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DE102006004005A1 - Infrarot-Gasdetektor und Verfahren zur Erfassung einer Gaskonzentration - Google Patents

Infrarot-Gasdetektor und Verfahren zur Erfassung einer Gaskonzentration Download PDF

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DE102006004005A1
DE102006004005A1 DE200610004005 DE102006004005A DE102006004005A1 DE 102006004005 A1 DE102006004005 A1 DE 102006004005A1 DE 200610004005 DE200610004005 DE 200610004005 DE 102006004005 A DE102006004005 A DE 102006004005A DE 102006004005 A1 DE102006004005 A1 DE 102006004005A1
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infrared light
gas
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wavelength
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DE200610004005
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English (en)
Inventor
Takahiko Kariya Yoshida
Yasuaki Kariya Makino
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

Ein Infrarot-Gasdetektor (100, 101, 102) weist ein Infrarotlicht mit einer spezifischen Wellenlänge aussendenden Infrarotlichtquelle (10, 11, 12), einen das von der Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) ausgesendete Infrarotlicht erfassenden Infrarotsensor (20) und eine die Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) und den Infrarotsensor (20) aufnehmende Gaszelle (30) auf. Die Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) weist eine LED oder einen Halbleiterlaser auf. Da die Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) Infrarotlicht mit einer spezifischen Wellenlänge aussendet, weist der Infrarot-Gasdetektor einen hohen energetischen Wirkungsgrad auf. Die LED und der Halbleiterlaser sind klein ausgebildete Vorrichtungen, so dass die Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) und der Infrarotsensor (20) problemlos in demselben klein ausgebildeten Gehäuse (30) untergebracht werden können.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Infrarotlicht nutzenden Gasdetektor und ein Verfahren zur Erfassung einer Gaskonzentration. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Infrarot-Gasdetektor, der eine Infrarotlichtquelle zum Aussenden von Infrarotlicht und einen Infrarotsensor verwendet, welcher die Konzentration eines Zielgases erfasst, indem er die bei einem Hindurchtreten des Infrarotlichts durch das Zielgas bestimmten Lichtabsorptionseigenschaften verwendet.
  • Die JP-A-2001-228086 offenbart einen Infrarot-Gasdetektor, der eine Infrarotlichtquelle und einen Infrarotlicht erfassenden Infrarotsensor aufweist und die Konzentration eines Ziel- bzw. Prüfgases erfasst, indem er das Gas mit Infrarotlicht bestrahlt, um die Absorptionseigenschaften des Infrarotlichts zu erfassen.
  • 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des in der obigen Druckschrift offenbarten Gasdetektors. Der Infrarot-Gasdetektor 90 ist ein NDIR-(Non-Dispersive Infrared)-Gasanalysator, welcher die Gaskonzentration unter Ausnutzung einer Phänomens, bei dem sich die Wellenlänge des von der Klasse eines Gases absorbierten Infrarotlichts unterscheidet, misst, indem er das Gas zur Erfassung der Absorptionseigenschaften des Infrarotlichts mit Infrarotlicht einer gewünschten Wellenlänge bestrahlt.
  • Der Infrarot-Gasdetektor 90 weist vorzugsweise eine Gaszelle 2, der ein zu messendes Zielgas zugeführt wird, eine Lichtquelle 3, die in der Gaszelle 2 angeordnet ist, ein Mehrwellenlängenselektionsfilter 4, das Infrarotlicht verschiedener Wellenlängen durchlässt, und einen Infrarotsensor 5 auf, in welchem die Infrarotmesselemente 5a und 5b gebildet sind. Das Mehrwellenlängenselektionsfilter 4 und der Infrarotsensor 5 sind derart angeordnet, dass sie sich mit einem breitbandigen Bandpassfilter 6 zwischen ihnen angeordnet gegenüberliegen. Das breitbandige Bandpassfilter 6 und der Infrarotsensor 5 sind als Modul vorgesehen. Der Infrarotsensor 5 ist an der Gaszelle 2 befestigt. Das Mehrwellenlängenselektionsfilter 4 ist mit einer Feinreglerschraube 7 versehen, wobei die Position des Filters 4 bezüglich des Infrarotsensors 5 durch Drehen der Schraube 7 genau eingestellt wird.
  • In dem herkömmlichen Infrarot-Gasdetektor 90 wird eine breitbandige Wärmequelle, wie beispielsweise eine elektrische Glühlampe, als Lichtquelle 3 zum Ausstrahlen von Infrarotlicht verwendet.
  • 5 zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Lumineszenzwellenlängenverteilung der Wärmequelle (elektrische Glühlampe), die über das Wiensche Verschiebungsgesetz und die Beziehung zwischen der Strahlung eines schwarzen Körpers, eine Wellenlänge und eine Temperatur in einem Fall, bei dem die höchste Temperatur der Lichtquelle (Glühfaden) 690 Grad Celsius beträgt, berechnet wird. Das von der Wärmequelle (elektrische Glühlampe) abgestrahlte Licht weist, wie in 5 gezeigt, ein kontinuierlich breites (Strahlungs-)Wellenlängenband auf.
  • In dem in der 4 gezeigten Infrarot-Gasdetektor sind der Infrarotsensor 5 und das Mehrwellenlängenselektionsfilter 4 gegenüberliegend angeordnet, wird Infrarotlicht mit einer Mehrzahl von Wellenlängen, die durch die relativen Positionen der Infrarotmesselemente 5a und 5b und das Mehrwellenlängenselektionsfilter 4 bestimmt wer den, ausgesendet, und erfasst der Infrarotsensor 5 die Absorptionseigenschaften des Infrarotlichts bei einer gewünschten Wellenlänge. Folglich ist der in der 4 gezeigte Infrarot-Gasdetektor 90 dazu ausgelegt, ein Gas, das eine nicht spezifizierte Vielzahl von Gasen abdeckt, zu erfassen.
  • Bei dem obigen Aufbau wird jedoch das Mehrwellenlängenselektionsfilter 4 verwendet und der Detektor folglich relativ groß. Ferner ist die Vorrichtung ineffizient, da die Infrarotlichtquelle 3 prinzipiell Licht mit einer kontinuierlich breiten Wellenlänge aussendet, die ein Wellenlängenband außerhalb des Erfassungsbereichs umfasst. Folglich ist es nicht zweckmäßig, wenn ein zu messendes Gas auf ein spezifisches Gas beschränkt wird.
    •
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, einen Infrarot-Gasdetektor bereitzustellen, der verhältnismäßig klein ausgebildet ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, einen effizienten Infrarot-Gasdetektor bereitzustellen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, einen Infrarot-Gasdetektor bereitzustellen, der für eine Messung ausgelegt ist, bei welcher das zu messende Gas auf ein spezifisches Gas beschränkt ist.
  • Ein Infrarot-Gasdetektor gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung weist eine Infrarotlichtquelle, die Infrarotlicht einer spezifischen Wellenlänge, d. h. eines schmalen Wellenlängenbandes, aussendet, einen Infrarotsensor, welcher das von der Infrarotlichtquelle ausgesendete Infrarotlicht erfasst, und eine Gaszelle auf, in welcher die Infrarotlichtquelle und der Infrarotsensor angeordnet sind.
  • Da das von der Infrarotlichtquelle ausgesendete Infrarotlicht die spezifische Wellenlänge, d. h. ein schmales Wellenlängenband, aufweist, wird der energetische Wirkungsgrad verglichen mit dem des herkömmlichen Infrarot-Gasdetektors, welcher die elektrische Glühlampe als Infrarotlichtquelle verwendet, verbessert.
  • Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Infrarot-Gasdetektor eine Leuchtdiode (LED) oder einen Halbleiterlaser als Infrarotlichtquelle auf. LED und Halbleiterlaser sind Lichtsendeelemente mit einem schmalen (Strahlungs-)Wellenlängenband. LED und Halbleiterlaser sind ferner klein ausgebildete Lichtsendeelemente, weshalb die Infrarotlichtquelle und der Infrarotsensor leicht in demselben Gehäuse, d. h. in derselben Gaszelle, untergebracht und der Infrarot-Gasdetektor verkleinert werden kann.
  • Gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Infrarot-Gasdetektor eine Leuchtdiode (LED) oder einen Halbleiterlaser als Infrarotlichtquelle auf, die ein schmales Wellenlängenband aufweisen, das im Wesentlichen in einem Wellenlängenbereich liegt, der von einem zu messenden Zielgas absorbiert wird. Solch ein Infrarot-Gasdetektor ist für eine Messung ausgelegt, bei welcher das zu messenden Gases auf ein spezifisches Gas beschränkt ist. Ferner kann ein Infrarotwellenlängenselektionsfilter nicht erforderlich sein, was für ein Verkleinerung des Sensors von Vorteil ist.
  • Gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Infrarot-Gasdetektor eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) oder Halbleiterlasern, die von einander verschiedene Infrarotstrahlungswellenlängenpeaks aufweisen, als Infrarotlichtquelle auf. Dies führt dazu, dass eine Mehrzahl von Gasklassen gemessen und ein Referenzlicht vorgesehen werden kann. In diesem Fall kann die Mehrzahl von LEDs oder Halbleiterlasern vorzugsweise in einem einzigen Gehäuse integriert oder befestigt werden, um den Sensor zu verkleinern.
  • Wenn eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) oder Halbleiterlasern verwendet wird, um zwei oder mehr als zwei Infrarotstrahlungswellenlängenpeaks vorzusehen, kann einer dieser Wellenlängenpeaks als das obige nicht von dem Messgas absorbierte Referenzlicht verwendet werden. Dies führt dazu, dass die Lumineszenzintensität der Infrarotlichtquelle überwacht und eine hochpräzise Gaskonzentrationsmessung erzielt werden kann.
  • Wenn die Infrarotlichtquelle derart aufgebaut ist, dass sie zwei oder mehr als zwei Infrarotstrahlungswellenlängenpeaks aufweist, kann eine an die Infrarotlichtquelle gelegte Spannung ferner vorzugsweise zeitgestaffelt werden, um das unterschiedliche Infrarotstrahlungswellenlängenpeaks aufweisende Licht abwechselnd auszustrahlen. Dies führt dazu, dass ein Infrarotsensor sowohl die Messung einer Mehrzahl von Gasklassen als auch die Messung mit Hilfe des Referenzlichts ausführen kann.
  • Ferner kann mit Hilfe einer LED oder eines Halbleiterlasers als Infrarotlichtquelle ein brennbares Gas gemessen werden, da LED und Halbleiterlaser Infrarotlicht bei einer geringen Temperatur aussenden, was sie von der Quelle in einem herkömmlichen Infrarot-Gasdetektor unterscheidet, der eine Wärmequelle, wie beispielsweise eine elektrische Glühlampe oder ein Heizelement, verwendet.
    •
  • Die obigen und weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, deutlicher ersichtlich. In der Zeichnung zeigt:
  • 1 eine schematische Querschnittsansicht mit dem Aufbau eines Infrarot-Gasdetektors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
  • 2A ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Wellenlänge und normierter Leuchtintensität für verschiedene Arten von Leuchtdioden (LEDs) zeigt;
  • 2B eine Tabelle, in welcher das Leuchtmaterial, die Leuchtpeakwellenlänge und die Leuchtfarbe bezüglich einer Spektrumzahl für verschiedene, in der 2A gezeigte LEDs aufgelistet sind;
  • 3A eine schematische Querschnittsansicht mit dem Aufbau eines Infrarot-Gasdetektors gemäß einer modifizierten Ausführungsform;
  • 3B eine schematische Querschnittsansicht mit dem Aufbau eines Infrarot-Gasdetektors gemäß einer weiteren modifizierten Ausführungsform;
  • 4 eine schematische Querschnittsansicht mit dem Aufbau eines herkömmlichen Infrarot-Gasdetektors; und
  • 5 ein Diagramm, das eine Leuchtwellenlängenverteilung einer Wärmequelle (elektrische Glühlampe) zeigt.
  • Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
  • 1 zeigt eine typische Querschnittsansicht eines Infrarot-Gasdetektors 100 der vorliegenden Erfindung. Der Infrarot-Gasdetektor 100 weist eine Infrarotlicht mit einer bestimmten Wellenlänge aussendende Infrarotlichtquelle 10 und einen das Infrarotlicht erfassenden Infrarotsensor 20 auf, die in einem Gehäuse 30 angeordnet sind. Das Gehäuse 30 bildet eine Gaszelle, der ein zu messendes Zielgas zugeführt wird. Der optische Pfad von der Infrarotlichtquelle 10 zu dem Infrarotsensor 20 ist in dem Gehäuse 30 definiert. Der Infrarotsensor 20 erfasst den Absorptionsgrad des Infrarotlichts, während dies durch das zu messende Gas hindurchtritt, und folglich wird die Konzentration des zu messenden Gases erfasst.
  • In dem Infrarot-Gasdetektor 100 wird eine Leuchtdiode (LED) oder ein Halbleiterlaser als Infrarotlichtquelle 10 verwendet. Die LED und der Halbleiterlaser sind als Lichtsendeelemente mit einem schmalen Wellenlängenband bekannt und können eine Infrarotlichtquelle bilden, die Licht einer einzigen Wellenlänge aussendet. Ferner kann ein bekannter Halbleiterlaser-Infrarotsensor, in dem beispielsweise ein Halbleiter-Infrarotmesselement auf einem Halbleitersubstrat gebildet ist, als Infrarotsensor 20 verwendet werden.
  • Wie aus den 2A, 2B und 5 ersichtlich, weist jede der LEDs verglichen mit der als Wärmequelle in dem herkömmlichen Infrarot-Gasdetektor verwendeten elektrischen Glühlampe ein sehr schmales Wellenlängenband auf. Ferner kann das ausgesendete Licht durch Steuerung des Leuchtmaterials zum Bilden der LEDs auf eine spezifische Wellenlänge geregelt werden.
  • Das von der LED ausgesendete Licht weist verglichen mit dem von einer herkömmlichen Wärmequelle, wie bei spielsweise einer elektrischen Glühlampe, ausgesendeten Licht eine hohe Richtcharakteristik auf. Wenn ein Halbleiterlaser als Infrarotlichtquelle 10 verwendet wird, kann das ausgesendete Licht ein Strahl mit einer keine Abweichung aufweisenden Wellenlänge sein, weshalb die Richtcharakteristik verglichen mit der der LEDs, die, wie in der 2A gezeigt, eine bestimmte Peakbreite in dem Strahlungsspektrum aufweisen, spitzer bzw. steiler ist.
  • Da das von der Infrarotlichtquelle 10, d. h. der LED oder dem Halbleiterlaser, ausgesendete Infrarotlicht ein schmales Wellenlängenband oder eine spezifische Einzelwellenlänge aufweist, wird der energetische Wirkungsgrad verglichen mit dem des herkömmlichen Infrarot-Gasdetektors (4), welcher die elektrische Glühlampe als Infrarotlichtquelle verwendet, verbessert.
  • Da die LED und der Halbleiterlaser ebenso klein ausgebildet sind, können die Infrarotlichtquelle 10 und der Infrarotsensor 20, wie in 1 gezeigt, leicht in demselben Gehäuse 30, d. h. derselben Gaszelle, angeordnet und der Infrarot-Gasdetektor 100 folglich verhältnismäßig klein ausgebildet werden.
  • Wenn die Leuchtdiode (LED) oder der Halbleiterlaser als Infrarotlichtquelle 10 verwendet wird, kann deren Wellenlänge leicht in einen Wellenlängenbereich gelegt werden, der von dem Messgas absorbiert wird. Folglich kann der Infrarot-Gasdetektor 100 dazu ausgelegt sein, einzig eine Gasklasse und insbesondere ein spezifisches Gas zu messen. Ferner wird das in der 4 gezeigte Infrarotwellenlängenselektionsfilter nicht benötigt, was eine Verkleinerung des Gasdetektors ermöglicht bzw. erleichtert.
  • Wenn die LED oder der Halbleiterlaser als Infrarotlichtquelle 10 verwendet werden, kann ferner ein Verbrennungsgas gemessen werden, da diese Lichtquellen im Gegensatz zu der Lichtquelle des in der 4 gezeigten herkömmlichen Infrarot-Gasdetektors 90 verhältnismäßig kühl sind.
  • Nachstehend werden die Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Eine Infrarotlichtquelle kann aufgebaut sein, indem eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) oder Halbleiterlasern verwendet wird, die voneinander verschiedene Infrarotstrahlungswellenlängenpeaks aufweisen. Dies führt dazu, dass die Infrarotlichtquelle zwei oder mehr als zwei Infrarotstrahlungswellenlängenpeaks aufweisen kann, was für eine Messung einer Mehrzahl von Gasklassen und für eine Messung mit Hilfe eines Referenzlichts geeignet ist. In diesem Fall ist die Mehrzahl von LEDs oder Halbleiterlasern vorzugsweise in einem einzigen Gehäuse integriert bzw. befestigt, um den Gasdetektor kleiner auszubilden.
  • In einem in der 3A gezeigten Infrarot-Gasdetektor 101 sind Leuchtdioden bzw. LEDs (oder Halbleiterlaser) 11a und 11b parallel angeordnet, um eine Infrarotlichtquelle 11 zu bilden. In einem in der 3B gezeigten Infrarot-Gasdetektor 102 sind Leuchtdioden bzw. LEDs (oder Halbleiterlaser) 12a und 12b demgegenüber geschichtet angeordnet, um eine Infrarotlichtquelle 12 zu bilden.
  • In den in den 3A und 3B gezeigten Infrarot-Gasdetektoren 101 und 102, sind die zwei LEDs (oder Halbleiterlaser) 11a, 11b, 12a und 12b aufweisenden Infrarotlichtquellen 11 und 12 zur Bildung einer Lichtquelle gemeinsam in einem Gehäuse angeordnet und wird folglich eine Verkleinerung der Infrarot-Gasdetektoren 101 und 102 erzielt.
  • Wenn die Infrarotlichtquelle 12, 12, gemäß obiger Beschreibung, zwei oder mehr als zwei Infrarotstrahlungswellenlängenpeaks aufweist, kann mit dem resultierenden Infrarot-Gasdetektor 101, 102 eine Mehrzahl von Gasklassen und eine Messung mit Hilfe eines Referenzlichts ausgeführt werden.
  • D. h., wenn eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs) oder Halbleiterlasern zur Erzeugung von zwei oder mehr als zwei Infrarotstrahlungswellenlängenpeaks verwendet wird, kann eine der Lichtquellen zum Aussenden eines Referenzlichts verwendet werden, das nicht von dem Messgas absorbiert wird. Dies führt dazu, dass die Leuchtintensität der Infrarotlichtquelle 11, 12 überwacht und eine hochpräzise Gaskonzentrationsmessung erzielt werden kann. Wenn demgegenüber eine Mehrzahl von Gasklassen gemessen wird, kann die Infrarotlichtquelle 11, 12 derart aufgebaut sein, dass das von den LEDs oder den Halbleiterlasern ausgesendete Infrarotlicht Wellenlängen aufweist, die im Wesentlichen in Wellenlängenbereichen liegen, die von den zwei oder mehr als zwei Zielgasen absorbiert werden.
  • Ferner kann eine Energieversorgung, d. h. eine an die Infrarotlichtquelle 11, 12, d. h. die LEDS (oder Halbleiterlaser) 11a und 11b, 12a und 12b, gelegte Spannung, vorzugsweise abwechselnd angelegt werden, wenn die Infrarotlichtquelle 11, 12 derart aufgebaut ist, dass sie, wie in den 3A und 3B gezeigt, zwei oder mehr als zwei Infrarotstrahlungswellenlängenpeaks aufweist. Dies führt dazu, dass die Infrarotlichtquelle 11, 12 abwechselnd Licht mit unterschiedlichen Infrarotstrahlungswellenlängenpeaks aussenden. Hiermit verbunden ist der Infrarot sensor 20 vorzugsweise derart aufgebaut, dass er Infrarotlicht mit unterschiedlichen Infrarotstrahlungswellenlängenpeaks synchron erfasst. Dies führt dazu, dass ein klein ausgebildeter Infrarotsensor 20 sowohl die Messung einer Mehrzahl von Gasklassen als auch die Messung mit Hilfe des Referenzlichts ausführen kann.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung bezüglich der bevorzugten Ausführungsformen offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis von diesen zu ermöglichen, sollte wahrgenommen werden, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen verwirklicht werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Deshalb sollte die Erfindung derart verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Ausgestaltungen zu den gezeigten Ausführungsformen beinhaltet, die realisiert werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.
  • Vorstehend wurden ein Infrarot-Gasdetektor und ein Verfahren zur Erfassung einer Gaskonzentration offenbart.
  • Ein Infrarot-Gasdetektor 100, 101, 102 weist eine Infrarotlicht mit einer spezifischen Wellenlänge aussendende Infrarotlichtquelle 10, 11, 12, einen das von der Infrarotlichtquelle 10, 11, 12 ausgesendete Infrarotlicht erfassenden Infrarotsensor 20 und eine die Infrarotlichtquelle 10, 11, 12 und den Infrarotsensor 20 aufnehmende Gaszelle 30 auf. Die Infrarotlichtquelle 10, 11, 12 weist eine LED oder einen Halbleiterlaser auf. Da die Infrarotlichtquelle 10, 11, 12 Infrarotlicht mit einer spezifischen Wellenlänge aussendet, weist der Infrarot-Gasdetektor einen hohen energetischen Wirkungsgrad auf. Die LED und der Halbleiterlaser sind klein ausgebildete Vorrichtungen, so dass die Infrarotlichtquelle 10, 11, 12 und der Infrarotsensor 20 problemlos in demselben klein ausgebildeten Gehäuse 30 untergebracht werden können.

Claims (18)

  1. Infrarot-Gasdetektor (100, 101, 102) mit: – einer Infrarotlichtquelle (10, 11, 12), die Infrarotlicht aussendet; – einem Infrarotsensor (20), welcher das von der Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) ausgesendete Infrarotlicht erfasst; und – einem Gehäuse (30), in welchem die Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) angeordnet ist, wobei dem Gehäuse (30) ein zu messendes Zielgas zugeführt wird und eine Konzentration des Zielgases auf der Grundlage eines Absorptionsgrads des Infrarotlichts erfasst wird, während dem Gehäuse (30) das Zielgas zugeführt wird; dadurch gekennzeichnet, dass – die Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) das Infrarotlicht mit einer bestimmten spezifischen Wellenlänge aussendet; und – die Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) und der Infrarotsensor (20) in dem Gehäuse (30) angeordnet sind.
  2. Infrarot-Gasdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) einen Infrarotsender aufweist, der aus einer Gruppe gewählt ist, die aus einer Leuchtdiode und einem Halbleiterlaser besteht.
  3. Infrarot-Gasdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte spezifische Wellenlänge des von der Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) ausgesendeten Infrarotlichts derart geregelt wird, dass sie im Wesentlichen in einem Wellenlängenbereich liegt, der von dem Zielgas absorbiert wird.
  4. Infrarot-Gasdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum zwischen der Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) und dem Infrarotsensor (20) kein Infrarotwellenlängenselektionsfilter aufweist.
  5. Infrarot-Gasdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotlichtquelle (11, 12) derart aufgebaut ist, dass sie Infrarotlicht mit einer Mehrzahl von Peaks bei sich voneinander unterscheidenden bestimmten spezifischen Wellenlängen aussendet.
  6. Infrarot-Gasdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der bestimmten spezifischen Wellenlängen derart geregelt wird, dass sie in einem Wellenlängenbereich liegt, in dem ein entsprechendes Infrarotlicht nicht von dem zu messenden Zielgas absorbiert wird.
  7. Infrarot-Gasdetektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das entsprechende Infrarotlicht als Referenzlicht für eine Messung verwendet wird.
  8. Infrarot-Gasdetektor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotlichtquelle (11, 12) derart angeregt wird, dass sie an verschiedenen Zeitpunkten jeweils Licht unterschiedlicher Wellenlänge aussendet.
  9. Infrarot-Gasdetektor (100, 101, 102) mit: – einer Infrarotlichtquelle (10, 11, 12), die Infrarotlicht aussendet; – einem Infrarotsensor (20), welcher das von der Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) ausgesendete Infrarotlicht erfasst; und – einer Gaszelle (30), in welcher die Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) angeordnet ist, wobei der Gaszelle (30) ein zu messendes Zielgas zugeführt wird und eine Konzentration des Zielgases auf der Grundlage eines Absorptionsgrads des Infrarotlichts erfasst wird, während der Gaszelle (30) das Zielgas zugeführt wird; dadurch gekennzeichnet, dass – die Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) eine Leuchtdiode oder einen Halbleiterlaser aufweist; und – die Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) und der Infrarotsensor (20) in der Gaszelle (30) angeordnet sind.
  10. Infrarot-Gasdetektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Infrarotlichtquelle (10, 11, 12) ausgesendete Infrarotlicht eine Wellenlänge aufweist, die derart geregelt wird, dass sie im Wesentlichen in einem Wellenlängenbereich liegt, der von dem Zielgas absorbiert wird.
  11. Infrarot-Gasdetektor mit: – einer Infrarotlichtquelle (11, 12), die eine Mehrzahl von Infrarotlicht mit verschiedenen Wellenlängen ausendenden Lichtsendern (11a, 11b, 12a, 12b) aufweist, wobei die Lichtsendern (11a, 11b, 12a, 12b) aus einer Gruppe gewählt sind, die aus einer Leuchtdiode und einem Halbleiterlaser besteht; – einem Infrarotsensor (20), welcher das von der Infrarotlichtquelle (11, 12) ausgesendete Infrarotlicht erfasst; und – einer Gaszelle (30), in welcher die Infrarotlichtquelle (11, 12) und der Infrarotsensor (20) angeord net sind, wobei der Gaszelle (30) ein Zielgas oder mehrere Zielgase zugeführt werden und eine Konzentration oder mehrere Konzentrationen der Zielgase auf der Grundlage von Absorptionseigenschaften des Infrarotlichts erfasst werden, während der Gaszelle (30) das eine Zielgas oder die mehreren Zielgase zugeführt werden.
  12. Infrarot-Gasdetektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Infrarotlichtquelle (11, 12) ausgesendete Infrarotlicht Wellenlängen aufweist, die derart geregelt werden, dass sie im Wesentlichen in Wellenlängenbereichen liegen, die jeweils von den Zielgasen absorbiert werden.
  13. Infrarot-Gasdetektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotlichtquelle (11, 12) ein erstes Licht mit einer ersten Wellenlänge, die derart geregelt wird, dass sie in einem ersten Wellenlängenbereich liegt, der nicht von dem zugeführten einen Zielgas oder den zugeführten mehreren Zielgases absorbiert wird, und ein zweites Licht mit einer zweiten Wellenlänge erzeugt, die derart geregelt wird, dass sie im Wesentlichen in einem zweiten Wellenlängenbereich liegt, der von dem zugeführten einen Zielgas oder den zugeführten mehreren Zielgasen absorbiert wird, wobei das erste Licht als Referenzlicht verwendet wird.
  14. Infrarot-Gasdetektor nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Lichtsendern (11a, 11b, 12a, 12b) der Infrarotlichtquelle derart angeregt wird, dass sie das Infrarotlicht mit den unterschiedlichen Wellenlängen abwechselnd aussendet.
  15. Verfahren zur Erfassung einer Gaskonzentration, mit den Schritten: – Aussenden von Infrarotlicht mit einer bestimmten spezifischen Wellenlänge; – Bestrahlen eines Gases mit dem Infrarotlicht; und – Erfassen einer Konzentration des Gases auf der Grundlage eines Absorptionsgrads des Infrarotlichts bei der Bestrahlung des Gases mit dem Infrarotlicht.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas derart gewählt wird, dass es ein spezifisches Gas ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte spezifische Wellenlänge des Infrarotlichts derart bestimmt wird, dass sie im Wesentlichen in einem Wellenlängenbereich liegt, der von dem Gas absorbiert wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas brennbares Gas ist.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2102633B1 (de) * 2006-12-22 2018-02-14 Photonic Innovations Limited Gasdetektor
CN101105449B (zh) * 2007-08-08 2010-09-15 天地科技股份有限公司 双光源双敏感元件红外多气体检测传感器
US8186201B2 (en) * 2008-08-26 2012-05-29 Honeywell International Inc. Multi-sensor gas detectors
WO2011102315A1 (ja) * 2010-02-16 2011-08-25 浜松ホトニクス株式会社 ガス濃度算出装置、ガス濃度計測モジュールおよび光検出器
CN103712953B (zh) * 2014-01-13 2015-09-23 南京顺泰科技有限公司 一种六氟化硫气体组分分析仪
JP6456218B2 (ja) * 2015-03-31 2019-01-23 日立造船株式会社 破砕機の可燃性ガス検出方法および破砕機の防爆装置
CN113804639B (zh) * 2021-10-11 2025-09-05 江苏省精创电气股份有限公司 手持式卤素检漏仪用非调制红外传感器及其定量检测方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58143242A (ja) * 1982-02-19 1983-08-25 Fujitsu Ltd 漏洩ガス検出装置
AT391208B (de) * 1985-12-09 1990-09-10 Avl Verbrennungskraft Messtech Verfahren zur quantitativen messung von kohlenwasserstoffen
JPS63308539A (ja) * 1987-06-10 1988-12-15 Toho Gas Co Ltd 超小型ガスセンサ
JP2699660B2 (ja) * 1991-01-08 1998-01-19 日本電気株式会社 半導体レーザ装置
DE4434814A1 (de) * 1994-09-29 1996-04-04 Microparts Gmbh Infrarotspektrometrischer Sensor für Gase
JPH0989773A (ja) * 1995-09-20 1997-04-04 Horiba Ltd 赤外線ガス分析計
DE19717145C2 (de) * 1997-04-23 1999-06-02 Siemens Ag Verfahren zur selektiven Detektion von Gasen und Gassensor zu dessen Durchführung
US6545278B1 (en) * 1999-04-23 2003-04-08 Delphian Corporation Gas discriminating gas detector system and method
JP2001228086A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Yokogawa Electric Corp 赤外線ガス分析計
FR2819311B1 (fr) * 2001-01-05 2003-06-13 Commissariat Energie Atomique Dispositif de mesure de concentration de gaz
DE102004030855A1 (de) * 2004-06-25 2006-01-12 Tyco Electronics Raychem Gmbh Verfahren zur Reduzierung von Kondenswasser bei Gassensoranordnungen

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