DE2505006C3

DE2505006C3 - Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator

Info

Publication number: DE2505006C3
Application number: DE19752505006
Authority: DE
Inventors: Toshio Shimazaki; Taizo Kyoto Yagi
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1975-02-06
Filing date: 1975-02-06
Publication date: 1983-11-10
Also published as: DE2505006B2; DE2505006A1

Description

Die Erfindung betrifft einen nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Apparatur zum gleichzeitigen Messen einer Mehrzahl von zu ermittelnden Gasen, die in einer Gasprobe enthalten sind, mit nur einem einzigen Infrarot-Gasanalysator ist in der GB-PS 645576 beschrieben; in dieser Apparatur sind zwei Detektoren, wie ζ. B. Kondensatormikrophone, die selektiv auf zwei durch Messung zu ermittelnde Gase ansprechen, optisch hintereinander angeordnet, damit man die beiden Komponenten gleichzeitig messen kann. Jedoch wird in dieser Apparatur dem Einfluß keine Rechnung getragen, welcher durch das gleichzeitige Vorhandensein von irgendeinem Gas hervorgerufen wird, das überlappende Infrarotabsorptionsbänder hat und dadurch auf andere durch Messung zu ermittelnde Gase einwirkt (ein sog. interferierendes Gas oder störendes Gas), wenn irgendein solches störendes Gas in der Gasprobe vorhanden sein sollte. Um im praktischen Gebrauch diese Interferenz bzw. Störung auszuschalten, hat man kürzlich zwei verschiedene Arten von Maßnahmen vorgeschlagen, nämlich (1) die Verwendung von Infrarot-Gasanalysatoren, welche Mehrschicht-Membranen-Interferenzfilter (Feststoff-Filter) benutzen, iiie die Infrarotstrahlen in Wellenlängenbereichen der Hauptabsorptionsbänder der zu ermittelnden Gaskomponente selektiv hindurchlassen, und (2) Infrarot-Gasanalysatoren, die mit einem Gasfilter ausgerüstet sind, weiche aus einer mit interferierendem Gas gefüllten Zelle bestehen. Jedoch sind diese Apparaturen bezüglich der Wirkung des Ausschaltens von Interferenzen bzw. Störungen einer wesentlichen Beschränkung unterworfen; wenn nämlich beispielsweise irgendeine interferierende Komponente ein Absorptionsband hat, das in den Absorptionsbereich einer anderen, in der Gasprobe existierenden Komponente fällt, dann versagen diese Apparaturen.

Weiterhin ist es auf dem Gebiet der Infrarot-Gasanalyse aus der DE-OS 2103 558 bekannt, zum Nachweis einer bestimmten Anzahl von Gasen eine entsprechende Anzahl von jeweils auf eines der Gase sensibilisierten Detektoren vorzusehen und den Einfluß einer Überlappung der Absorptionsbanden der Gase auf das Ausgangssignal eines jeden Detektors dadurch zu eliminieren, daß jedes dieser aus dem eigentlichen Meßsignal für das betreffende Gas sowie den Interferenzbeiträgen der übrigen Gase bestehenden Ausgangssignale mit einem Signal kombiniert wird, welches aus anderen Detektorausgangssignalen gewonnen wird und den Interferenzbeiträgen äquivalent ist. Das jeweils aus dem Ausgangssignal eines der Detektoren zu gewinnende Signal wird durch Berich-

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tigen des jeweiligen primären Ausgangssignals jedes Detektors in einer Korrektureinheit gebildet. Ferner schließt sich an die jeweilige Korrektureinheit eine Anordnung an, welche als sekundäres Ausgangssignal nur das Ausgangssignal aufnimmt, das der Konzentra- s tion des jeweiligen, durch Messung zu ermittelnden Gases entspricht.

Nachteilig an dieser, aus der DE-OS 2103 558 bekannten Art des Korrigierens der ursprünglichen Meßwerte zum Zwecke des Erhaltene von wjihren »> Meßwerten ist nicht nur der komplizierte Aufbau der Korrektureinrichtung, sondern auch die Tatsache, daß bei diesei Art des Korrigierens der Meßwerte die Einstellung der einzelnen Korrektureinheiten außerordentlich schwierig und langwierig ist, weil die Korrekturwerte, die in die einzelnen Korrektureinheiten eingegeben werden, jeweils den Ausgängen der übrigen Korrektureinheiten entnommen werden. Das hat zur Folge, äaß jede Justierung einer Korrektureinheit auf die übrigen Korrektureinheiten zurückwirkt, und deren Ausgangswerte wieder verstellt. Infolgedessen ist zur Einjustierung aller, in einer Einrichtung vorgesehenen Korrektureinheiten ein langwierige und komplizierter »asymptotischer Annäherungsvorgang« bei der Einjustierung erforderlich, der dadurch bedingt ist, daß jede Veränderung der Einstellglieder nicht nur allein auf den am Ausgang der jeweiligen Korrektureinheit erscheinenden, korrigierten Meßwerte einwirkt, sondern über diesen Meßwert und die übrigen Korrektureinheiten auf die korrigierten Meßwerte am Ausgang dieser übrigen Korrektureinheiten.

Andererseits ist aus der US-PS 2924713 ein Infrarot-Gasanalysator bekannt, bei dem zwei Kondensatormikrophon-Detektoren vorgesehen sind, deren Ausgangssignale mittels eines Servomechanismus gegeneinander abgeglichen werden, so daß die jeweilige Abgleichstellung des Servomechanismus als Maß für die Konzentration eines zu messenden Gases verwendet werden kann. Mit diesem Infrarot-Gasanalysator ist es wegen der sich durch den Abgleich ergebenden Rückwirkunger, praktisch nicht möglich, unter Kompensierung von Einflüssen störender Gase gleichzeitig eine Mehrzahl von in der jeweiligen Gasprobe enthaltenen Gasen zu messen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysator zu schaffen, bei dem der Einfluß einei Überlappung von Absorptionsbanden verschiedener Gaskomponenten eines zu analysierenden Gemisches auf das Meßergebnis in möglichst einfacher Weise beseitigt wird.

Diese Aufgabe wird erfVudungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger, in den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung im Prinzip veranschaulichter, besonders bevorzugter Ausfühningsbeispiele näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines nichtdispersiven Infrarot-Gasanalysators,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des tatsächlichen Aussehens des in Fig. 1 im Blockschaltbild gezeigten Infrarot-Gasanalysators,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Zusam- es nvsnbau-Plans des Sektormotor(Zerhacker- bzw. Choppermotor)-Abschnitts,

Fiβ. 4 ein weiteres Blockschaltbild eines Ausfüh-

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55 rungsbeispiels, und

Fig. 5 ein weiteres Blockschaltbild einer Signalbildungs- bzw. -zusammensetzungsschaltung zum Kompensieren da Interferenzwerts.

Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der mit 10,11 die Infrarotstrahleranordnung bezeichnet ist; 32 ist eine Vergleichsküvette, 13 ist eine Meßküvette, 12 ist ein Zerhacker, 15,17, 19 und 21 sind Kondensatormikrophon-Detektoren für CO bzw. HC bzw. NO bzw. H₂O; 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 und 31 sind infrarotstrahlungsdurchlässige Fenster; 14,16,18,20,33,34,35,36 sind Kammern; 45, 46, 47,48 sind Verstärker; 49,54,59,64 sind Spannungsteilerschaltungen als Einstelleinrichtungen des Ausgangsniveaus für die Interferenzkompensierung; 70, 71,72,73,74,75,76,77,78 sind Eingangsleitungen für die Interferenzsignale; 79,80,81 sind Leiter; 52, 57, 62 sind Addierschaltungen; und 53, 58, 63 sind Anzeigeeinrichtungen. Als Kondensatormikrophon-Detektor kann insbesondere jeweils ein Gleichspannungskonderrsatormikrophon-Detektor verwendet werden.

Gemäß Fig. 1 werden zwei Bündel von Infrarotstrahlen, die von der Infrarotstrahleranordnung 10, 11 ausgesandt werden, durch den Abschnitt geschickt, der aus der Vergleichsküvette 32 und der Meßküvette 13 zusammengesetzt ist, und diese Bündel werden durch den Zerhacker 12 intermittierend durchschnitten. Die Vergleichsküvette ist mit einem Bezugsgas, wie z. B. Stickstoffgas oder Argongas_v gefüllt, und das zu untersuchende Gasgemisch wird kontinuierlich über den Einlaß 13a in die Meßküvette 13 eingeleitet und über den Auslaß 13 b wieder nach außen abgeführt. Infolge Absorption durch die durch Messung zu ermittelnde Gaskomponente wird die Energie der Infrarotstrahlen, welche durch den Küvettenquerschnitt hindurchgehen, herabgesetzt. Um nun die Energieherabsetzung, die spezifisch für jede durch Messung zu ermittelnde Komponente ist, festzustellen, ist ein Detektor für jede der durch Messung zu ermittelnden Komponente vorgesehen. Im vorliegenden, speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind Kbndensatormikrophon-Detektoren 15,17,19, 21 für die Komponenten CO, HC, NO und H₂O vorgesehen. Die Kondensatormikrophon-Detektoren sind mit einer Gasmischung gefüllt, welch« im Detektor 15 für CO aus CO und Ar mit einem bestimmten Partialdruckverhältnis besteht, während diese Gasmischung im Detektor 17 für HC aus η-Hexan und Ar eines bestimmten Partialdruckverhältnisses besteht, im Detektor 19 für NO besteht diese Gasmischung aus NO und Ar einfts bestimmten Partialdruckverhältnisses, und beim Detektor 21 für H₂O besteht die Gasmischung aus H₂O und Ar eines bestimmten Partialdructcverhältnisses; diese Gasmischungen sind unter einem Normaldruck.

Die Bewegung zwischen der Membran 37 und der Elektrode 38 erzeugt ein Signal, das durch den Verstärker 45 verstärkt wird, und das sich ergebende Signal wird an die Sp^nnungsteile/schaltung 49 angelegt, die einstellbare Abgriffe 50 und 51 besitzt, dann gelangt das Signal zu der Addierschaltung 52, deren Ausgangssignal an die Anzeigeeinrichtung 52· für CO angelegt wird.

Die Bewegung zwischen der Membran 39 und der Elektrode 40 erzeugt ein Signal, welches durch den Verstärker 46 verstärkt und an die Spannungsteilerschaltung 54 angelegt wird, wobei letztere einstellbare

Abgriffe 55 und 56 hat. Zusätzlich wird das Ausgangssignal vom Verstärker 46 an die Addierschaltung 57 angelegt, deren Ausgangssignal durch die Anzeigeeinrichtung 58 für HC angezeigt wird.' Die Relativbewegung zwischen der Membran 41 und der Elektrode 42 ergibt ein Signal, das durch den Verstärker 47 verstärkt wird, das daraus resultierende Signal wird an die Spannungsteilerschaltung 59 angelegt, die einstellbare Abgriffe 60 und 61 aufweist, sowie an die Addierschaltung 62, deren Ausgang an der Anzeigeeinrichtung 63 für NO angezeigt wird.

In ähnlicher Weise erzeugt die Relativbewegung zwischen der Membran 43 und der Elektrode 44 ein Signal, das durch den Verstärker 48 verstärkt und an die Spannungsteilerschaltung 64 mit einstellbaren Abgriffen 65, 66 und 67 angelegt wird.

Jeder Detektor ist so eingestellt, daß er ein Ausgangssignal ermittelt, welches der Konzentration jeder durch Messung zu ermittelnden, in dem Meßgas enthaltenen Gaskomponente entspricht. Zum Einstellen der Detektoren wird ein Kalibrierungsgas einer spezifischen Konzentration verwendet, das beispielsweise durch Mischung gleicher Mengen von CO, HC und NO und Verdünnung der Mischung durch N₂-GaS hergestellt wird; dieses Kalibrierungsgas wird zum Einstellen der Position der Abgriffe 50, 51, 55, 56, 60, 61, 65, 66, 67 in die Meßküvette 13 eingespeist, und zwar werden die Abgriffe so eingestellt, daß jeder Detektor ein Ausgangssignal ermittelt, welches der Konzentration jeder Komponente entspricht. Es ist erforderlich, die Einstellung mehrere Male vor der Messung zu wiederholen, damit jeder Detektor ein Ausgangssignal ermittelt, welches der Konzentration von CO-Gas bzw. HC-Gas bzw. NO-Gas entspricht, indem man das durch Mischung erzielte Gasgemisch verwendet, wobei eine gleiche Menge jeweils vor. CO-Gas, HC-Gas und NO-Gas mischt und verdünnt. Wasserdampf besitzt Iniraroiabsorptionsbändcr, ■welche die Absorptionsbänder von CO, HC und NO überlappen. Wasserdampf interferiert daher jeweils mit CO, HC und NO, und infolgedessen wird sein Interferenzwert entfernt, während man das obenerwähnte Kalibrierungsgas strömen läßt bzw. mit dem Kalibrierungsgaj spült.

Wenn das Kalibrierungsgas bekannter Zusammensetzung, soweit CO und HC und NO betroffen sind, durch die Meßküvette 13 hindurchströmt, erzeugt jeder unabsichtlich vorhandene Wasserdampfgehalt ein periodisches, elektrisches Ausgangssignal am Detektor 21, und dieses Signal wird durch den Verstärker 48 verstärkt und erzeugt über der Spannungsteilerschaltung 64 ein vVechselstrom-Ausgangssignal, welches repräsentativ für den Wasserdampfgehalt des Kalibrierungsgases ist. Die Absorption des Wasserdampfes beeinflußt die Detektoren für CO, HC und NO ungleich, und infolgedessen variiert der Teil des Wasserdampfsignals, welcher außerphasig an jeder der Addierschaltungen 52, 57 und 62 zum Zwecke der Erzielung einer genauen Gasprobenanalyse angelegt werden muß, so daß eine Einstellbarkeit der Abgriffe 65,66 und 67 der Spannungsteilerschaltung 64 erforderlich ist, damit man die an den Abgriffen erhaltenen Signale mit den Detektorausgangssignalen an den Addierschaltungen 52, 57 und 62 kombinieren kann, bis man sich der richtigen Ablesung jeder Anzeigeeinrichtung 53, 58 und 63 eng angenähert hat, wozu man die Soll-Anzeige aus der Zusammensetzung des Kalibrierungsgases weiß. Summierungsverstärker, wie die Addierschaltungen 52,57 und 62, sind an sich bekannt und brauchen daher hier nicht im einzelnen erläutert zu werden.

CO, HC und NO besitzen ihre Hauptabsorptionsbänder bei 4,3 bzw. 3,5 bzw. 5,3 Mikron, und jedes dieser Hauptabsorptionsbänder besitzt Absorptionsseitenbänder (Untergrundbänder), welche die genaue Messung der anderen, in der Probenmischung enthaltenen, gasförmigen Materialien stören. Diese Seiten- bänder erzeugen Ausgangssignale an den jeweiligen Detektoren, die höher sind, als sie sein sollten, wie es z. B. Wasserdampf tut, und infolgedessen wird der Störungs- bzw. Interferenzwert jeder Komponente eingestellt und mit dem primären Ausgangssignal für

is jede Komponente zum Zwecke der Aufhebung bzw. Ausschaltung des Interferenzwerts kombiniert. Beispielsweise wird beim Messen von CO-Gas ein Wechselstromsignal, welches repräsentativ für NO-Seitenbänder ist, von dem einstellbaren Abgriff 60

^o abgenommen und in subtraktiver Weise an der Addierschaltung 52 mit dem CO-Detektorausgangssignal vom Verstärker 45 kombiniert. In ähnlicher Weise wird beim Messen von HC-Gas ein Wechselstromsignal, welches repräsentativ für NO-Seitenbän-

der ist, von dem einstellbaren Abgriff 61 abgenommen und in subtraktiver Weise an der Addierschaltung 57 mit dem HC-Detektorausgangssignal vom Verstärker 46 kombiniert. Das kombinierte Signal wird an den Anzeigidnrichtungen 53, 58 und 63 angezeigt.

Da das Wechselstromsignal bei einer Gegenphase innerhalb der Addierschaltungen 52, 57, 62 addiert wird, ist es erforderiich, die Phase des Signals, welches kombiniert werden soll, einzustellen. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel wird die Phaseneinstel-

lung des primären Ausgangssignals jedes Detektors dadurch erzielt, daß man den optischen Abgleich des Detektors mittels eines mechanischen Vorgangs vor nimmt

Nachstehend wird ein Beispiel einer Einrichtung zum Durchführen des optischen Abgleichs des Detektors mittels einer mechanischen Einwirkung erläutert.

Zu diesem Zweck wird auf Fig. 2 Bezug genommen, in der 201 die Infrarotstrahleranordnung bezeichnet, 200 ist der Küvettenabschnitt, 204 ist der Infrarotstrahlungsdurchtrittsabschnitt, 205 ist die Befestigungsschraube für den Zerhackermotor; 206,207 sind die Verschiebungsschrauben für den Zerhackermotor; 15, 17, 19, 21 sind die Kondensatormikrophon-Detektoren·, 213, 214, 215 sind die Detektorbefestigungsschrauben; 216, 217, 218, 219 sind die Verschiebungsschrauben der Infrarotstrahlungsdurchtrittsplatten; und 220,221,222 sind die Befestigungsschrauben für die Infrarotstrahlungsdurchtrittsplatten.

Eine Kombination des Verstärkers 45, der Spannungsteilerschaltung 49 und der Addierschaltung 52 ist als Einheit 209 dargestellt.

Eine Kombination des Verstärkers 46, der Spannungsteilerschaltung 54 und der Addierschaltung 57 erscheint als Einheit 210.

Eine Kombination des Verstärkers 47, der Spannungsteilerschaltung 59 und der Addierschaltung 62 ist als Einheit 211 gezeigt.

Eine Kombination des Verstärken 48 und der Spannungsteilerschaltung 64 ist als Einheit 212 dargestellt.

Es sei nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der ein perspektivischer Zusammenbau-Plan des Zerhacker-

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motor-Abschnitts dargestellt ist. Der Zerhackermotor 300 ist in-den Gehäuseteilen 305 und 306 untergebracht bzw. wird von diesen Gehäuseteilen eingeschlossen, und der Zerhackermotor wird durch die Befestigungsschraube 205 vom Boden her gehalten, sowie durch die Verschiebungsschrauben 206 und 207, welche mit dem Halter 304 verbunden sind.

Die Phase des Kondensatormikrophon-Detektors 15 für GD wird dadurch eingestellt, daß man die Verschiebungsschrauben 206,207 für den Zerhackennotor bewegt; die Infrarotstrahlungsmenge wird dadurch eingestellt, daß man die Verschiebungsschraube 216 für die Infrarotstrahlungsdurchtrittsplatte bewegt.

Dann wird die Phase des Kondensatormikrophon-Detektors für HC eingestellt, indem man die Befestigungsschraube 213 bewegt, und die Infrarotstrahlungsmenge wirdeingestellt, indem man die Verschiebungsschraube 217 für die Infrarotstrahlungsdurchtrittsplatte bewegt.

Die infrarotstrahiungsuuiclUfittsplatie wird nach x der Einstellung durch die Befestigungsschraube 220 befestigt.

In ähnlicher Weise werden Phase und Infrarotstrahlungsmenge der Kondensatormikrophon-Detektoren 19, 21 eingestellt. Das heißt, daß die Phase des Kondensatormikrophon-Detektors 19 für NO dadurch eingestellt wird, daß man die Befestigungsschraube 214 bewegt, während die Infrarotstrahlungsmenge dadurch eingestellt wird, daß man die Verschiebungsschraube 218 für die Infrarotstrahllungsdurchtrittsplatte bewegt und nach der Einstellung leutere durch die Befestigungsschraube 221 befestigt.

Die Phase des Kondensatormikrophon-Detektors 21 für H₂O wird eingestellt, indem man die Befestigungsschraube 215 bewegt, während die Infrarotstrahlungsmenge eingestellt wird, indem man die Verschiebungsschraube 219 für die Infrarotstrahlungsdurchtrittsplatte bewegt und diese letztere nach 'der Einstellung mittels der Befestigungsschraube 222 befestigt.

Es ist zu bevorzugen, daß man der Einstellung des Kondensatormikrophon-Detektors nahe des Infrarotstrahlungsdurchtrittsabschnitts 204 Priorität gibt.

Die Einstellung der Infrarotstrahlungsmenge durch Bewegen der Verschiebungsschraube 216 für die Infrarotstrahlungsdurchtrittsplatte ist die Haupteinstellung, während das Einstellen der Infrarotstrahlungsmenge durch Bewegen der Verschiebungsschrauben 217, 218, 219 eine Hilfs- bzw. Zusatzeinstellung ist

Ein Aufbau, mit welchem dieser optische Abgleich leicht erzielbar ist, läßt sich dadurch erhalten, daß man einen Zerhackermotor anwendet, wie er in der US-PS 3729264 oder in der DE-OS 2132973 beschrieben ist. Das ist deswegen so, weil bei dem konventionellen Zerhackennotor der Aufbau so ist, daß er durch Übertragung der Rotation des Motors auf die Welle angetrieben wird, was einen komplizierten Aufbau erfordert, wenn man die gleiche Einstelleinrichtung anwenden will, wie sie oben beschrieben ist, und aufgrund dieser Umstände ist es weiterhin erforderlich, ein Verfahren zur synchronen Gleichrichtung des Ausgangssignals einzuführen.

Nachstehend wird ein Beispiel erläutert, bei dem das Wechselstromsignal addiert wird, nachdem die Phase des primären Ausgangssignals von jedem Detektor mittels der Phasenermittlungsschaltung ermittelt und die Phase durch eine Einrichtung zur Einstellung der Phasenlage eingestellt worden ist.

In Fig. 4 ist 15 der Kondensatormikrophon-Detektorfür CO, 19 ist der Kondensatormikrophon-Detektor für NO, und 21 ist der Kondensatormikrophon-Detektor für H₂O; 45, 47, 48 sind Verstärker; 400 ist eine Phasenermittlungsschaltung für den Kondensatormikrophon-Detektor für CO; 401 ist em*» Phasenermittlungsschaltung für den Kondensatormikrophon-Detektorfür NO, 402 ist eine Phasenermittlungsschaltung für den Kondensatormikrophon-Detektor für H₂O; 403,404,405 sind Einrichtungen zur Einstellung der Phasenlage; 409,410,411 sind Spannungsteilerschaltungen; 406, 407, 408 sind Addierschaltungen; 412, 413, 414 sind Verstärker einschließlich Wechselstromverstärker, Gleichrichter und Gleichstromverstärker; und 415, 416, 417 sind Anzeigeeinrichtungen. Jeder der Kondensatormikrophon-Detektoren 15, 19 und 21 ermittelt primäre Ausgangssignale aufgrund des Empfangs von Infrarotstrahlen, welche durch die K»v«tten hinclurchgpgangen sind. Diese primären Ausgangssignale, die als Wechselstromsignale vorliegen, gelangen an die Phasenermittlungsschaltungen 400 bzw. 401 bzw. 402, von denen je eine für jeden Detektor vorgesehen ist. Jedoch erfolgt vorher noch eine Verstärkung durch die Verstärker 45,47,48. Nach Durchgang durch die Phasenermittlungsschaltungen gelangen dann die primären Ausgangssignale jeweils durch die Einrichtungen 403, 404, 405, damit sie auf eine gleiche Phase eingestellt werden, wobei Referenz auf die letzte Phase als Basissignal gemacht wird. Jede Einrichtung 403, 404, 405 wird vorher so eingestellt, daß das Wechselstromsignal des primären Ausgangssignals auf eine gleiche Phase eingestellt wird, indem man die Phase auf einem Oszilloskop während des Einstellvorgangs überwacht.

Im allgemeinen ist es leichter, die Phase auf die langsamste Phase einzustellen, und normalerweise wird das Signal desjenigen Detektors, welcher das späteste Signal aussendet, im vorliegenden Anwendungsbeispiel ist das das Signal vom Kondensatormikrophon-Detektor für H₂O, als ein Basissignal für die Einstellung der Phase als Bezug genommen. Vorstehend ist ein Beispiel einer Anwendung der Einrichtung zum Einstellen des Signals zum Zwecke der Entfernung des sog. »Interferenzwertes« im Zustand eines Wechselstromsignals gegeben. Wenn es zu einer gleichzeitigen Messung einer Mehrzahl von Komponenten bei Kompensierung des Interferenzwertes kommt, dann ist es vorteilhaft, die Einrichtung zum Zusammensetzen eines dem Interferenzwert entsprechenden Ausgangssignals nach Umwandlung des primären Ausgangs von jedem Detektor in ein Gleichstromsignal zu wählen.

In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsschaltung zum Kompensieren des Interferenzwertes dargestellt, die auf dieser Umwandlung in ein Gleichstromsignal basiert. Im einzelnen sind hier die Kondensatormikrophon-Detektoren wie in Fig. 1 bezeichnet. 500,5Oi, 502,503 sind Verstärker; 504, 505,506,507 sind Filterschaltungen; 508, 509, 510, 511 sind Wechselstromverstärker; 512,513,514,515 sind Gleichrichter; 516, 517, 518, 519 sind Gleichstromverstärker; 520,521,522,523 sind Spannungsteilerschaltungen; 524,525,526 sind Addierschaltungen; und 527, 528, 529 sind Anzeigeeinrichtungen. Das primäre Ausgangssignal von jedem Detektor 15, 17, 19, 21 wird durch je einen der Verstärker 500,

501, 502, 503 vorverstärkt, läuft dann durch je eine der Filterschaltungen 504, 505, 506, 507, in denen Rauschen entfernt wird, und danach wird das Signal wiederum durch je einen der Wechselstromverstärker 508, 509, 510, 511 verstärkt. Daraufhin wird das Wechselstromsignal durch die Gleichrichter 512,513, 514, 515 in jeweils ein Gleichstromsignal umgewandelt. Diese Signale werden dann durch die Gleichstromverstärkf f 516,517,518,519 verstärkt. Linearisierer, welche das Signal linearisieren, können hinter den Gleichstromverstärkern 516, 517, 518, 519 vorgesehen werden. Das Signal wi/d dann durch die Ad-

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dierschaltungen 524, 525, 526 mit dem Gleichstromsignal jedes der Detektoren zusammengesetzt und kombiniert, so d/ß man jeweils ein Signal erhält, welches frei von Interferenzwerten ist, und dieses letztere

s Signal wird zur Anzeige durch die Anzeigeeinrichtungen 525, 528, 529 gebracht. Die hier beschriebene Einrichtung erfordert keine Phaseneinstellung des primären Ausgangssignals von jedem Detektor, erleichtert in hervorragender Weise die Einstellung und

ίο ermöglicht eine Messung von einer Mehrzahl von Komponenten bei Kompensierung der Interferenzwerte.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

periodischen Unter- Patentansprüche:

1. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator mit (a) einer Infrarotstrahleranordnung zur Erzeugung einer Meßstrahlung und einer Referenzstrahlung,

Qo) einer von der MeSstrahlung durchsetzten, ein zu untersuchendes Gasgemisch enthaltenden Meßküvette,

(c) einer von der Referenzstrahlung durchsetzten und mit einem Bezugsgas gefüllten Vergleichsküvette,

(d) einer der Anzahl der im Gasgemisch nachzuweisenden Bestandteile entsprechenden Zahl von Kondensatormikrophon-Detektoren, die hintereinander im Wege der aus der Meß- und der Vergleichsküvette austretenden Strahlungen angeordnet sind und jeweils einen der nachzuweisenden Bestandteile enthatten, sowie

(e) einem Zerhacker zur

brechung der Meß- und Vergleichsstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß

(f) an den Signalausgang eines jeden Kondensatormikrophon-Detektors (15,17,19; 15,19, 21) jeweils eine Addierschaltung (52,57,62; 406,407,408; 524,525,526) angeschlossen ist,

(g) an den Signalausgang eines jeden Kondensatormikrophon-Detektors (15,17,19; 15,19, 21) außerdem jeweils eine Spannungsteilerschaltung (49, 54, 59; 409, 410, 411; 520, 521,522) angeschlossen ist, die eine der Zahl der jeweils übrigen SignaJpoisgänge entsprechende Zahl von verstellb&ren Abgriffen (50, 51, 55, 56, 60, 61) aufweist, und

(h) die Abgriffe (50, 51, 55, 56, 60, 61) einer jeden Spannungsteilerschaltung (49, 54, 59; 409, 410, 411; 520, 521, 522) an die den jeweils übrigen Signalausgängen zugeordneten Addierschaltungen (52,57,62; 406,407, 408; 524, 525, 526) in subtraktiver Weise angeschlossen sind.

2. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Signalausgänge der Kondensatormikrophon-Detektoren (15, 19, 21) einerseits und die Spannungsteiler- sowie Addierschaltungen (409, 410, 411 bzw. 406, 407, 408) andererseits jeweils ein Verstärker (45,47,48) sowie eine Einrichtung (403,404, 405) zur Einstellung der Phasenlage des jeweiligen Detektorausgangssignals geschaltet ist.

3. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Signalausgänge der Kondensatormikrophon-Detektoren (15, 17, 19) einerseits und die Spannungsteiler- sowie Addierschaltungen (520, 521, 522 bzw. 524, 525, 526) andererseits jeweils ein Gleichrichter (512,513,514) und eine Signalpegel-Einstellschaltung (516,517,518) gelegt ist.

4. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher für Wasserdampf sensibilisierter Kondensatormikrophon-Detektor (21) vorgesehen ist, dem eine weitere Spannungsteilerschaltung (64; 523) mit einer der übrigen Zahl von Detektoren entsprechenden Zahl von einstellbaren Abgriffen (65, 66, 67) nachgeschaltet ist, und daß die Abgriffe (65,66,67) der weiteren Spannungsteilerschaltung (64; 523) ebenfalls in subtraktiver Weise an jeweils eine der Addierschaltungen (52, 57, 62; 524, 525, 526) angeschlossen sind.