorptie-30 coefficient van NO2 en NO in het spectraalgebied vein de andere stralenbundel.

In een voordelige verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn voor de bijregelbare instelling van de vereiste spectrale doorlaatbaarheidsgebieden van de inter-35 ferentiefilters deze kantelbaar uitgevoerd. Door een bepaalde instelling van het filter is het ook mogelijk, de storende invloed van in het gasmengsel aanwezige SO2 op de meetwaarde-indicatie tot zeer geringe proporties terug te 800 3 3 76 <J -½.

-3- brengen.

In het volgende wordt een uitvoeringsvoorbeeld van de foto-elektrische gasanalyse-inrichting volgens de uitvinding en de werking daarvan aan de hand van de bijge-5 voegde tekening nader verduidelijkt. In de tekening tonen:

Figuur 1 een schematische weergave van de gasanalyse-inrichting; en

Figuur 2 een schema van de absorptiecoëfficiënten K van NO/ NOj en SO^ en de doorlaatkrammen en van 10 de in het apparaat gebruikte interferentiefilters.

De gasanalyse-inrichting bestaat uit een holle-kathodelamp 1, een roterende diafragmaschij f 2 een kolli-matorlens 3 voor de bundeling, van de stralen, een met het analysegas gevuld kuvet 4, een foto-elektrische omzetter 5, 15 die de uit het kuvet tredende stralingsbundel opvangt, alsmede een aan deze omzetter aangesloten signaalverwerkings-schakeling 6 met een instrument 7 voor het indiceren van de concentratie van de som van de NO- en de NO^-aandelen van het analyse-gas. De holle-kathodelamp is met een stikstof-20 zuurstofmengsel van geringe druk gevuld en wordt, zoals reeds in het Amerikaanse octrooischrift 3.947.685 is beschreven, bedreven met een zeer geringe ontladingsstroom.

De diafragmaschiijf vertoont twee tegenover elkaar liggende openingen 8 en 9, die met kantelbare en in hun 25 kantelbare positie vaststelbare interferentiefilters 10 en 11 zijn afgedekt. De technische voorzieningen voor het bedienen van de filters zijn niet in de tekening weergegeven.

Door de roterende filters ontstaan in de stralings-30 baan 12 elkaar periodiek opvolgende stralingsimpulsen met door de filters bepaalde, verschillende spectraalgebieden.

Door het kantelen van de filters kan het doorlaatgebied van de filters enigszins verschoven worden, hetgeen van belang is voor het justeren van het apparaat met betrekking 35 tot de spectrale vereisten.

De signaalverwerkingsschakeling 6 verwerkt het signaal van de foto-elektrische omzetter bijvoorbeeld op de in het Amerikaanse octrooischrift 3.947.685 beschreven ' O η Λ T ? 7 β -4- wijze met behulp van stuursignalen, die worden geleverd door een met de diafragmaschuif gekoppelde foto-elektri-sche of magnetische impulsgever.

In figuur 2 zijn de doorlaatkrommen van geselec-5 teerde interferentiefilters met TM en Tv aangeduid. De daardoor opgewekte stralingsbundels worden hierna resp. aangeduid als de meetstralenbundel en de referentiestralen-bundel.

Als de stralingsdoorlaatbaarheid van het kuvet 10 voor de meetstralenbundel met IM en voor de referentie- hl0 stralenbundel met 1^. wordt aangeduid, waarbij IMo en X^o I^o de intensiteiten van de meetstralenbundel en de referentie-15 stralenbundel vóór intree in het kuvet en 1^ en 1^. de intensiteiten van de uit het kuvet tredende meetstralenbundel en de referentiestralenbundel zijn, dan gelden volgens de wet van Lambert-Beerschen de volgende relaties: 20 1¾ * exp Γ- 1 (e N0 Hjj H0 + o H02 Kjj ®°2 + o ®°2) (1)

| IM° L J

j T^o = exp Jj" 1 m *7 m + c Έ°2 Ar N°2 + c Κγ ®°2) (2) 25 met 1 = lengte van het meetkuvet, c = gasconcentratie, » de absorptiecoëfficiënt voor de meetstralenbundel,

Ky * absorptiecoëfficiënt voor de referentiestralenbundel.

IMo en IyO zijn konstante intensiteitswaarden en worden gemakshalve in het volgende 1 gesteld.

30 De signaalverwerkingsschakeling vormt een met

de stralingsabsorptie in kuvet rechtevenredig signaal A in overeenstemming met IM

A » 1 - Ύ— (3) of . iy 35 ! 1 - exp [-l[c ^ - K, H02) + c (Kjj - Ky ^°2)| ^ w 800 33 76 -5- -o·

Voor een sam-meting van NO en N0o moet gelden: 1¾ 1,0 = ¾ Η02-ε/°2 (5)

NO

Indien op de in figuur 2 getoonde wijze a 0, dan ' 5 geldt de eenvoudigere relatie | K0 % H02 - N02 ¢6)

Door het kantelen van het interferentiefilter 5 kan deze voorwaarde met voldoende nauwkeurigheid worden 10 vervuld. De invloed van SOj op het meetresultaat kan worden geelimineerd, doordat het interferentiefilter 11 wordt gezwenkt tot een positie, waarvoor geldt: v S0o -jr so^ , % 2 “ KV 2· 15 Welliswaar 2al daardoor een kleine afwijking in de cornpen-satievoorwaarde 6 ontstaan. Met een gering aantal instel-cycli van de filters 10 en 11 kunnen evenwel door opeenvolgende benadering beide voorwaarden 5 en 6 worden vervuld, zodat tenslotte het absorptiesignaal 20 |a . 1 - exp [- 1 XM m (c MO + c Η02)Ί wordt verkregen, dat een funktie van de som van de concentraties van NO en NO2 in het monstergasmengsel is en door de S02~concentratie niet wordt beinvloed.

8003376

Claims

1· Poto-elektrische gasanalyse-inrichting, berustend op de specifieke stralingsabsorptie van gassen, a) met een stralingsbron voor het opwekken van een optische straling in een stralenbaan, 5 b) met een filter inrichting voor het opwekken van twee stralenbundels met onderling verschillende spec-traalgebieden in periodieke volgorde in de stralenbaan, c) met een door de stralenbundels doorlopen, met het te analyseren gasmengsel gevuld kuvet, 10 d) met een op het kuvet volgende, door de stra- lingsbundels te treffen foto-elektrische omzetter en e) met een de omzet-signalén verwerkende, corresponderend met de opvolging van de stralingsbundels gestuurde signaalverwerkingsschakeling voor vorming van een 15 met het aandeel van de in het gasmengsel te detecteren gassen rechtevenredig meetsignaal, met het kenmerk, dat voor de som-meting van NO- en N02~ aandelen in het gasmengsel f) de stralingsbron een met een stikstof-zuur- 20 stofmengsel gevulde, stikstofoxide-(NO)moleculenstraling emitterende lamp met holle kathode is en g) de filterinrichting twee smalband-interferen-tiefilters met zodanige spectrale-doorlaatbaarheidsgebieden vertoont, dat de ene stralenbundel via NO niet wordt ver- 25 zwakt en in het spectraalgebied van deze stralenbundel de effectieve absorptiecoëfficiënt van N02 gelijk is aan het verschil van de effectieve absorptiecoëfficiënt van N02 en die van NO in het spectraalgebied van de andere stralenbundel .

2. Poto-elektrische gasanalyse-inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de filters kantelbaar zijn. 80033 76