DE2211835C3 - Verfahren und Vorrichtung zur gleichzeitigen Analyse verschiedener Bestandteile eines Gases - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur gleichzeitigen Analyse verschiedener Bestandteile eines GasesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die gleichzeitige Analyse verschiedener Bestandteile eines Gases durch Lichtabsorption,
insbesondere mit Infrarotlicht.
Die Analyse von Gasen durch nicht zerstreuende Infrarotabsorption ist bekannt. Die meisten Geräte
verwenden zwei Strahlenbündel, von denen das eine durch das zu analysierende Gas und das andere
durch ein Bezugsgas, im allgemeinen Stickstoff, geschickt wird. Ein Interferenzfilter, dessen Durchlaßbereich
dem Absorptionsbereich des quantitativ zu bestimmenden Bestandteils des Gases entspricht, ist
vor einem Detektor angeordnet, auf welchen ein Modulator abwechselnd das Strahlenbündel schickt,
welches das zu analysierende Gas oder das Bezugsgas durchlaufen hat. Ein derartiger Analysator weist
verschiedene Nachteile auf, insbesondere den, daß ein solches Gerät auf ein bestimmtes, zu analysierendes
Gas zugeschnitten ist.
In der britischen Patentschrift 1 215 311 wird ein
Analysegerät beschrieben, das mit einem einzigen Lichtstrahl arbeitet. Nach dem Passieren der Probe
wird der Lichtstrahl zerhackt und abwechselnd mittels einer Einrichtung zur Auswahl bestimmter Wellenbereiche
ein Lichtstrahl mit Wellenlängen im starken bzw. schwachen Absorptionsbereich der Probe
auf den Detektor gelenkt; als solche Einrichtungen zur Auswahl bestimmter Wellenbereiche werden Beugungsgitter
oder Interferenzfilter genanni. Bei der Analyse mehrerer Bestandteile eines Gases müssen
diese Einrichtungen jeweils ausgewechselt und durch solche ersetzt werden, welche an die unterschiedlichen
Absorptionsbereiche angepaßt sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Analyse mehrerer
Bestandteile eines Gases durch nicht zerstreuende Lichtabsorption, insbesondere von Infrarotlicht, zu
crhaffen, welche mit einfachen Mitteln die quantita-
fat Bestimmung mehrerer Bestandteile gestatten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur gleichzeitigen Analyse verschiedener Bestandteile eines Gases
fnHand der Absorption von in das Gas eingestrahl- «m Licht ist dadurch gekennzeichnet, daß das eingestrahlte
Licht einer der Anzahl von nachzuweisenden ^komponenten entsprechenden Anzahl von aufeinanderfolgenden
Interferenzfilterungen unterworfen wird, bei denen jeweils ein im Absorptionsbereich
eines nachzuweisenden Gasbestandteils liegender Anteil des eingestrahlten Lichts nach Durchlaufen
jeweils einer bestimmten optischen Weglänge im (3as aus dem Gas herausgefiltert und der jeweilige
Rest des eingestrahlten Lichts unter einer von der jewelligen Austrittsrichtung des herausgefilterten Anteils
abweichenden Richtung in das Gas zurückreflekfiert
und der nächsten Interferenzfilteru«,g zugeführt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die jeweiligen
Richtungen des bei den aufeinanderfolgenden Interferenzfilterungen in das Gas zurückreflektierten
Lichts derart gewählt, daß sich ein zickzackförmiger oder in Gestalt eines Vielecks verlaufender Lichtweg
ergibt, dessen einzelne Abschnitte in verschiedenen Ebenen liegen können.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die von dem jeweils herausgefilterten, zum Nachweis eines bestimmten
Gasbestandteils dienenden Anteil des eingestrahlten Lichts im Gas durchlaufene optische
Weglänge umgekehrt proportional zum Absorptionsvermögen des Gases im Spektralbereich des. herausgefilterten
Anteils.
Noch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer, mit keiner der Absorptionsbanden
der nachzuweisenden Gasbestandteile zusammenfallender Spektralbereich des eingestrahlten
Lichts zu Vergleichszwecken mit den übrigen herausgefilterten Anteilen von dem eingestrahlten Licht abgezweigt
wird.
Die Erfindung betrifft ferner einen Gasanalysator zur Durchführung des obigen Verfahrens und der bevorzugten
Ausführungsformen; diese Vorrichtung mit einer Austrittsfenster aufweisenden Gasanalysezelle
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Austrittsfenster mindestens gleich der Anzahl der
nachzuweisenden Gaskomponenten ist, daß üie Austrittsfenster aus Interferenzfiltern bestehen, deren
Durchlaßbereiche jeweils den Absorptionsbanden der einzelnen nachzuweisenden Gaskomponenten
entsprechen und die derart angeordnet sind, daß das nicht durchgelassene Licht unter einem mit der Einfallsrichtung
gebildeten, von 90° verschiedenen Winkel zu dem nächsten Interferenzfilter in das Gas
zurückreflektiert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Interferenzfilter
derart angeordnet, daß sich ein zickzackförmiger oder in Gestalt eines Vielecks verlaufender Lichtweg
ergibt, dessen einzelne Abschnitte in verschiedenen Ebenen liegen können.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Interferenzfilter
derart angeordnet, daß die optische Weglänge für den jeweiligen, von einem Interferenzfilter
herausgefilterten Spektralbereich des eingestrahlten Lichts umgekehrt proportional zum Absorptionsvermögen
des Gases für diesen Spektralbereich ist.
An der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein weiteres Austrittsfenster ohne Wellenlängenselektivität
vorgesehen sein.
Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ableitung eines Bezugssignals ein weit"'es
Interferenzfilter vorgesehen sein, dessen Durchlaßbereich von den Durchlaßbereichen der übrigen Interferenzfilter
verschieden ist und mit keiner der Absorptionsbanden des zu analysierenden Gases zusammenfällt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungslorm der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Interferenzfilter
durch durchsichtige Fenster von dem zu analysierenden Gas in der Analysezelle getrennt
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Prinzipschema eines Analysator mit
Einfachbündel und drei Interferenzfiltern zur quantitativen Bestimmung von drei Bestandteilen des zu
analysierenden Gases,
F i g. 2 in vereinfachter Form die Lage der Durcnlaßbereiche der Filter (welche zur größeren Klarheit
breiter als in Wirklichkeit dargestellt sind),
Fig 3 und 4 Prinzipschema zur Veranschaulichung eines konvexen Weges bzw. eines Zickzackweges
zur Verlängerung des Durchlaufs des Lichts in dem Behälter,
F i g 5 in gleicher Darstellung wie F1 g. 1 einen
Analysator mit Pseudodoppelbündel zur quantitativen Bestimmung von zwei Bestandteilen des zu analysierenden
Gases.
Der schematisch in Fig. 1 dargestellte Analysator besitzt einen U-förmigen Behälter. Das Ende des
einen Schenkels 10 des Behälters ist durch ein fur die
Infrarotstrahlung durchsichtiges Fenster, z.B. aus Kaiziumfluorid, verschlossen. Eine z. B. durch eine
Glühlampe gebildete Infrarotlichtquelle 12 liefert ein Lichtbündel, welches ein Konkavspiegel 13 in ein
paralleles Bündel umwandelt, welches in den Benalter
durch das Fenster 11 eintritt. Das so gebildete einfallende Lichtbündel trifft unter einem Einfallwinkel
welcher bei der dargestellten Ausführungsform 45" beträgt, auf ein Interferenzfilter 14. Dieses Filter
ist so vorgesehen, daß es auf einen Detektor die Lichtenergie überträgt, welche in einem Durchlattbereich
enthalten ist, welcher dem Absorptionsbereich eines quantitativ zu bestimmenden Bestandteils des
in dem Behälter befindlichen Gases entspricht, bs ist
zu berücksichtigen, daß der Durchlaßbereich des Hlters von dem Einfallwinkel abhängt, unter welchem
er das Bündel empfängt. Beim Übergang von einem normalen Einfallwinkel zu einem schragen Einfallwinkel
verschiebt sich offensichtlich das Spektrum im ganzen zu kürzeren Wellenlängen.
Das Filter 14 arbeitet wie ein fast vollkommener Spiegel für die beiderseits seines Durchlaßbereichs
liegenden Wellenlängen. Das von dem Filter 14 reflektierte Bündel 15 folgt dem Boden 16 des Behalters,
wofür natürlich die Lage des Filters entsprechend gewählt ist. Dieses reflektierte Bündel fallt aut
ein zweites Interferenzfilter 17, dessen Durchlaßbereich von dem des ersten verschieden und so gewählt
ist daß er dem Absorptionsbereich eines anderen quantitativ zu bestimmenden Bestandteils entspricht.
Selbstverständlich setzt diese Anordnung voraus, daI5
5 6
sich die Absorptionsbereiche der verschiedenen zu einem einzigen Strömungskreis für das Gas und
bestimmenden Bestandteile nicht vollständig über- einem Behältervolumen erreicht, welches praktisch
lappen. Bei einer teilweisen Überlappung haben die der kleinste mögliche Wert ist, was die Ansprechzeit
entsprechenden Filter Durchlaßbereiche, welche im auf die Veränderungen der Zusammensetzung des
wesentlichen in den nicht gemeinsamen Abschnitten 5 Gases verringert und gestattet, den Apparat gleichder
Absorptionsbereiche liegen. zeitig für alle zu bestimmenden Bestandteile des Ga-
Das zweite Filter 17 wirft ebenfalls die nicht über- ses zu tarieren. Man würde nicht den gleichen Vortragene
Energie in Form eines Bündels 18 längs des teil mit einem Apparat mit mehreren Behältern verzweiten
Schenkels 19 des Behälters zurück. Dieses schiedener Längen erhalten, ganz gleich, ob diese geBündel
fällt auf ein letztes Filter 20, welches bei der io trennt sind (da dann Ventile für den Wechsel des
Ausführungsform der F i g. 1 einem weiteren Be- Gasumlaufs beim Übergang der Analyse eines Bestandteil
entspricht. Das austretende Licht wird hier- Standteils zu der eines anderen erforderlich sind),
auf gegebenenfalls dem Detektor zugeführt, wie dies oder ob sie zusammenhängen (wobei dann das aufgeweiter
unten erläutert ist. wandte Volumen sehr erheblich ist und die Umschal-
Der Behälter ist in der üblichen Weise mit einer 15 lung die Hinzufügung erheblicher Bauteile erfordert),
öffnung 21 für die Zufuhr des zu analysierenden Ga- Beispielshalber sei angegeben, daß ein Analysator
ses und einer Austrittsöffnung 22 versehen, so daß der obigen Art ausgeführt wurde, um den Gehalt der
ein Umlauf dieses Gases hergestellt werden kann. Auspuffgase von Kraftfahrzeugen an Kohlensäure-
Das durch das Filter 20 austretende Lichtbündel gas, Kohlenoxyd und Stickstoffoxyden zu übervvawird
auf den Detektor 23 durch ein schematisch in 20 chen. Die allgemeine Anordnung ist in F i g. 3 dargc-Form
von drei festen Planspiegeln 24, 25 und 26 und stellt, in welcher die Teile der Fig. 1 entsprechenden
eines beweglichen Spiegels 27 dargestelltes optisches Teile die gleichen Bezugszeichen tragen. Die aufein-System
geschickt, wenn der letztere Spiegel die in anderfolgenden, von dem Lichtbündel angetroffenen
Fig. 1 strichpunktiert dargestellte Stellung einnimmt. Filter entsprechen dem Absorptionsbereich des CO2
Die Spiegel 24. 25 und 27 sowie ein zweiter be- 25 bzw. des CO bzw. der Stickstoffoxyde. Diese Durchweglicher
Spiegel 28 bilden einen Lichtverteiler, wel- laßbereiche sind schematisch in Fig. 2 dargestellt,
eher gestattet, auf den Detektor 23 nach Reflexion Das erste Interferenzfilter (14 in F i £. 3) hat einen
und Fokussierung durch einen Konkavspiegel 29 ent- auf 4,33 Mikron zentrierten Durchlaßbereich mit
weder das durch das Filter 14 austretende Lichtbün- einer Breite von etwa 0,05 Mikron (außerhalb weldel
oder das durch das Filter 17 austretende Licht- 3" chem der Übertragungskoeffizient kleiner als 1 ° 0
bündel oder das durch das Filter 20 austretende ist). Dieses Filter entspricht dem Absorptionsbereich
Lichtbündel zu schicken. Wenn die Spiegel die in des Kohlensäuregases bei 4,30 Mikron. Da die Aus-Fig.
1 dargestellte Stellung einnehmen, wird das von puffgase 8 bis 150/oC02 enthalten, weiches viel in
dem Filter 14 übertragene Licht dem Detektor 23 zu- diesem Bereich,absorbiert, hat der erste Arm des Begeführt.
Wenn der Spiegel 27 in seine untere strich- 35 hälters (10 in Fig.3) eine Länge von 2,5cm erhal
punktiert angegebene Stellung gebracht wird, wird ten. Es ist ein Absorptionsweg von 21 cm vor dem
das durch das Filter 20 austretende und zunächst von zweiten Filter vorgesehen, welches einen auf 4.55
den Planspiegeln 24,25 und 26 reflektierte Licht dem Mikron zentrierten Durchlaßbercich von 0,12 Mi-Detektor
23 zugeführt. Wenn sich schließlich die bei- krön hat, was zu einer Länge des Bodens 16 von
den Spiegel 27 und 28 in den strichpunktiert darge- 40 17,5 cm führt, welche für einen bis zu 10% gehenstellten
Stellungen befinden, gelangt das durch das den CO-Gehalt geeignet ist. Schließlich hat das dem
Filter 17 übertragene Bündel zu dem Detektor. Da Durchlaßbereich für die Stickstoffoxyde entsprcder
Detektor 23 nicht selektiv ist, kann er eine belie- chende Filter 20 eine auf 5.33 Mikron zentrierte
bige Bauart haben. Er kann ein pneumatischer De- Breite von 0.2 Mikron. Es ist eine optische Weglänge
tektor (Golay-Zelle) sein. Es werden jedoch zweck- 45 von 41 cm vor dem Austritt durch dieses Filter vormäßig
Detektoren mit Photodioden, Phototransisio- gesehen, was den günstigsten Wert für einen Gehalt
ren, lichtempfindlichen Widerständen oder auch mit von größenordnungsmäßig V1O(mo darstellt. Infolgceinem
zusammengesetzten Halbleiter, sogenannte dessen hat der dritte Abschnitt 19 des Behälters
pyroelektrische Detektoren, benutzt. eine Länge von 19 cm erhalten. Damit das Restlicht
In den Weg, welchem die drei Bündel vor der Fo- 50 in dem Behälter nicht zurückgehalten wird, ist das
kussierung auf den Detektor 23 folgen, ist ein Licht- Filter 20 der Fig. 3 mit einem schrägen Einfallwinmodulator
30 eingeschaltet, welcher durch eine mit kel eingebaut und schickt das nicht übertragene
einer öffnung 31 versehene rotierende Scheibe gebil- Licht zu einem nicht selektiven Austrittsfenster 32.
det wird. Das Vorhandensein dieses Modulators er- Die Anordnung der Filter der F i g. 3 kann als ein
möglicht die weitgehende Unabhängigkeit von dem 55 konvexes Vieleck angesehen werden. Sie führt dazu,
kontinuierlichen Raumlicht durch Zuordnung des die Filter unter verhältnismäßig starken Einfallwin-Detektors
23 zu einer synchronen Detektorkette, kein arbeiten zu lassen. Man kann die Vorteile des
welche eine bekannte Bauart haben kann. Verfahrens und des Geräts unter Verringerung des
Aus der obigen Beschreibung geht ein wesentlicher Wertes der Einfallwinkel beibehalten, wenn man die
Vorteil des Verfahrens und des Geräts hervor. Man 60 Filter so anordnet, daß dem Lichtbündel ein Zickkann
die Länge des von dem aus jedem Filter austre- zackweg gegeben wird. Eine derartige Anordnung ist
tenden Licht durchlaufenen Weges der Absorption in Fig.4 dargestellt, in welcher die Teilen der
des Gases für den entsprechenden Wellenlängenbe- Fig.3 entsprechenden Teile wiederum die gleichen
reich anpassen. Genauer ausgedrückt, man kann dem Bezugszeichen tragen. Selbstverständlich brauchen
Lichtbündel vor seinem Austritt durch ein Filter 65 nicht alle Schenkel notwendigerweise in ein und dereinen
optischen Weg erteilen, welcher zu der Ab- selben Ebene zu liegen.
sorption des entsprechenden Bestandteils des Gases Zu der in Fig. 1, 3 und 4 dargestellten Vorrich-
umgekehrt proportional ist. Dieser Vorteil wird mit tung kann natürlich ein zusätzliches Filter hinzuee-
fügt werden, ζ. B. zur quantitativen Bestimmung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in Auspuffgasen,
zusätzlich zur Bestimmung des Kohlensäurcgehaltcs, des Kohlenoxyds und der Stickstoffoxyde.
Die Vorrichtungen der F i g. 1, 3 und 4 sind al:*
mit einem einfachen Bündel arbeitend anzusehen. Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung kann jedoch
so betrachtet werden, daß sie künstlich ein Arbeiten mit Doppelbündel verwirklicht. In Fi g. 5, in welcher
die bereits dargestellten Teilen entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen mit dem Index α tragen,
findet man einen U-förmigen Behälter und zwei Interferenzfilter 14a und 17(i wieder, deren Übertragungsbereiche
den Bereichen von zwei quantitativ zu bestimmenden Bestandteilen des in dem Behälter befindlichen
Gases entsprechen. Das durch das Filter 14 α übertragene Bündel wird auf den Detektor 23 a
durch zwei feste Planspiegel 34 und 35 und einen Konkavspiegel zur Fokussierung 29 α geschickt, solange
das Bündel nicht abgeblendet ist. Diese Abblendung erfolgt, wenn ein Planspiegel 36 aus der in
F i g. 5 dargestellten unteren Stellung in eine obere (strichpunktierte) Stellung kommt, in welcher er auf
den Detektor über den Konkavspiegel 29 α das durch das Interferenzfilter 17 α gegangene Bündel schickt.
Bei der Ausführungsform der F i g. 5 wird das Austrittsfenster 20 α durch ein Interferenzfilter gebildet,
dessen Durchlaßbereich in der Nähe der Bereiche der Filter 14 a und 17« liegt, aber keinem
kräftigen Absorptionsbereich eines Bestandteils des zu analysierenden Gases entspricht. Ein Konkavspiegel
37 konzentriert auf den Detektor 23 α das durch das Fenster 20 a austretende Bündel. Die an den
Spiegeln 29 α und 37 ankommenden Bündel werden abwechselnd durch einen von einem Motor 38 angetriebencn
Modulator 30 a abgedeckt. Das von dem (z. B. mit einem lichtempfindlichen Widerstand versehenen)
Detektor 23« gelieferte elektrische Signal wird an einen Synchrondetektor 39 angelegt, welchem
der Motor 38 ein Bezugssignal liefert. Dieser Detektor steuert einen in F i g. 5 in Form eines absorbierenden
Keils dargestellten Abschwächer 40, bis sich die von dem Detektor empfangenen, von dem
Spiegel 29 a und dem Spiegel 37 kommenden Intensitäten das Gleichgewicht halten. Im Gleichgewichtszustand
ergibt die Verschiebung, welche dem Abschwächer 40 aus seiner zurückgezogenen Stellung
erteilt wurde, eine Angabe über die Absorption des Bündels durch einen der Bestandteile. In Fig. 5 sind
zwei absorbierende Keile dargestellt, welche je einem der Filter 14« und 17 a entsprechen. Ein Umschalter
41 leitet das von dem Synchrondetektor 39 kommende Steuersignal zu dem Mechanismus zur Inbetriebnahme
des einen oder des anderen Abschwächers.
Das Schema der F i g. 5 ist zwar etwas verwickelter als das der F i g. 1. 3 und 4, es bietet jedoch den Vorteil,
von den Lichtstärkeschwankungen der Lichtquelle 12 a unabhängig zu sein und die Wirkungen
der Wirbel in dem Behälter äußerst klein zu machen. Das Schema kann durch Fortfall der Abschwächer
vereinfacht werden, indem das von dem Synchrondetektor 39 gelieferte Abweichungssignal nach Verstärkung
angezeigt wird.
Bei allen obigen Ausführungsformen bilden die Filter die Austrittsfenster des Behälters. Wenn ein
Bestandteil des in dem Behälter befindiichen Gases eine Ätzwirkung hat, so daß die Gefahr eines Angriffs
des Filters besteht, kann dieses natürlich von dem Behälter durch eine durchsichtige Lamelle getrennt
werden, welche jedoch zweckmäßig so angeordnet ist, daß sie das Licht unter einem normalen Einfallwinkel
empfängt, um die Reflexionen weitgehend zu verkleinern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen S09 607/219
Claims (10)
1. Verfahren zur gleichzeitigen Analyse verschiedener Bestandteile eines Gases an Hand der
Absorption von in das Gas eingestrahltem Licht, dadurch gekennzeichnet, daß das eingestrahlte
Licht einer der Anzahl von nachzuweisenden Gaskomponenten entsprechenden Anzahl von aufeinanderfolgenden Interferenzfilterungen
unterworfen wird, bei denen jeweils ein im Absorptionsbereich
eines nachzuweisenden Gasbestandteils liegender Anteil des eingestrahlten Lichts nach Durchlaufen jeweils einer bestimmten
optischen Weglänge im Gas aus dem Gas herausgefiltert und der jeweilige Rest des eingestrahlten
Lichts unter einer von der jeweiligen Austrittsrichtung des herausgefilterten Anteils
abweichenden Richtung in das Gas zurückreflektiert und der nächsten Interferenzfilterung zugeführt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Richtungen des
bei den aufeinanderfolgenden Interferenzfilterungen in das Gas zurückreflektierten Lichts derart
gewählt werden, daß sich ein zickzackförmiger oder in Gestalt eines Vielecks verlaufender Lichtweg
ergibt, dessen einzelne Abschnitte in verschiedenen Ebenen liegen können.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem jeweils herausgefilterten,
zum Nachweis eines bestimmten Gasbestandteils dienenden Anteil des eingestrahlten
Lichts im Gas durchlaufene optische Weglänge umgekehrt proportional zum Absorptionsvermögen
des Gases im Spektralbereich des herausgefilterten Anteils ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer, mit
keiner der Absorptionsbanden der nachzuweisenden Gasbestandteile zusammenfallender Spektralbereich
des eingestrahlten Lichts zu Vergleichszwecken mit den übrigen herausgefilterten Anteilen
von dem eingestrahlten Licht abgezweigt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Austrittsfenster
aufweisenden Gasanalysezelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Austrittsfenster (14,
17, 20; 14 a, 17 a) mindestens gleich der Anzahl der nachzuweisenden Gaskomponenten ist, daß
die Austrittsfenster (14, 17, 20; 14 a, 17 a) aus Interferenzfiltern bestehen, deren Durchlaßbereiche
jeweils den Absorptionsbanden der einzelnen nachzuweisenden Gaskomponenten entsprechen
und die dera;t angeordnet sind, daß das nicht durchgelassene Licht unter einem mit der
Einfallsrichtung gebildeten, von 90° verschiedenen Winkel zu dem nächsten Interferenzfilter in
das Gas zurückreflektiert wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzfilter (14, 17,
20; 14 a, 17 a) derart angeordnet sind, daß sich ein zickzackförmiger oder in Gestalt eines Vielecks
verlaufender Lichtweg ergibt, dessen einzelne Abschnitte in verschiedenen Ebenen liegen
können.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, da-
durch gekennzeichnet, daß die Interferenzfilter (14, 17, 20; 14α, Πα) derart angeordnet sind,
daß die optische Weglänge für den jeweiligen, von einem Interferenzfilter herausgefilterten
Spektralbereich des eingestrahlten Lichts umgekehrt proportional zum Absorptionsvermögen
des Gases für diesen Spektralbereich ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Austrittsfenster
ohne Wellenlängenselektivität vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung eines, Bezugssignals ein weiteres Interferenzfilter (20 a) vorgesehen
ist, dessen Durchlaßbereich von den Durchlaßbereichen der übrigen Interferenzfilter
(14, 17, 20; 14 a, 17 a) verschieden ist und mit keiner der Absorptionsbanden des zu analysierenden
Gases zusammenfällt.
10. Vorrichtung nach einem der Anspruches bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzfilter
(14, 17, 20; 14 a, 17 a, 20 a) durch durchsichtige Fenster von dem Gas in der Analysezelle
getrennt sind.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3736673A1 (de) * | 1987-10-29 | 1989-05-11 | Fraunhofer Ges Forschung | Infrarot-analysengeraet |
DE4214840A1 (de) * | 1992-05-05 | 1993-11-11 | Draegerwerk Ag | Vorrichtung zur gleichzeitigen Analyse verschiedener Bestandteile eines Fluids |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4152073A (en) * | 1977-06-22 | 1979-05-01 | Westvaco Corporation | Liquid and gas chlorine dioxide photometer |
DE2805972C3 (de) * | 1978-02-13 | 1987-05-07 | Werner Prof. Dr.-Ing. Waterloo Ontario Adrian | Vorrichtung zum Messen der Konzentration eines Gases |
US4799794A (en) * | 1987-09-29 | 1989-01-24 | Myantt Roy L | Interior reflective chamber embodying an ordering principal for color reflectors therein |
DE3809160A1 (de) * | 1988-03-18 | 1989-09-28 | Leybold Ag | Infrarot-strahlungsquelle, insbesondere fuer ein mehrkanaliges gasanalysegeraet |
DE4010004A1 (de) * | 1990-03-26 | 1991-10-02 | Technomed Elektromed App | Verfahren zur messung der konzentration von gasen |
US5886784A (en) * | 1993-09-08 | 1999-03-23 | Leica Lasertechink Gmbh | Device for the selection and detection of at least two spectral regions in a beam of light |
US5521703A (en) * | 1994-10-17 | 1996-05-28 | Albion Instruments, Inc. | Diode laser pumped Raman gas analysis system with reflective hollow tube gas cell |
DE19742053C1 (de) * | 1997-09-24 | 1999-01-28 | Draeger Sicherheitstech Gmbh | Infrarotmeßanordnung mit erweitertem Meßbereich |
US6201245B1 (en) * | 1998-06-18 | 2001-03-13 | Robert J. Schrader | Infrared, multiple gas analyzer and methods for gas analysis |
DE10058469C1 (de) * | 2000-11-24 | 2002-05-02 | Draeger Safety Ag & Co Kgaa | Optischer Gassensor |
DE102004044145B3 (de) * | 2004-09-13 | 2006-04-13 | Robert Bosch Gmbh | Reflektormodul für einen photometrischen Gassensor |
US7664607B2 (en) | 2005-10-04 | 2010-02-16 | Teledyne Technologies Incorporated | Pre-calibrated gas sensor |
GB0909662D0 (en) * | 2009-06-04 | 2009-07-22 | Cambridge Consultants | Device and method for determining the composition of a mixture of fluids |
US11162893B2 (en) | 2009-06-04 | 2021-11-02 | Pietro Fiorentini S.P.A. | Device and method for determining the composition of a mixture of fluids |
GB201000756D0 (en) | 2010-01-18 | 2010-03-03 | Gas Sensing Solutions Ltd | Gas sensor with radiation guide |
DE102016108544B4 (de) | 2016-05-09 | 2025-01-09 | Lnfrasolid Gmbh | Messeinrichtung und Verfahren zur Erfassung unterschiedlicher Gase und Gaskonzentrationen |
CN109416320A (zh) * | 2016-05-09 | 2019-03-01 | 英弗勒索利得有限责任公司 | 用于感测不同气体和气体浓度的测量装置和方法 |
Family Cites Families (2)
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US2941444A (en) * | 1955-08-08 | 1960-06-21 | Gen Mills Inc | Absorption spectrometry apparatus |
GB1114193A (en) * | 1964-09-15 | 1968-05-15 | Ici Ltd | Analytical device |
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- 1972-12-13 GB GB5751472A patent/GB1380841A/en not_active Expired
- 1972-12-13 IT IT32829/72A patent/IT971799B/it active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3736673A1 (de) * | 1987-10-29 | 1989-05-11 | Fraunhofer Ges Forschung | Infrarot-analysengeraet |
DE4214840A1 (de) * | 1992-05-05 | 1993-11-11 | Draegerwerk Ag | Vorrichtung zur gleichzeitigen Analyse verschiedener Bestandteile eines Fluids |
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FR2170880A1 (de) | 1973-09-21 |
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