DE2414229A1 - Vorrichtung zum analysieren gasfoermiger gemische - Google Patents
Vorrichtung zum analysieren gasfoermiger gemischeInfo
- Publication number
- DE2414229A1 DE2414229A1 DE2414229A DE2414229A DE2414229A1 DE 2414229 A1 DE2414229 A1 DE 2414229A1 DE 2414229 A DE2414229 A DE 2414229A DE 2414229 A DE2414229 A DE 2414229A DE 2414229 A1 DE2414229 A1 DE 2414229A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- radiation
- absorption
- output signal
- gaseous medium
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 title description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 65
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 47
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 23
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
PHB „ 3-? .32 3-Dr.
Herbert Schol« . Va/EVH.
An.e'dar: N. V. Philips' Glo«lamp«rfobriek«, ' ί'? 'J?]? o
Akte No.j ί riß ^ *2 5 2 4 I A Z Z a
Anmeldung vom: 2.2..:? ig f >f
Vorriclitiing zum Analysieren gasförmiger Gemische
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum
Detektieren und „Messen von Bestandteilen eines gasförmigen
Gemisches mit Hilfe optischer Strahlung, wie z.B. infraroter Strahlung.
Die Tatsache, dass sich Bestimmungen in bezug auf das Prüfen der Auspuffgase von Innenverbrennungsmotoren, v:ie sie
z.B. für Kraftwagen verwendet werden, erwarten lassen, hat den
Bedarf an einfachen und festen Vorrichtungen hervorgerufen, mit deren Hilfe das Vorhandensein bestimmter gasförmiger
Bestandteile, wie Kohlenmonoxid, Stickstoffoxide und unverbrannte
Kohlenwasserstoffe, in den Auspuffgasen derartiger
Motoren unter verschiedenen Belastungsbedingungen detektiert und die Menge an diesen Bestandteilen gemessen werden kann,
409841/0760
PHB.32323.
- 2 - 16.3.7'*.
24H229
Eine derartige Vorrichtung muss konsequente Ergebnisse
zeitigen, man muss sie leicht anordnen und mit ihr arbeiten
können und ihre Herstellung und Wartung sollen nicht zu kostspielig
sein, v/eil sie in verhaltnisinKssig grossem Umfang
benutzt werden können müssen. Bekannte Vorrichtungen zum Messen von Stickstoffoxiden gründen sich gewöhnlich auf das
Chenilumeneszenzprinzip und sind daher "teuer.
Die Erfindung bezweckt, eine verbesserte Vorrichtung zum Detektieren und Messen von Bestandteilen eines gasförmigen
Gemisches, z.B. von Auspuffgasen von Innenverbrennungsmotoren, mit Hilfe von Messungen optischer Absorption zu schaffen.
Ein Gasanalysator zum Detektieren des Vorhandenseins
und der Konzentration von Bestandteilen, eines gasförmigen
Mediums, der eine Quelle optischer Strahlung und optische Mittel enthält, mit deren Hilfe die von dieser Quelle herrührende
optische Strahlung durch das zru analysierende gasförmige Medium hin auf einen Strahlungsdetektor gerichtet
werden kann, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass optische Filtermittel im Wege der optischen Strahlung
angeordnet sind, um aufeinanderfolgende, sich nahezu nicht
überlappende schmale Strahlungsfreciiienzbänder zu dem Detektor
durchzulassen, so dass entsprechende Detektorausgangssignale
auftreten, wobei diese Strahiungsfrequenzbiinder aus einem
Referenzdurchlassband, in dem nahezu keine Strahlung selektiv
von einem der Bestandteile des gasförmigen Mediums absorbiert wird, und aus einer Anzahl anderer Durchlassbänder bestehen,
409841/0760
PIlB. 322-23.
- 3 -· · 16.3.7;!·.
24U229
die in je einem selektiven Absorptionεband liegen, das Tür
einen bestimmten Bestandteil des gasförmigen Mediums
charakteristisch ist. Nach einem weiteren Merkmal sind Signalverarbeitung-smittel
vorgesehen, unter denen Mittel zur Speicherung des Detektionsausgangssignr.ls, das dem Referenzdurchlassband
entspricht, Mittel zum Subtrahieren des jedem der weiteren Durchlassbänder entsprechenden Detektorausgangssignals
von dem zuerst genannten Signal , damit entsprechende von der Absorption abhängige Ausgangssignale erhalten werden,
die die r-elative Absorption der in jedem dieser weiteren
Durchlassbänder liegenden Strahlung darstellen, wobei ein erstes dieser weiteren Durchlassbänder, das in einem selektiven
Absorptionsband liegt, das für einen ersten Bestandteil des gasförmigen Mediums charakteristisch i?.;t, auch in einem überlappenden
Gebiet eines selektiven Absorptionsbandes eines zweiten Bestandteiles des gasförmigen Mediums liegt, während
ein zweites der weiteren Durchlassbänder in einem Teil eines selektiven Absorptionsbandes des zweiten Bestandteiles liegt,
das die selektiven Absorptionsbänder aller anderen Bestandteile dos gasförmigen Gemisches nahezu nicht überlappt, sowie
Mittel, mit deren Hilfe ein vorher bestimmter Teil des von der Absorption abhängigen Ausgangssignals, das die relative
Absorption in dem zweiten der weiteren Durchlassbänder darstellt,
von dem von der Absorption abhängigen Ausgangssignal
subtrahiert wird, das die rela.tive Absorption in dem ersten der weiteren Durchlassbänder darstellt, so dass ein korrigiert»;
U 0 CJ 8 k 1 / 0 7 6 0
PUB.32323.
- k - 16.3.7^.
2AU229
Auscangssignal erhalten wire-, das die Konzentration nahezu
nur des ersten Bestandteiles des gasförnigen Gemisches darstellt.
Nach der Erfindung liegt weiter ein drittes der weiteren DurchlassbSnder in einem selektiven Absorptionsband, das für
einen dritten Bestandteil des gasförmigen Gemisches charakteristisch
ist und auch in einem Oberlappenden Gebiet eines Absorptionsbandes des ersten Bestandteiles des gasförmigen
Mediums liegt, während eine Schaltung vorgesehen ist, mit
deren Hilfe ein vorher bestimmter Teil des korrigierten Ausgangssignals,
das die Konzentration des ersten Bestandteiles darstellt, von dem von der Absorption abhängigen Ausgangssignal
subtrahiert wird, das die relative Absorption von Strahlung in dem dritten der weiteren Durchlassbänder darstellt,
wodurch ein korrigiertes Ausgangssignal erhalten wird, das die Konzentration nahezu nur des dritten Bestandteiles des
gasförmigen Mediums darstellt.
Das optische Filter kann aus einer durchsichtigen Scheibe bestehen, die sich um ihren Mittelpunkt drehen kann
und auf deren Oberfläche ein aus einer Anzahl Schichten bestellendes
Interferenzfilter angebracht ist, das ein schmales Frequenzdurchlassband aufweist, dessen mittlere Frequenz in
radialer Richtung nahezu konstant ist, aber sich über die Scheibe in der Drehrichtung nahezu linear ändert. Die Filterscheibe
ist derart angeordnet, dass die Strahlung durch ein segmentförmiges Gebiet dieser Scheibe hin auf den Strahlungsdetektor
auffällt. Die Scheibe wird gedreht, so dass aufein-
409841/U760
PIIB. 323-?3·
- 5 -. 16.3.72W
24H229
anderfolgende schmale Frequenzbänder zu dem Strahlendstektor
durchgelassen werden. Detektoratisgcuigssignale, die vorher
bestimmten aufeinanderfolgenden schmalen Frequenzbändern
entsprechen, können durch Zeitmultiplexgatterwirkung, vorzugsweise in Zusammenarbeit mit einer sepientförmigeii Maske,
erhalten werden, welche Maske derart auf der Filterscheibe angeordnet ist, dass sie während der Drehung des Filters nur
die gewünschten schmalen Frequenzbänder durchlässt. Die keine Strahlung durchlassenden Segmente der Maske können auch ein
geeignetes Schwarzpegelsignal zur Verarbeitung in der Verstärkungsschaltung liefern.
Die Erfindung kann sich in einem Auspuffanalysator zum Analysieren von Bestandteilen der Auspuffgase eines Innenverbrennungsmotors
verwirklichen. Der Einfachheit halber ist es erwünscht, alle Bestandteile, für die Interesse besteht, zu
gleicher Zeit und mit derselben Vorrichtung messen zu können, und die Länge des Strahlungsabsorptionsweges durch die Auspuffgase
wird notwendigerweise für alle gemessenen Bestandteile gleich sein. Die Bestandteile der Auspuffgase eines Innenverbrennungsmotors,
die gemessen werden sollen, sind Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Stickstoffmonoxid
und Stickstoffdioxid, Um diese Bestandteile gleichzeitig messen zu können, müssen die Länge des Absorptions·
weges und die Absorptionsbänder mit grösster Sorgfalt gewählt werden. So würde z.B. ein Absorptionsweg, dessen Länge genügend
ist, um ein brauchbares Messignal für Stickstoffmonoxid
409841/0760
PHB.32323.
■ ό - 16.3.7^.
24U229
in dem geeigneten Absorptionsband, dessen Mitte bei 5,2 ,um
liegt, zu liefern, eine viel zu hohe Absorption herbeiführen, um unter Verwendung des Absorptionsbandes, dessen Mitte nahezu
bei 4,3/un' liegt, ein brauchbares Mass der Konzentration an
Kohlendioxid über das gev/ünschte Gebiet zu ergeben. Daher
muss die Konzentration von Kohlendioxid unter Verwendung des Absorptionsbandes gemessen v/erden, dessen Mitte bei 2,7/ura
liegt und das eine geringere Absorption gibt und ein lineares Messignal der Kohlendioxidkonzentration liefern kann, vorausgesetzt,
dass eine elektrische nichtlirieare Amplitudenkorrekturschaltung verwendet wird. Das 2,7/um Absorptionsband von
Kohlendioxid liegt aber in einem Absorptionsband, das für Wasserdampf charakteristisch ist, der auch in sich ändernden
Mengen in den Auspuffgasen vorhanden ist. Bei dieser Ausführungform
wird ein Signal, das den Wert der selektiven Absorption die nur durch den vorhandenen Wasserdampf herbeigeführt wird,
und somit die Konzentration von Wasserdampf darstellt, dadurch erhalten, dass die Absorption des Wasserdampfes in einem
Gebiet gemessen wird, in dem Wasserdampf* selektiv absorbiert
wird und das etwaige selektive Absorptionsbänder, die für einen der anderen Bestandteile der Auspuffgase charakteristisch
sind, nicht in erheblichem Masse überlappt. Dieses Signal der Vasserdampfkonzentration wird dann von dem von der Absorption
abhängigen Ausgangssignal subtrahiert, das die relative
Absorption von Strahlung in dem 2,7/Uin-3and darstellt, so dass
ein Signal erhalten wird, das die relative Konzentration von Kohlendioxid in den Auspuffgasen darstellt.
A098A1/U760
PUB.32323.
- 7 - 16.3.7;U
24U229
Die relative Konzentration von Kohlenmonoxid in den
Auspuffgasen kann auf vorteilhafte l,'eis& unter Verwendung
des für diesen Stoff charakteristischen Absorptionsbandes von 4,6/um gemessen werden, aber dieses Eand liegt sehr nahe
bei dem Absorptionsband, dessen Mitte bei 4,3/um liegt und
das für Kohlendioxid charakteristisch i&t, so dass eine
erhebliche Ueberla.ppung auftreten wird. Bei dieser Ausführungsform
wird das von der Absorption abhängige Ausgangssignal,
das die relative Strahlungsabsorption in dem Absorptionsband
von k,6/um darstellt, dadurch korrigiert, dass von diesem
Signal ein geeigneter Teil des korrigierten Signals für die Kohlendioxidkonzentration subtrahiert wird.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Optik einer Vorrichtung zum Analysieren
von Auspuffgasen von Kraftwagenrnotoren, nach der Erfindung,
Fig. 2 das bei der .Optik nach Fi1-J. 1 verwendete Filter
und die verwendete Maske, und
Fig. 3 schematisch die bei dieser· Ausführungsform
verwendete Schaltung zur Verarbeitung der von der Optik nach Fig. 1 herrührenden Signale.
In Fig. 1, die den optischen Teil einer Vorrichtung nach der Erfindung zum Analysieren der Auspuffgase eines
Kraftwagenmotors zeigt, wird von einer Infrarotstrahlungsquelle 1 herrührende Infrarotstrahlung durch ein für Infrarotstrahlung durchlässiges Fenster 2 in eine Probezelle 3 geführt,
409841/0 7 60
PUB.32323.
- 8 - 16.3.lh.
2AU229
durch die zu analysierende Auspuffgase über ein Eingangskanal· system k und ein Ausgangskanalsystem 5 strömen. Hohlspiegel 6
und 7 sind beidseitig der Probezelle 3 angebracht und ein
Infrarotstrahlungsdetektor 10 ist einem zweiten für Infrarotstrahlung durchlässigen Fenster 8 in der am weitesten von der
Infrarotstrahlungsquelle entfernten Wand der Probezelle 3 gegenüber angeordnet. Die Spiegel 6 und 7 weisen beide in
der Mitte eine Oeffnung auf, durch die Strahlung Über die Fenster 2 und 8 in die Zelle 3 eintreten bzw. diese Zelle
verlassen kann. Der Brennpunkt des Hohlspiegels 7 liegt in der Quölle 1 und von der Quelle 1 herrührende Strahlung wird
vom Spiegel 7 in. Form eines parallelen Strahles durch die
Zelle 3 hindurch zu dem Spiegel 6 reflektiert. Der Brennpunkt des Spiegels 6 liegt auf der strahlungsempfindlichen Oberfläche
des Detektors 10, so dass die von dem Spiegel 7 herrührende Strahlung vom Spiegel 6 über das Fenster 8 auf den
Detektor 10 gerichtet wird.
Zwischen dem Ausgangsfenster 8 der Zelle und dem Strahlungsdetektor
10 ist ein Filterrad 9 derart angeordnet, dass auf den Detektor 10 auffallende Strahlung zunächst in der
Nähe seines Umfangs das Rad 9 durchläuft. Das Filterrad 9 ist
auf der Welle 11 eines Iiiduktionsniotors 12 befestigt. Das
Filterrad 9 ist ein zirkulär variabeles Filter mit einem
schmalen Durchlassband, dessen mittlere Wellenlänge maximaler
Permeation sich linear mit dem Winkel ändert. Die Bandbreite des Durchlassbandes an jedem Punkt ist etwa 2 /j der durchge-
409841 /Ü760
ΡΗίϊ. 323^3.
- 9 - 16.3.72*.
24U229
lassenen Wellenlänge und das Filter wird dadurch hergestellt, dass eine in der Drehrichtung keilförmige Interferenzschicht liin
Form von Schichten mit abwechselnd hoher und niedriger Brechungszahl auf ein scheibenförmiges, für Infrarotstrahlung
durchlässiges Substrat aufgedampft wird.
Das Filterrad 9 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Interferenzschicht
14 ist von einer keine optische Strahlung durchlassenden Maske 15 bedeckt, in der seginentförmige Oeffmangen
angebracht sind, so dass bei Drehung des Filterrades nacheinander vorher bestimmte schmale Sti-ahlungsfrequenzbänder
zu dem Detektor 10 durchgelassen werden. Jedes Strahlung·;
band ist von dem benachbarten Band durch eine Strahlungsunter drückungsperiode getrennt, was das Feststellen des Gleichstrompegels
in dem Ausgangssignal des Detektors 10 erleichtert.
Ein hervorragender Maskenteil 16 ist auf dem Filterrad 9 angebracht und wirkt mit einer Lichtquelle 17 und einem
Photodetektor 18 zusammen, um einen Synchronisierimpuls zu
liefern, der während der Drehung des Filterrades 9 den üebergar.;
von dem langwelligen Ende zu dem kurzwelligen Ende des kreisförmigen Keilfilters .angibt. Die Mitteli/ellenlänge in /um
des von dem Filter ~\k durch jed.e Öeffnung 19 und d^rch die
Oeffnung 20 dtirchgelassenen Strahlungsbandes ist in Fig.
zusammen mit dem zugehörigen chemischen Symbol für den Bestandteil, dessen selektive Absorption in dem angegebenen
Froquenzdurchlassband gemessen wird, dargestellt. Die Ceffnung '.
die Strahlung mit einer Wellenlänge von 3,9/um durchlässt,
409841/0 7 60
PHB.32323.
- 10 - 16.3.7·'*.
2AU229
liefert eine Bezugrstralilungsmsssung, v;eil keiner der normalerweise
in den Auspuffgasen vorhandenen Bestandteile eine
selektive Absorption' in diesem Durchlassband aufweist.
selektive Absorption' in diesem Durchlassband aufweist.
Das Alis gangs signal des Detektors 10 wird einem Verstärker
31 üiit automatischer Verstärkungsregelung zugeführt,
der einen Teil der Signalverarbeitungsschaltung nach Fig. 3 bildet. Das Ausgangsεignal des Verstärkers 31 wird einer
Zeitteilungsmultiplexdekodiervorrichtiuig 32 zugeführt. Der
Dekodiervorrichtung 32 wird auch ein Synchronisierimpuls zugeführt, der von dem Photodetektor 18 erzeugt und von einem Verstärker 3^ verstärkt wird und der jeden Dekodierzyklus
in Gang setzt. Jedes verstärkte Detektorsignal, das von dem Verstärker 31 herrührt, wird auch einer Iinpulsformungs- und Zeitbestimniungsschaltung 33 zugeführt, die ein Abtast signal der Dekodiervorrichtung 32 zuführt. Die Dekodiervorrichtung ist derart ausgebildet, dass nach dem Auftreten eines von
dem Photodetektor 18 herrührenden Synchronisierimpulses ein von dem Detektor 10 herrührendes Abtastausgangssignal nacheinander Integrierschaltungen 35, 37, h~i , 36, 38, 39 und hO zugeführt wird, die die Detektorausgangssignale speichern,
die der Intensität der Strahlung entsprechen, die über die
durch die Oeffnungen 19 und 20 definierten Filterdurchlassbänder empfangen λ/ird , wenn das Filterrad 9 vom Motor 12
in Richtung dos Pfeiles 21 gedreht wird.
Zeitteilungsmultiplexdekodiervorrichtiuig 32 zugeführt. Der
Dekodiervorrichtung 32 wird auch ein Synchronisierimpuls zugeführt, der von dem Photodetektor 18 erzeugt und von einem Verstärker 3^ verstärkt wird und der jeden Dekodierzyklus
in Gang setzt. Jedes verstärkte Detektorsignal, das von dem Verstärker 31 herrührt, wird auch einer Iinpulsformungs- und Zeitbestimniungsschaltung 33 zugeführt, die ein Abtast signal der Dekodiervorrichtung 32 zuführt. Die Dekodiervorrichtung ist derart ausgebildet, dass nach dem Auftreten eines von
dem Photodetektor 18 herrührenden Synchronisierimpulses ein von dem Detektor 10 herrührendes Abtastausgangssignal nacheinander Integrierschaltungen 35, 37, h~i , 36, 38, 39 und hO zugeführt wird, die die Detektorausgangssignale speichern,
die der Intensität der Strahlung entsprechen, die über die
durch die Oeffnungen 19 und 20 definierten Filterdurchlassbänder empfangen λ/ird , wenn das Filterrad 9 vom Motor 12
in Richtung dos Pfeiles 21 gedreht wird.
Das Ausgangssignal jeder der Integrierschaltungen 35»
36, 37, 38, 39 und hO vird dem invertierenden Eingang eines
409841/Ü760
Pull. 32323.
- 11 - 16.3.74.
24U229
zugehörigen Gleichstromverstärkers 42 zugeführt, der mit Gegenkopplung mittels Widerstände 43 und 44 versehen ist.
Das Ausgangssignal der Integrierschaltung 41. stellt das
Detektorausgangssignal dar, das dem über die Oeffnung 20
vom Filter durchgelassenen Referenzdurchlassband entspricht,
und die Grosse dieses Signals wird in der automatischen Verstärkungsregelschaltung des Verstärkers 3t mit einer
Referenzgrösse verglichen, um ein Steuersignal zu erhalten. Die Verstärkung des Verstärkers 31 wird dann vom Steuersignal
beeinflusst, bis das Ausgangssignal der Integrierschaltung 4i
gleich einer vorher bestimmten Referenzgrösse ist.
Das auf diese Weise am Ausgang der Integrierschaltung
erhaltene Bezugssignal wird dem nichtinvertierenden Eingang jedes der Verstärker 42 über den zugehörigen einstellbaren
Widerstand 45 zugeführt. Das Ausgangssignal jedes Verstärkers
42 ist somit von dem Unterschied zwischen dem Bezugssignal und dem entsprechenden von der Absorption abhängigen Ausgangssignal
der betreffenden Integrierschaltung 35 - ^O abhängig
und stellt daher den Betrag der selektiven Absorption in dem betreffenden Durchlassband und somit die Konzentration
an denjenigen Bestandteilen dar, die eine selektieve Absorption im Durchlassband zur Folge haben. In jedem Kanal ist
ein variabler Widerstand 46 angeordnet, um den Signalpegel für Eichzwecke einstellen zu können.
Nichtlineare Schaltungen 47, 48, 49, 50 und 51 sind
mit den Ausgängen der Verstärker 42 verbunden, die von den
409841/U7 60
PlW. 32323.
- 12 - 16.3.7'κ
24U229
Integrierschaltungen 35» 36, 37» 39 bzw. ^O gespeist werden,
und liefern je ein der Konzentration der selektiv absorbierenden
Bestandteile gerade proportionales Ausgangssignal, Das Aussangssignal des r.iit der Integrierschaltung 38 verbundenen
Verstärkers h2. i.'ird nicht in einer nicht linearen
Schaltung korrigiert, veil dieser Kanal die Konzentration von Stickstoffmonoxid misst und die Absorption bei der
maximal zu messenden Konzentration nur etwa 5/^ beträgt, was
bei der erforderlichen Genauigkeit eine genügend lineare
Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Verstärkers k2 und
der Stickstoffnonixidkonzentration liefert. Venn die Absorption
grosser als etwa 5 '^>
ist, wie dies bei den Messungen in den anderen Kanälen der Fall ist, weicht die Konzentration
die in einer exponentiollen Beziehung zu dem von der Absorption abhängigen Signal steht, in erheblichem Masse von einer
linearen Beziehung ab, wodurch eine Korrektur mittels der nicht linearen Korrektur schaltungen ^7, ^8 , 4°-, 50 und 51
erforderlich ist, wobei die letzteren Schaltungen jede geeignete Form aufweisen können, wobei z.B. Dioden oder andere
Halbleitercaaordnungen zur Verwendung kommen.
Das Ausgangssignal der Schaltung h"? ist der Summe
der Konzentrationen von Kohlendioxid und Wasserdampf gerade proportional, wobei ein Teil des Absorptionsbandes dos
Wasserdampfes das selektive Absorptionsband von Kohlendioxid bei 2,7/Um Ubei^lappt. Das Kohlendioxidband von 2,7 /um wird
auf die obenbeschriebene Weise verwendet, weil es schwächer ist,
4098 4 1/0760
PHB.32323.
- 13 - 16.3*7'*.
24U229
so dass bei den zu messenden Konzentrationen das Detektorausgangssignal
bei einer maximalen 'Konzentration nach Korrektur noch brauchbar ist, was für die starke Absorptionslinie
bei 4,3 ,um nicht der Fall wäre.
Bei dieser Ausfuhrungsform der Erfindung tritt am
Ausgang der Korrekturschaltung 51 ein Signal auf, das nahezu linear von der V/a ss er dampf konzentrat ion abhängig ist und
das über einen einstellbaren Widerstand 61 dem nichtinvertierenden
Eingang eines Verstärkers 60 zugeführt wird. Der Ausgang der Korrekturschaltung 47 ist mit dem invertierenden
Eingang des Verstärkers 60 verbunden und der Widerstand 61 wird derart eingestellt, dass das Signal am Ausgang des
Verstärkers 60, der mit einer Ausgangsklemme 62 verbunden ist, von der in der Probezelle 3 vorhandenen Wasserdampfmenge
unabhängig ist, aber eine Grosse aufweist, die nahezu linear
der Kohlendioxidkonzentration proportional ist.
Das Ausgangssignal des mit der Tntegriervorrichtung
verbundenen Verstärkers 42 und das Ausgangssignal der
Korrekturschaltung 50, von welchen Signalen die Amplituden
von dem Ausmass der Absorption in den selektiven Absorptionsbändern von Stickstoffmonoxid bzw, Stickstoffdioxid abhängig
sind, werden auf analoge Weise den invertierenden Eingängen zugehöriger Verstärker 68 bzw. 72 zugeführt. Die Widerstände
69 iin.d 73 sind derart eingestellt, dass die Ausgangssignale
der zugehörigen Verstärker 68 und 72 nahezu tmabhängig
von der Wasserdampfmenge in der Probezelle sind und
' AO9841/076 0
pirn.32323. - ib■- 16.3.7^.
nahezu linear von der Konzentration an Stickstoffmonoxid bzw.
Stickstoffdioxid abhl'n^en, welche Ausgangssignale über
Klemmen 70 bzw. 7^ zugehörigen Mess- und/oder Registrierkanälen
für diese Bestandteile zugeführt werden.
Der Ausgang der Korrekturschaltung 48 ist mit dem
invertierenden Eingang eines Verstärkers 6b verbunden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 60, das der Konzentration an.
Kohlendioxid in der Zeile 3 proportional ist, wird über einen
einstellbaren Widerstand 65 dem nichtinvertierenden Eingang
des Verstärkers 6h zugeführt. Der Widerstand 65 ist derart
eingestellt, dass das Ausgangssignal des Verstärkers 6b, dessen Ausgang mit einer Ausgangsklemme 66 zum Anschluss
an Mess- oder Registriervorrichtungen-verbunden ist, nahezu von der Kohlendioxidmenge in der Probezelle 3 unabhängig ist
und nahezu linear von der Kohlenmonoxidkonzentration abhängt. So wird eine Korrektur für die teilweise Ueberlappung des
unteren Seitenbandes des starken Kohlendioxidabsorptionsbandes bei 4,3/Lun in dem Kohlenmonoxidabsorptionsmessband
von bt6 /um erhalten.
409 8-4 1/U760
Claims (1)
- PUB„32323. - 15 - Λ 6.3.lh.24U229PATENTANSPRÜCHE:■1») Gasanalysator zur Bestimmune des Vorhandenseins und der Konzentration von Bestandteilen eines gasförmigen Mediums, der eine Quelle optischer Strahlung und optische Mittel enthält, mit deren Hilfe die von dieser Quelle herrührende optische Strahlung durch das zu analysierende gasförmige Medium hin auf einen Strahlungsdetektor gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass optische Mittel in dem Wege der optischen Strahlung angeordnet sind, die aufeinanderfolgende sich nahezu nicht überlappende schmale Strahlungsfrequenzbänder zu dem Detektor durchlassen, so dass entsprechende Detektorausgangssignale auftreten, wobei diese Strahlimgsfrequenzbänder aus einem Referenzdurchlassband, in dem nahezu keine Strahlung selektiv von einem der Bestandteile des gasförmigen Mediums absorbiert wird, und aus einer Anzahl weiterer Durchlassbänder bestehen, die in je einem selektiven Absorptionsband liegen, das für einen bestimmten Bestandteil des gasförmigen Mediums charakteristisch ist.2, Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Signalverarbeitungsmittel vorgesehen sind, unter denen Mittel zur Speicherung des Detektorausgangssignals, das dem Referenzdurchlassband entspricht, und Mittel zum Subtrahieren des jedem der weiteren Durchlassbänder entsprechenden Detektorausgangssignals von dem zuerst genannten Signal, damit entsprechende von der Atasorption abhängige Ausgangssignale erhalten werden, die die relative Absorption der in jedemA 0 9 8 A 1 / U 7 6 0PUB.32323. - 16 - 16.3.7^.24U229dieser Durchlassbünder liegenden Strahlung darstellen, v;obei ein erstes dieser weiteren DurchlassbKnder, das in einem selektiven Absorptionsband liegt, das für einen ersten Bestandteil des gasförmigen Mediums charakteristisch ist, auch in einem überlappenden Gebiet eines selektiven Absorptxonsbandes eines zweiten Bestandteiles des gasförmigen Mediums liegt, während ein zweites der weiteren Durchlassbänder in einem Teil eines selektiven Absorptxonsbandes des zweiten Bestandteiles liegt, das die selektiven Absorptxonsbänder aller anderer Bestandteile des gasförmigen Mediums nahezu nicht überlappt, vtihrend weitere Mittel dazu dienen, einen vorher bestimmten Teil des von der Absorption abhängigen Ausgangssignais das die relative Absorption in dem zweiten der weiteren Durchlassbänder darstellt, von dem von der Absorption abhängigen Ausgangssignal, das die relative Absorption in dem ersten der weiteren Durchlassbänder darstellt, zu subtrahieren, so dass ein korrigiertes Ausgangssignal erhalten wird, das die Konzentration nahezu nur des ersten Bestandteiles des gasförmigen Mediums darstellt,3. Gasanalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes der weiteren Diirchlassbänder in einem selektiven Absorptionsband liegt, das für einen dritten Bestandteil des gasförmigen Mediums charakteristisch ist und auch in einem überlappenden Gebiet eines Absorptxonsbandes des ersten Bestandteiles des gasförmigen Mediums liegt, während eine Schaltung vorgesehen ist, mit deren Kufe ein4Q9841/U7 60PUB. 32.323.■- Vt - 16.3.7-'Uvorher bestimmter Teil des korrigierten Ausgangssignals, das die Konzentration des ersten Bestandteiles daz-stellt, von dem von der Absorption abhängigen Ausgangssignal subtrahiert wird, das die relative Absorption von Strahlung in dem dritten der Aireiteren Durchlassbänder darstellt, wodurch ein korrigiertes Ausgangssignal erhalten wird, das die Konzentrationnahezu nur des dritten Bestandteiles des gasförmigen Mediums darstellt,4, Gasanalysator nach Anspruch 1, 2 oder 3t dadux-ch gekennzeichnet, dass das optische Filter aus einer durchsichtigen Scheibe besteht, die sich um ihren Mittelpunkt drehen kann und auf deren Oberfläche ein aus einer Anzahl Schichten bestehendes Interferenzfilter angebracht ist, das ein schmales .Prequenzdurchlassband aufweist, dessen mittlere Frequenz in radialer Richtung nahezu konstant ist, aber sich über die Scheibe in der Drehrichtung nahezu linear ändert, 5· Gasanalysator nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Filter eine aus Segmenten bestehende Maske angebracht ist, so dass während der Drehung des Filters nur in dem Referenzdurchlassband und den weiteren Durchlassbändern vorhandene Strahlung durchgelassen wird und durch Zeitmulti— plexgatterwirkung Detektorausgangssignale geliefert v/erden, die vorher bestimmten aufeinanderfolgenden schmalen Frequenzbändern entsprechen,6» Gasanalysator nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass in der Maske Signalunterdrückungssegmente vorhanden sind," 409841/0760PHB.32323. - IS - 16.3.7.^wodurch ein Schvarzpogclsignal in einer Schaltung zur Verstärkung des Detektorausgangssignals auftritt, 7. Vorrichtung zum Analysieren von Bestandteilen der Auspuffgase eines Innenverbrennungsmotors, die einen Gas- analysator nach einen oder mehreren der vorstehenden Ansprüche enthält.409 8 41/0 7/SiLeerseite
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1535073A GB1470381A (en) | 1973-03-30 | 1973-03-30 | Absorption measurement apparatus for analysing internal com bustion engine exhaust gas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2414229A1 true DE2414229A1 (de) | 1974-10-10 |
Family
ID=10057587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2414229A Pending DE2414229A1 (de) | 1973-03-30 | 1974-03-25 | Vorrichtung zum analysieren gasfoermiger gemische |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5030580A (de) |
| CA (1) | CA1000070A (de) |
| DE (1) | DE2414229A1 (de) |
| FR (1) | FR2223691B1 (de) |
| GB (1) | GB1470381A (de) |
| IT (1) | IT1011642B (de) |
| NL (1) | NL7404028A (de) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4480191A (en) * | 1982-09-27 | 1984-10-30 | Sun Electric Corporation | Automatic gain control for an infrared source of an automotive emissions analyzer |
| AT379452B (de) * | 1983-04-21 | 1986-01-10 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Verfahren zur bestimmung der massen von absorbierenden anteilen einer probe und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| US4549080A (en) * | 1983-06-17 | 1985-10-22 | Infrared Industries, Inc. | Double-pass flue gas analyzer |
| FI75675C (fi) * | 1984-03-23 | 1988-07-11 | Saehkoeliikkeiden Oy | Foerfarande foer bestaemning av kolvaetehalter i vaetskor innehaollande dessa. |
| DE3588055T2 (de) * | 1984-11-13 | 1996-02-15 | Shields Instr Ltd | Infrarot-spektrophotometrisches Verfahren. |
| AT391208B (de) * | 1985-12-09 | 1990-09-10 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Verfahren zur quantitativen messung von kohlenwasserstoffen |
| US4958076A (en) * | 1989-02-10 | 1990-09-18 | Gas Research Institute | Selective natural gas detecting apparatus |
| US4996431A (en) * | 1989-02-10 | 1991-02-26 | Gas Research Institute | Selective gas detecting apparatus |
| US5055690A (en) * | 1989-02-10 | 1991-10-08 | Gas Research Institute | Method of eliminating water vapor interference in detecting gases |
| JPH02144277U (de) * | 1989-04-28 | 1990-12-06 | ||
| JP3228080B2 (ja) * | 1995-08-07 | 2001-11-12 | 富士電機株式会社 | 多重反射形試料セル |
| GB9616809D0 (en) * | 1996-08-10 | 1996-09-25 | Eev Ltd | Gas monitors |
| US20090213381A1 (en) * | 2008-02-21 | 2009-08-27 | Dirk Appel | Analyzer system and optical filtering |
| CN102621106A (zh) * | 2012-03-27 | 2012-08-01 | 北京智威宇讯科技有限公司 | 多倍光程反射腔体 |
| WO2014150447A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Grove Instruments Inc. | Multiplexing and non-multiplexing noninvasive analyte concentration measurement system and methods |
| JP7289272B2 (ja) * | 2019-11-27 | 2023-06-09 | ポリマー キャラクタライゼーション，エセ．アー． | 試料中の成分吸光度を測定するための赤外線検出器および方法 |
| WO2023120231A1 (ja) * | 2021-12-20 | 2023-06-29 | 株式会社堀場製作所 | 分析装置、及び、分析方法 |
-
1973
- 1973-03-30 GB GB1535073A patent/GB1470381A/en not_active Expired
-
1974
- 1974-03-25 DE DE2414229A patent/DE2414229A1/de active Pending
- 1974-03-26 NL NL7404028A patent/NL7404028A/xx unknown
- 1974-03-27 IT IT67982/74A patent/IT1011642B/it active
- 1974-03-29 CA CA196,397A patent/CA1000070A/en not_active Expired
- 1974-03-29 FR FR7411399A patent/FR2223691B1/fr not_active Expired
- 1974-03-30 JP JP49035197A patent/JPS5030580A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5030580A (de) | 1975-03-26 |
| GB1470381A (en) | 1977-04-14 |
| FR2223691B1 (de) | 1977-10-21 |
| CA1000070A (en) | 1976-11-23 |
| IT1011642B (it) | 1977-02-10 |
| NL7404028A (de) | 1974-10-02 |
| FR2223691A1 (de) | 1974-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2414229A1 (de) | Vorrichtung zum analysieren gasfoermiger gemische | |
| DE3650600T2 (de) | Digitale analysevorrichtung für anästhetische mittel | |
| DE2365605C3 (de) | Spektralphotometer | |
| DE102004028433B4 (de) | IR-Sensor, insbesondere CO2-Sensor | |
| DE2737090C2 (de) | Temperaturstrahlungsdetektor zur Flammenüberwachung | |
| DE2433980C2 (de) | Fluoreszenz-Analysator | |
| DE2364775B2 (de) | Gasanalysator | |
| DE2727976A1 (de) | Verfahren zum bestimmen des partialdruckes und der konzentration eines gases und schaltungsanordnung zum durchfuehren des verfahrens | |
| EP2834607A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur schnellen aufnahme eines absorptionssprektrums eines fluids | |
| DE2007307A1 (de) | Apparat zur Messung der Konzentration von gasförmigem Alkohol | |
| DE1946211B2 (de) | Verfahren zum Eichen eines nach dem Einstrahlprinzip arbeitenden nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysators und verfahrensgemäß eichbarer nichtdispersiver Einstrahl-Infrarot Gasanalysator | |
| EP2287591A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von NO2 in Gasgemischen | |
| DE3240559C2 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Masse von Aerosolteilchen in gasförmigen Proben sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE3524368A1 (de) | Infrarot-gasanalysator mit kalibriereinrichtung | |
| DE2511771A1 (de) | Beschreibung einer anordnung zum bestimmen des blutalkoholgehaltes ueber die messung der alkoholkonzentration in alveolarer atemluft | |
| DE69315015T2 (de) | Spektrophotometrische Methode und Spektrophotometer zur Druchführung der Methode | |
| DE1206626B (de) | Geraet zum Nachweis von im Infrarot absorbierenden Gaskomponenten in der Atmosphaere nach dem Einstrahlprinzip | |
| DE3242784A1 (de) | Vorrichtung zum optischen abtasten eines scheibenfoermigen aufzeichnungstraegers | |
| DE2640442C3 (de) | Vorrichtung zur Ermittlung von extremen Dichtewerten | |
| DE3512861A1 (de) | Vorrichtung zur kontinuierlichen messung der konzentration eines gases | |
| DE2557508A1 (de) | Fahrzeugabgasanalysiersystem | |
| DE2927156A1 (de) | Vorrichtung zum messen der sauerstoffkonzentration | |
| DE3307133C2 (de) | Infrarotemissions-Gasanalysator | |
| DE3426472C2 (de) | Nichtdispersiver Infrarot-Analysator zur Gas- oder Flüssigkeitsanalyse | |
| DE4030960A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur simultanen bestimmung der konzentrationen von molekuelverbindungen in gasen und fluessigkeiten |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| OHN | Withdrawal |