[go: up one dir, main page]

DE3339950A1 - Photometer for continuously analysing a medium (gas or liquid) - Google Patents

Photometer for continuously analysing a medium (gas or liquid)

Info

Publication number
DE3339950A1
DE3339950A1 DE19833339950 DE3339950A DE3339950A1 DE 3339950 A1 DE3339950 A1 DE 3339950A1 DE 19833339950 DE19833339950 DE 19833339950 DE 3339950 A DE3339950 A DE 3339950A DE 3339950 A1 DE3339950 A1 DE 3339950A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
medium
photometer
light
photometer according
components
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.)
Withdrawn
Application number
DE19833339950
Other languages
German (de)
Inventor
Werner Dr. 6242 Kronberg Schaefer
Michael 6370 Oberursel Zöchbauer
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.)
ABB Training Center GmbH and Co KG
Original Assignee
Hartmann and Braun AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hartmann and Braun AG filed Critical Hartmann and Braun AG
Priority to DE19833339950 priority Critical patent/DE3339950A1/en
Priority to DE19843422309 priority patent/DE3422309A1/en
Priority to EP84112134A priority patent/EP0145877B1/en
Priority to DE8484112134T priority patent/DE3479241D1/en
Publication of DE3339950A1 publication Critical patent/DE3339950A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
    • 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
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/2803—Investigating the spectrum using photoelectric array detector
    • 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
    • G01N2021/3181—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 using LEDs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/066—Modifiable path; multiple paths in one sample
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/08—Optical fibres; light guides

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)

Abstract

In a photometer for continuously analysing a medium (gas or liquid) using light which passes through the medium and has a wavelength which is absorbed by the individual components in the medium, the light-ray path in the medium to be analysed is cyclically adjusted to two defined lengths (l2, l1).

Description

"Fotometer zur kontinuierlichen Analyse eines Mediums"Photometer for continuous analysis of a medium

(Gas oder Flüssigkeit)" Die Erfindung betrifft ein Fotometer mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Merkmalen. (Gas or liquid) "The invention relates to a photometer with the features mentioned in the preamble of claim 1.

In der DE-AS 25 21 934 wird ein Fotometer beschrieben, das nach dem Autokollimationsprinzip arbeitet. Dieses Fotometer ist mit drei optischen Filtern ausgerüstet, von denen jedes auf eine bestimmte Wellenlänge abgestimmt ist, so daß es möglich ist, drei Stoffkomponenten eines Gasgemisches zu bestimmen. Dieses Fotometer ist insofern nachteilig, als es nicht beliebig erweitert bzw. modifiziert werden kann, um eine größere Anzahl von Meßkomponenten zu erfassen oder etwaige. Querempfindlichkeits-Korrekturen durchzuführen.In DE-AS 25 21 934 a photometer is described, which after the Autocollimation principle works. This photometer has three optical filters equipped, each of which is tuned to a specific wavelength so that it is possible to determine three substance components of a gas mixture. This photometer is disadvantageous in that it cannot be expanded or modified at will can in order to detect a larger number of measuring components or any. Cross-sensitivity corrections perform.

Außerdem sind bei diesem bekannten Fotometer trotz Verhandensens eines Vergleichsreflektors Verschmutzungen der Bauelemente in der Meßstrecke, wie Fenster und Reflektor, nicht exakt zu kompensieren.In addition, in this known photometer, despite negotiation, there is one Comparison reflector soiling of the components in the measuring section, such as windows and reflector, not to compensate exactly.

Durch die DE-PS 23 63 431 ist eine Meßanordnung zur Bestimmung der Strahlungsabsorption in einem flüssigen oder gasförmigen Medium bekannt geworden, die so ausgebildet ist, daß sowohl Meßstrecke als auch Referenzstrecke im Meßmedium liegen. Bei dieser Meßanordnung lassen sich Verschmut7v czell prinzipiell kompensieren; die Erfassung mehrerer Komponenten eines Stoffgemisches ist jedoch nicht möglich.DE-PS 23 63 431 is a measuring arrangement for determining the Radiation absorption in a liquid or gaseous medium has become known, who is trained to that both the measuring section and the reference section lie in the measuring medium. With this measuring arrangement, in principle, pollution can be avoided compensate; the recording of several components of a substance mixture is, however not possible.

Weiterhin gibt es Labor-Fotometer, die die mittels Gitter oder Prisma dispergierte Strahlung auf eine aus einzelnen Fotoempfängern bestehende Zeile abbilden, um die schnelle Echtzeiterfassung von Absorptionsspektren zu ermöglichen.There are also laboratory photometers that use grids or prisms image dispersed radiation on a line consisting of individual photo receivers, to enable fast real-time acquisition of absorption spectra.

Diese Fotometer haben jedoch den Nachteil, daß sie driftbehaftet sind und deshalb vor jeder Messung beispielsweise mit Hilfe von Eichgasen oder Eichflüssigkeiten kalibriert werden müssen. Eine solche Vorgehensweise ist für ein kontinuierlich arbeitendes Fotometer nicht akzeptabel.However, these photometers have the disadvantage that they are subject to drift and therefore before each measurement, for example with the help of calibration gases or calibration liquids need to be calibrated. Such an approach is for one continuous working photometer not acceptable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein nach dem Wellenlängen-Vergleichsverfahren für die Gas- oder Flüssigkeitsanalyse, insbesondere in einem Prozeßstrom, kontinuierlich arbeitendes Fotometer zu schaffen, das erlaubt, neben Drift und Alterung von optischen Bauelementen die Einflüsse der Verschmutzungen infolge der im Meßmedium befindlichen Verunreinigungen zu kompensieren und das gleichzeitig gewährleistet, mehrere Komponenten eines Stoffgemisches im Echtzeitbetrieb zu erfassen. Dabei sind auch solche Fälle einzuschließen, in denen sich die Absorptionsspektren einer Meßkomponente und mehrerer Begleitkomponenten überlagern, was eine Korrektur zur Eliminierung der Störeinflüsse notwendig macht.The invention is based on the object of a wavelength comparison method for gas or liquid analysis, especially in a process stream, continuously To create a working photometer that allows, in addition to drift and aging of optical Components the influences of the contamination as a result of the in the measuring medium To compensate for impurities and that at the same time ensures several components to record a mixture of substances in real time. There are also such cases include, in which the absorption spectra of a measuring component and several Superimpose accompanying components, which is a correction to eliminate the interference makes necessary.

Das Fotometer zur Analyse eines gasförmigen oder flüssigen Mediums unter Verwendung von das Medium durchlaufendem Licht mit Wellenlängen, die von den einzelnen Komponenten des Mediums absorbiert werden, ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß der Lichtstrahlweg im zu analysierenden Medium periodisch auf zwei definierte Längen eingestellt wird.The photometer for analyzing a gaseous or liquid medium using light passing through the medium at wavelengths different from the individual components of the medium are absorbed, is designed according to the invention so that that the light beam path in the medium to be analyzed periodically defined to two Lengths is set.

Durch die Erfindung erhält man bei einem Fotometer zwei von den Lichtstrahlen im zu analysierenden Medium durchlaufene Strecken, von denen die eine, vorzugsweise die längere, die Meßstrecke und die andere die Referenzstrecke darstellt.With the invention, two of the light rays are obtained in a photometer routes traversed in the medium to be analyzed, one of which is preferably the longer one represents the test section and the other represents the reference section.

Die Erfindung ist anwendbar bei einem Fotometer, bei dem die Lichtstrahlen nach Durchlaufen einer Strecke in dem zu analysierenden Medium in einer dispergierenden im wesentlichen aus einem Prisma oder einem Gitter bestehenden Baugruppe spektral zerlegt werden. Die Strecke im Medium kann durch zwei Strahlleitvorrichtungen begrenzt sein, die an zwei gegenüberliegenden Stellen in das Medium hineinragen. Nach der Erfindung wird der Weg der Lichtstrahlen in dem Medium in einem bestimmten Rhythmus verkürzt oder verlängert. Am einfachsten läßt sich diese Streckenänderung durch Verschieben einer Strahlleitvorrichtung durchführen.The invention is applicable to a photometer in which the light rays after passing through a distance in the medium to be analyzed in a dispersing spectrally consisting essentially of a prism or a grating assembly be disassembled. The path in the medium can be limited by two beam guiding devices that protrude into the medium at two opposite points. After Invention is the path of light rays in the medium in a certain rhythm shortened or lengthened. The easiest way to do this is to change the route Carry out shifting a beam guiding device.

Mit Vorteil ist die Erfindung auch anwendbar bei einem Fotometer, das nach dem Autokollimationsprinzip aufgebaut ist und daher einen Reflektor aufweist, der die das zu analysierende Medium durchlaufenden Strahlen in sich zurückwirft. Hierbei wird erfindungsgemäß der Strahlenweg in dem Medium vor dem Reflektor periodisch auf zwei definierte Längen eingestellt.The invention can also advantageously be used in a photometer, which is constructed according to the autocollimation principle and therefore has a reflector, which reflects the rays passing through the medium to be analyzed. Here, according to the invention, the beam path in the medium in front of the reflector is periodic set to two defined lengths.

Will man ein Medium analysieren, das mehr als zwei Komponenten enthält, so verwendet man polychromatisches Licht, das nach Reflexion an einem Spiegel über einen telldurchlässigen Spiegel einem dispergierenden optischen Element, z. B. einem Prisma oder einem Citter, zugeleitet wird. Das dispergierte Licht wird einem aus mehreren Fotoempfängern bestehenden Detektor zugeleitet.If you want to analyze a medium that contains more than two components, so one uses polychromatic light, which after reflection at a mirror over a partially permeable mirror a dispersing optical element, e.g. B. a Prism or a citter. The dispersed light becomes one out several photo receivers existing detector fed.

Jeder Fotoempfänger ist in dem interessierenden Spektralbereich empfindlich. Für jede Komponente ist mindestens ein Fotoempfänger vorgesehen. Der Detektor leitet somit, falls n Komponenten zu analysieren sind, mindestens n Signale an eine, vorzugswiese digital arbeitende, Signalverknüpfungseinheit weiter, in der außerdem die definierten Längen der Absorptionsstrecken und der Rechenalgorithmus entsprechend der Anzahl der Komponenten des zu analysierenden Mediums gespeichert sind.Each photoreceiver is sensitive in the spectral range of interest. At least one photo receiver is provided for each component. The detector conducts thus, if n components are to be analyzed, at least n signals to one, preferably digitally working, signal connection unit next, in addition the defined lengths of the absorption sections and the calculation algorithm accordingly the number of components of the medium to be analyzed are stored.

Der Reflektor kann in der Wandung eines Gefäßes, z. B.The reflector can be in the wall of a vessel, for. B.

eines Rohres angebracht sein, in dem sich das zu untersuchende Medium befindet. Der Reflektor kann mittels einer Halterung auch innerhalb des Gefäßes oder Rohres befestigt sein.a pipe in which the medium to be examined is located is located. The reflector can also be inside the vessel by means of a holder or pipe.

An die Signalverknüpfungseinheit ist ein Anzeigegerät angeschlossen.A display device is connected to the signal linking unit.

Weiterhin ist mit der Signalverknüpfungseinheit eine, vorzugsweise in Digitaltechnik ausgeführte, Steuereinheit angeschlossen, die die Längenänderung der Absorptionsstrecke bewirkt, z. B. durch Verstellen eines Schrittmotors. Zur Längenänderung kann der Reflektor verstellt werden, oder eine die Lichtstrahlen in das Medium führende Strahlleitvorrichtung, oder beide Elemente.Furthermore, one, preferably, is connected to the signal linking unit Digital technology, connected to the control unit that controls the change in length the absorption path causes z. B. by adjusting a stepper motor. To the Change in length can be adjusted by the reflector, or one of the light beams Beam guiding device leading into the medium, or both elements.

Die Lichtquelle kann im Dauerstrich-Betrieb arbeiten; u. U.The light source can work in continuous wave mode; possibly

ist es jedoch von Vorteil, z. B. wenn Störsignale zu unterdrücken sind, mit einer Trägerfrequenz moduliertes Licht zu verwenden.however, it is advantageous e.g. B. when suppressing interfering signals are to use light modulated with a carrier frequency.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt sich schematisch überlappende Absorptionslinien dreier Komponenten eines Mediums, Fig. 2 zeigt den Gesamtaufbau eines gemäß der Erfindung ausgebildeten fotometrischen Analysengerätes, Fig. 3 zeigt den Verlauf der Strahlungsintensität in Abhängigkeit von der Zeit, Fig. 4 bis 6 zeigen schematisch weitere Anwendungsfälle für die Erfindung und Fig. 7 zeigt eine Signalfolge.Fig. 1 shows schematically overlapping absorption lines of three Components of a medium, Fig. 2 shows the overall structure of a according to the invention trained photometric analyzer, Fig. 3 shows the course of the radiation intensity depending on the time, FIGS. 4 to 6 schematically show further ones Applications for the invention and FIG. 7 shows a signal sequence.

In Figur 1 sind über der Wellenlänge t die Absorptionsspektren der drei Komponenten S1, S2 und S3 eines Gemisches gezeichnet. An den ausgesuchten Wellenlängen haben die Absorptionskurven ihre Maxima. Für die Extinktion En bei einer beliebigen Wellenlänge 1 gilt die allgemeine Ben ziehung: In der Gleichung bedeuten: 1 : Länge der Absorptionsstrecke, : Absorptionskoeffizienten der Komponenten S1 ... Sk bei der Wellenlänge 4 (vorgegeben), Cl ... Ck : Konzentrationen der Komponenten S1 ... Sk. 5 5 Dabei ist n > k.In FIG. 1, the absorption spectra of the three components S1, S2 and S3 of a mixture are plotted over the wavelength t. At the selected wavelengths the absorption curves have their maxima. The general relation applies to the extinction En at any wavelength 1: In the equation: 1: length of the absorption path, : Absorption coefficients of the components S1 ... Sk at wavelength 4 (given), Cl ... Ck: concentrations of the components S1 ... Sk. 5 5 where n> k.

Enthält wie im gewählten Beispiel das Gemisch drei Komponenten, so besteht der Klammerausdruck in Gleichung 1 aus drei Gliedern. Wird die Extinktion E bei drei Wellenlängen ermittelt, ergeben sich drei Gleichungen für die drei Unbekannten C1, C2 und C3, die nach bekannten Algorithmen zu lösen sind.If, as in the example chosen, the mixture contains three components, see above the expression in brackets in equation 1 consists of three terms. Will the absorbance E determined at three wavelengths, there are three equations for the three unknowns C1, C2 and C3, which are to be solved according to known algorithms.

Die Extinktion ist mit der Strahlungsintensität durch die Gleichung 2 verknüpft: (G1. 2), worin ist: In : Intensität nach Durchlaufen der Strecke 1, n oIn : Intensität vor Durchlaufen der Strecke 1.The extinction is related to the radiation intensity by equation 2: (Eq. 2), in which: In: intensity after crossing route 1, n oIn: intensity before crossing route 1.

Fig. 2 gibt den Gesamtaufbau des erfindungsgemäß ausgebildeten fotometrischen Analysengerätes wieder.Fig. 2 gives the overall structure of the inventively designed photometric Analyzer again.

Das Analysengerät nach der Erfindung arbeitet nach dem Autokollimationsverfahren. Die von der breitbandigen Strahlungsquelle 1 ausgehenden Strahlen werden durch die Kollimatorlinse 2 gebündelt und gelangen über den Strahlteiler 3 in die Strahlleitvorrichtung 4 und von da über die Absorptionsstrecke 5 zu dem Reflektor 6. Die Reflexionsstrecke 5 befindet sich direkt im zu analysierenden Medium, das die Rohrleitung 7 durchströmt. Die Länge der Absorptionsstrecke 5 ist durch den Abstand des Reflektors 5 vom reflektorseitigen Ende der Strahlleitvorrichtung 4 bestimmt.The analyzer according to the invention works according to the autocollimation method. The rays emanating from the broadband radiation source 1 are through the Collimator lens 2 are bundled and pass through the beam splitter 3 into the beam guiding device 4 and from there via the absorption path 5 to the reflector 6. The reflection path 5 is located directly in the medium to be analyzed, which flows through the pipeline 7. The length of the absorption path 5 is determined by the distance between the reflector 5 and the reflector side End of the beam guiding device 4 is determined.

Der Reflektor 6 wirft die Strahlen durch die Strahlleitvorrichtung 4 zurück zum Strahlleiter 3, der die Strahlen abbiegt und durch einen Spalt 8 auf das Prisma 9 lenkt. Die polychromatischen Strahlen werden dispergiert. Das dispergierte Licht wird auf einen Detektor 10 abgebildet, der aus einzelnen Fotoempfängern besteht, die im interessierenden Spektralbereich empfindlich sind. Jeder Fotoempfänger sendet ein der jeweiligen Wellenlänge zugeordnetes Signal in die Signalverarbeitungseinrichtung 11, die mit der Steuerelektronik 12 verbunden ist. An die Signalverarbeitungseinrichtung 11 ist außerdem das Anzeigegerät 13 angeschlossen.The reflector 6 throws the beams through the beam guiding device 4 back to the beam guide 3, which bends the beams and opens through a gap 8 the prism 9 directs. The polychromatic rays are dispersed. The dispersed Light is imaged on a detector 10, which consists of individual photo receivers, which are sensitive in the spectral range of interest. Every photo recipient sends a signal assigned to the respective wavelength into the signal processing device 11, which is connected to the control electronics 12. To the signal processing device 11, the display device 13 is also connected.

Sind in dem Detektor 10 n einzelne Fotoempfänger angeordnet, so werden n Empfängersignale 1 an die Signalvern knüpfungseinheit 11 weitergegeben, in der durch eine Verknüpfung dieser Signale z.B. ncch den Regeln der Determinanten-bzw. Matrizen-Rechnung die gewünschten Konzentrationswerte C1.. Ck ermittelt werden. Besteht das Medium beispielsweise aus drei Komponenten und werden die Signale dreier Fotoempfänger weiterverarbeitet, so ist für n und k jeweils 3 zu setzen. Für C1 beispielsweise erhält man denn: In der Gleichung 3 bedeutet: 1 = Länge der Absorptionsstrecke D = Konstante Um Störeinflüsse auf das so erzielte Meßergebnis, z. B.If n individual photoreceivers are arranged in the detector 10, then n receiver signals 1 are passed on to the signal connection unit 11, in which, by combining these signals, for example, according to the rules of the determinants or. Matrix calculation the desired concentration values C1 .. Ck can be determined. For example, if the medium consists of three components and the signals from three photo receivers are further processed, then 3 should be set for n and k. For example, for C1 we get: In equation 3: 1 = length of the absorption path D = constant In order to interfere with the measurement result thus achieved, e.g. B.

Drift der Strahlungsquelle oder der Fotoempfänger auszuschalten, ist es notwendig, auch die Werte Rn laufend zu erfassen. Dies könnte durch einen weiteren Reflektor erreicht werden, der - ähnlich wie in der DE-AS 25 21 934 -zwischen der Strahlleitvorrichtung 4 und dem teildurchlässigen Spiegel 3 in den Strahlengang eingeschwenkt wird.Switch off the drift of the radiation source or the photo receiver it is necessary to continuously record the values Rn. This could be done by another Reflector can be achieved - similar to DE-AS 25 21 934 - between the Beam guiding device 4 and the partially transparent mirror 3 in the beam path is swiveled in.

Auf diese Art sind jedoch Verschmutzungen der Absorptionsstrecke 5 durch Verunreinigungen im zu analysierenden Medium nicht kompensierbar. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung dadurch beseitigt, daß der Reflektor 6 in der Rohrleitung 7 so angeordnet wird, daß er in Richtung der Lichtstrahlen bewegbar ist. Der Reflektor wird mittels einer Verschiebeeinrichtung 12 in Richtung des Doppelpfeiles 17 von einer definierten Stellung, die durch 12 gekennzeichnet ist, in die Stellung 11 gebracht und umgekehrt, in einem Zyklus,der vor her festgelegt wird. Auf diese Weise erhält die Absorptionsstrecke zwei Längen. Die größere Länge 12 ist die Meßstrecke und die kleinere Länge 1 die Referenzstrecke. Die Verschiebung der Verstelleinrichtung 16 erfolgt mit Hilfe der Spindel 15, die durch den an die Steuereinrichtung 12 angeschlossenen Schrittmotor 14 angetrieben wird.In this way, however, soiling of the absorption path 5 cannot be compensated for by impurities in the medium to be analyzed. This disadvantage is eliminated by the invention that the reflector 6 in the pipeline 7 is arranged so that it is movable in the direction of the light rays. The reflector is by means of a displacement device 12 in the direction of the double arrow 17 of a defined position, which is indicated by 12, into position 11 brought and vice versa, in a cycle that is determined beforehand. In this way the absorption path is given two lengths. The greater length 12 is the measuring section and the smaller length 1 is the reference distance. The displacement of the adjustment device 16 takes place with the aid of the spindle 15, which is connected to the control device 12 by the Stepper motor 14 is driven.

Fig. 3 zeigt, wie die bei den zwei Längen aufgenommenen Intensitäten periodisch zwischen zwei Werten hin und her pendeln.Fig. 3 shows how the intensities recorded at the two lengths periodically oscillate back and forth between two values.

Die Intensitäten für die Referenzstrecke 11 ist mit C, I In, die Intensität für die Meßstrecke 12 mit l2In bezeichnet. Infolge der Ausgestaltung des Fotometers gemäß der Erfindung ist in der Gleichung 3 die Länge 1 durch (12 - 11), In durch tz9h und o1n durch #4#n zu ersetzen. Es ergibt sich somit die der Sianalverarbeitunqseinheit 11 vorzugeben- de Gleichung: ~~~~ Üw4 2<3 ) K3 (G1. 4). k t', ) Wie sich dach Einsetzen in die Gleichung 4 nachweisen läßt, wird der Einfluß der Störgrößen wie Drift, Alterung oder Verschmutzung der optischen Bauelemente exakt eliminiert.The intensities for the reference section 11 are denoted by C, I In, the intensity for the measuring section 12 by l2In. As a result of the design of the photometer according to the invention, the length 1 in equation 3 is to be replaced by (12-11), In by tz9h and o1n by # 4 # n. The result to be specified by the Sianalververarbeitungunqseinheit 11 is de equation: ~~~~ Üw4 2 <3) K3 (G1. 4). k t ',) As can be demonstrated after inserting it into equation 4, the influence of disturbance variables such as drift, aging or contamination of the optical components is exactly eliminated.

In der Signalverknüpfungseinheit t wird also jeweils aus einem Paar von Signalen, die sich nach Durchlaufen des Lichtes durch die zwei definierten Wegstrecken ergeben, ein Quotient zur Speicherung gebildet. Zur Berechnung der gesuchten Konzentrationen C werden die in der Signalverknüpfungseinheit 11 n gespeicherten Quotienten durch einen geeigneten Algorithmus, vorzugsweise nach Gleichung 4, zueinander in Verbindung gesetzt.In the signal linking unit t there is thus a pair in each case of signals that are generated after the light has passed through the two defined paths result, a quotient for storage is formed. To calculate the concentrations you are looking for C are the quotients stored in the signal combination unit 11 n a suitable algorithm, preferably according to equation 4, in connection with one another set.

Das Fotometer nach der Erfindung ist noch insofern vorteilhaft, als die zur Berechnung der Konzentrationen erforderlichen AbsorptionskoeffizientenK durch das Fotometer unter Verwendung reiner Komponenten in einer Anfangsphase vor Beginn der Analyse bestimmt werden können.The photometer according to the invention is advantageous in that the absorption coefficients K required to calculate the concentrations by the photometer using pure components in an initial phase The beginning of the analysis can be determined.

Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Form des Fotometers, bei dem die Lichtstrahlen nicht von einem Reflektor zurückgeworden werden, sondern das zu analysierende Medium durchlaufen, ist in Fig. 4 dargestellt. Diese Variante der Erfindung weist außer der Strahlleitvorrichtung 4 eine die geschwächten Lichtstrahlen nach außen führende Strahlleitvorrichtung 4' auf, durch die die Lichtstrahlen in Richtung dispergierende Baugruppe laufen. Nach der Erfindung wird periodisch der Abstand zwischen den Strahlleitvorrichtungen 4 und 4' auf zwei definierte Längen gebracht.A form of the photometer designed according to the invention, in which the Rays of light are not returned by a reflector, but what is to be analyzed Passing through the medium is shown in FIG. This variant of the invention has in addition to the beam guiding device 4, the weakened light beams to the outside leading beam guiding device 4 ', through which the light beams in the dispersing direction Run assembly. According to the invention periodically the distance brought between the beam guiding devices 4 and 4 'to two defined lengths.

Die Figuren 5 und 6 zeigen erfindungsgemäß ausgebildete Fotometer, die dann einzusetzen sind, wenn das zu analysierende Medium aus zwei Komponenten besteht. In beiden Ausführungsformen ist Licht der Wellenlängen Jll A und erforderlich. Zur Erzeugung des Lichtes sind zwei Lampen 1' und 1'' erforderlich, die Licht der gewünschten Wellenlängen abwechselnd ausstrahlen.Figures 5 and 6 show photometers designed according to the invention, which are to be used when the medium to be analyzed consists of two components consists. In both embodiments, light of wavelengths Jll A and is required. To generate the light, two lamps 1 'and 1' 'are required, the light of the alternately emit the desired wavelengths.

Das Fotometer nach Fig. 5 arbeitet mit durchlaufendem Licht; das Fotometer nach Fig. 6 arbeitet im Autokollimationsverfahren.The photometer of Figure 5 operates with light passing through; the photometer according to Fig. 6 works in the autocollimation process.

Man kann die Lampen 1' und 1' gepulst beispielsweise so betreiben, daß sich am Empfänger die Signalfolge gemäß Fig. 7 ergibt.The lamps 1 'and 1' can be operated in a pulsed manner, for example, that the signal sequence shown in FIG. 7 results at the receiver.

Um ein gänzliches Verschmutzen der Absorptionsstrecke durch Verunreinigungen zu vermeiden, kann man eine Reinigungsvorrichtung mechanischer oder chemischer Art vorsehen. Es ist auch eine Reinigung mit Ultraschall u. U. vorteilhaft.A complete soiling of the absorption section by impurities To avoid this, one can use a mechanical or chemical cleaning device provide. Ultrasonic cleaning may also be beneficial.

- Leerseite -- blank page -

Claims (11)

Patentansprüche A Fotometer zur kontinuierlichen Analyse eines Mediums ¼;as oder Flüssigkeit) unter Verwendung von das Medium durchlaufendem Licht mit Wellenlängen, die von den einzelnen Komponenten des Mediums absorbiert werden1 dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahlweg im zu analysierenden Medium periodisch auf zwei definierte Längen (12, 11) eingestellt wird. Claims A photometer for continuous analysis of a medium ¼; as or liquid) using light passing through the medium with Wavelengths that are absorbed by the individual components of the medium1 as a result characterized in that the light beam path in the medium to be analyzed periodically two defined lengths (12, 11) is set. 2. Fotometer nach Anspruch 1, das nach dem Autokollimationsprinzip aufgebaut ist und einen Reflektor aufweist, der die das zu analysierende Medium durchlaufenden Lichtstrahlen in sich zurückwirft, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (14) zur periodischen Einstellung des Strahlenweges in dem Medium vor dem Reflektor (6) auf zwei definierte Längen (11, 12). 2. Photometer according to claim 1, which is based on the autocollimation principle is constructed and has a reflector, which is the medium to be analyzed reflecting light rays passing through, characterized by a device (14) for periodic adjustment of the beam path in the medium in front of the reflector (6) to two defined lengths (11, 12). 3. Fotometer nach Anspruch 1 oder 2 zur Analyse eines mehrere Komponenten enthaltenden Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Reflektor (6) zurückgeworfene polychromatische Licht einem dispergierenden optischen Element, vorzugsweise einem Prisma (8), zugeleitet wird, und das dispergierte Licht auf einen Detektor (10) bestehend aus einer Zeile von Fotoempfängern abgebildet wird, wobei die einzelnen Fotoempfänger im interessierenden Spektralbereich empfindlich sind. 3. Photometer according to claim 1 or 2 for the analysis of a plurality of components containing medium, characterized in that the reflected from the reflector (6) polychromatic light a dispersing optical element, preferably one Prism (8), and the dispersed light on a detector (10) consisting of a row of photo receivers is shown, with the individual Photo receivers are sensitive in the spectral range of interest. 4. Fotometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (10) mindestens soviel Signale (In), wie das zu analysierende Medium Komponenten enthält. an eine Signalverknüpfungseinheit (11) gibt, die mit einem Anzeigegerät (13) verbunden ist. 4. Photometer according to claim 3, characterized in that the detector (10) at least as many signals (In) as the medium to be analyzed components contains. to a signal linking unit (11) which is connected to a display device (13) is connected. 5. Fotometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus jeweils einem Paar von Signalen (In), die sich nach Durchlaufen des Lichtes durch die zwei definierten Wegstrecken (11, 12) ergeben, in der Signalverknüpfungseinheit (11) ein Quotient zur Speicherung gebildet wird.5. photometer according to claim 4, characterized in that from each a pair of signals (In) obtained after the light has passed through the two defined distances (11, 12) result in the signal linking unit (11) a quotient for storage is formed. 6. Fotometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berechnung der gesuchten Konzentrationen (Cn) die in der Signalverknüpfungseinheit (11) gespeicherten Quotienten durch einen geeigneten Algorithmus, vorzugsweise entsprechend Gleichung 4, zueinander in Beziehung gesetzt werden.6. Photometer according to claim 5, characterized in that for calculation of the searched concentrations (Cn) stored in the signal combination unit (11) Quotient by a suitable algorithm, preferably according to the equation 4, can be related to each other. 7. Fotometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Berechnung der Konzentrationen (C ) erforderlichen n Absorptionskoeffizieten zu h X ) durch das Fotometer unter Verwendung reiner Komponenten in einer Anfangsphase vor Beginn der Analyse bestimmt werden.7. Photometer according to claim 6, characterized in that the for Calculation of the concentrations (C) required n absorption coefficients h X) by the photometer using pure components in an initial phase be determined before starting the analysis. 8. Fotometer nach Anspruch 4 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverknüpfungseinheit (11) mit einer Steuereinheit (12) verbunden ist, die ein Verstellglied, vorzugsweise einen Schrittmotor (14), steuert, der über die Spindel (15) die Verschiebeeinrichtung (16) derart parallel zur Strahlrichtung verstellt, daß der Absorptionsweg (5) in einem vorgegebenen Zyklus auf zwei Längen (12, 11) eingestellt wird.8. Photometer according to claim 4 or the following, characterized in that that the signal linking unit (11) is connected to a control unit (12), which controls an adjusting member, preferably a stepping motor (14), which controls the The spindle (15) adjusts the displacement device (16) parallel to the beam direction in such a way that that the absorption path (5) in a predetermined cycle on two lengths (12, 11) is set. 9. Fotometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (6) durch die Verschiebeeinrichtung (16) von einer Endlage (12 bzw. 11) in die andere Endlage (11 bzw. 12) gebracht wird.9. Photometer according to claim 8, characterized in that the reflector (6) by the displacement device (16) from one end position (12 or 11) to the other End position (11 or 12) is brought. 10. Fotometer nach Anspruch 1 oder 2 zur Analyse eines Mediums, das nur aus zwei Komponenten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lichtquellen (1', 1") vorgesehen sind, von denen jede Licht einer bestimmten Wellenlänge periodisch in das zu analysierende Medium sendet.10. Photometer according to claim 1 or 2 for the analysis of a medium which consists of only two components, characterized in that two light sources (1 ', 1 ") are provided, each of which is periodic light of a certain wavelength in the medium to be analyzed. 11. Fotometer nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (1, 1', 1'') mit einer Trägerfrequenz moduliertes Licht senden.11. Photometer according to claim 1 or the following, characterized in that that the light sources (1, 1 ', 1' ') send light modulated with a carrier frequency.
DE19833339950 1983-11-04 1983-11-04 Photometer for continuously analysing a medium (gas or liquid) Withdrawn DE3339950A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833339950 DE3339950A1 (en) 1983-11-04 1983-11-04 Photometer for continuously analysing a medium (gas or liquid)
DE19843422309 DE3422309A1 (en) 1983-11-04 1984-06-15 Photometer for continuous analysis of a medium
EP84112134A EP0145877B1 (en) 1983-11-04 1984-10-10 Photometer for continuous analysis of a medium (gas or liquid)
DE8484112134T DE3479241D1 (en) 1983-11-04 1984-10-10 Photometer for continuous analysis of a medium (gas or liquid)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833339950 DE3339950A1 (en) 1983-11-04 1983-11-04 Photometer for continuously analysing a medium (gas or liquid)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3339950A1 true DE3339950A1 (en) 1985-05-15

Family

ID=6213489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19833339950 Withdrawn DE3339950A1 (en) 1983-11-04 1983-11-04 Photometer for continuously analysing a medium (gas or liquid)

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3339950A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2583164A1 (en) * 1985-06-06 1986-12-12 Trapil Transports Petroliers P METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE COLOR AND TURBIDITY OF A FLUID
FR2598502A1 (en) * 1985-12-23 1987-11-13 Pan Michel Differential absorption spectroscopy and turbidity apparatus using optical fibres
US5168367A (en) * 1991-01-16 1992-12-01 Rourke Patrick E O Variable path length spectrophotometric probe
WO2004076496A3 (en) * 2003-02-25 2005-03-10 Kerr Mcgee Chemical Llc Process for making titanium dioxide
WO2007088047A1 (en) * 2006-02-01 2007-08-09 J & M Analytische Mess- Und Regeltechnik Gmbh Apparatus for optical measurement of substance concentrations
EP2851663A3 (en) * 2011-07-14 2015-07-01 Thermo Electron Scientific Instruments LLC Optical Spectrometer with underfilled Fiber Optic Sample Interface
WO2016142062A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Continental Automotive France Sensor for spectrometric analysis of a variable-pressure gaseous fuel for automotive vehicle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2014755A1 (en) * 1970-03-20 1971-09-30 Auergesellschaft Gmbh Absorption meter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2014755A1 (en) * 1970-03-20 1971-09-30 Auergesellschaft Gmbh Absorption meter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Buch: Kortüm: Kolorimetrie, Photometrie und Spetrometrie, vierte Aufl., Springer Verlag 1962, S.205, Abb.104 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2583164A1 (en) * 1985-06-06 1986-12-12 Trapil Transports Petroliers P METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE COLOR AND TURBIDITY OF A FLUID
WO1986007454A1 (en) * 1985-06-06 1986-12-18 Societe Des Transports Petroliers Par Pipeline - T Method and device for determining the colour and degree of the turbidity of a fluid
FR2598502A1 (en) * 1985-12-23 1987-11-13 Pan Michel Differential absorption spectroscopy and turbidity apparatus using optical fibres
US5168367A (en) * 1991-01-16 1992-12-01 Rourke Patrick E O Variable path length spectrophotometric probe
CN100390071C (en) * 2003-02-25 2008-05-28 特诺有限公司 Process for making titanium dioxide
WO2004076496A3 (en) * 2003-02-25 2005-03-10 Kerr Mcgee Chemical Llc Process for making titanium dioxide
EP2272799A3 (en) * 2003-02-25 2011-09-14 Tronox LLC Process for making titanium dioxide
EP2272798A3 (en) * 2003-02-25 2011-09-14 Tronox LLC Process for making titanium dioxide
WO2007088047A1 (en) * 2006-02-01 2007-08-09 J & M Analytische Mess- Und Regeltechnik Gmbh Apparatus for optical measurement of substance concentrations
US8379192B2 (en) 2006-02-01 2013-02-19 J&M Analytik Ag Apparatus for optical measurement of substance concentrations
EP2851663A3 (en) * 2011-07-14 2015-07-01 Thermo Electron Scientific Instruments LLC Optical Spectrometer with underfilled Fiber Optic Sample Interface
WO2016142062A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Continental Automotive France Sensor for spectrometric analysis of a variable-pressure gaseous fuel for automotive vehicle
FR3033646A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-16 Continental Automotive France SPECTROMETRICALLY ANALYZED SENSOR OF VARIABLE PRESSURE GAS FUEL FOR MOTOR VEHICLE
US10094765B2 (en) 2015-03-12 2018-10-09 Continental Automotive France Sensor for spectrometric analysis of a variable-pressure gaseous fuel for automotive vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2637246C3 (en) Method and device for the inspection of glass containers
EP0145877B1 (en) Photometer for continuous analysis of a medium (gas or liquid)
DE2415049C3 (en) Spectrophotometer for measuring the absorbency of chromatographically separated liquids
DE19963331B4 (en) X-ray fluorescence analyzer for use as a wavelength dispersive analyzer and energy dispersive analyzer
EP0076356B1 (en) Method and device for the measurement of a component absorbing an infrared, near infrared, visible or ultraviolet radiation in a mixture
EP0163847B1 (en) Interferential refractometer
DE2420060A1 (en) SPECTRAL PHOTOMETRIC PROCEDURE AND REUSABLE SPECTRAL PHOTOMETERS FOR THE IMPLEMENTATION OF THE SAME
DE69226317T2 (en) ONLINE PROCESS CONTROL MONITORING SYSTEM
EP0476088A1 (en) Acousto-optic tunable double-beam spectrometer.
DE1026555B (en) Method and device for spectrochemical analysis
DE3724852C2 (en) Absorption photometer
DE2616377A1 (en) PROCESS FOR THE CONTINUOUS GENERATION OF WAVES OF COHERENT ANTI-STOKES VIBRATION SPECTRA
DE4228366C2 (en) Fluorescence measuring device
DE2530480A1 (en) SINGLE-BEAM PHOTOMETER
DE3938142C2 (en)
DE2635171C3 (en) Device for determining the concentration of a component of a gas sample
DE2648450C2 (en) Device for measuring the optical adsorption capacity of a sample fluid
DE3339950A1 (en) Photometer for continuously analysing a medium (gas or liquid)
DE2651086C3 (en)
DE2927156A1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE OXYGEN CONCENTRATION
DE102017127122A1 (en) Spectrometric measuring device
EP0087077A2 (en) Measuring device for optical gas analysis
WO1999047914A1 (en) Thin-layer chromatography apparatus
DE2905230A1 (en) TWO-RANGE ALTERNATE LIGHT COLORIMETER
DE2430011A1 (en) TWO-BEAM PHOTOMETER WITH INTERFERENCE FILTER

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
AG Has addition no.

Ref country code: DE

Ref document number: 3422309

Format of ref document f/p: P

8139 Disposal/non-payment of the annual fee