專利名稱：不彌散紅外氣體分析器的平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不彌散紅外氣體分析器的平衡方法，該分析儀用來確定基本濃度高且濃度改變小的氣體成分的濃度，如權(quán)利要求1前序部分所述。
在氣體測量技術(shù)中經(jīng)常提出的任務(wù)是，在較大的基本濃度條件下測量小數(shù)量的測量成分。當(dāng)該測量成分的基本濃度經(jīng)常變化時，這種測量的難題就復(fù)雜了。同化作用的測量就是一個這樣的例子。由于這里所用的光學(xué)測量方法是按照朗勃-比爾(Lambert-Beer)定律工作的，而該定律描述了光輻射的吸收與一種氣體的濃度之間的非線性關(guān)系，因此，測量設(shè)備的靈敏度隨待測氣體的基本濃度而改變。
在所述同化測量的例子中，關(guān)注的數(shù)量是空氣中的CO2含量。該含量可按試驗的條件在約320至1000ppm之間的濃度范圍內(nèi)波動。由于CO2值僅僅出現(xiàn)很小的變化，所以希望一般例如為50ppm的測量范圍具有較低的量程起點，其中，由于基本濃度的波動，很容易出現(xiàn)高達(dá)50%的誤差。
本發(fā)明所基于的任務(wù)是，提供一種不彌散紅外氣體分析器，用一帶可變濃度補(bǔ)償?shù)幕緷舛葴y量氣體濃度，其中對測量成分的靈敏度與其基本濃度無關(guān)。
該任務(wù)由權(quán)利要求1特征部分所述的特征的完成。
由測量氣體分流出一般與基本濃度相應(yīng)的對比氣體。使該氣體流經(jīng)一個氣體分析器光程的對比例(流動的對比氣體)。氣體分析器測量被測成分作為測量氣和基本濃度的差值。測量數(shù)值的靈敏度對基本濃度和剩余依賴性由下列方法步驟消除-在第一步，將具有現(xiàn)有基本濃度的測量氣導(dǎo)入氣體分析器的測量和對比室，并與氣體分析器的零點相平衡;
-在第二步，將一個校準(zhǔn)室夠入兩室的光程中，該室充有預(yù)定濃度的測量成分，該濃度與所期望的例如50ppm的測量范圍相應(yīng)，平衡靈敏度，使得該測量范圍與測量區(qū)間相應(yīng)。
然后，將用于所調(diào)測量范圍的儀器調(diào)整到正確的靈確度上。在測量氣體的基本濃度變化時，重復(fù)該兩個方法步驟。如果平衡自動進(jìn)行，即可為操作者提供靈敏度的似連續(xù)性校正。
下面借助于附圖
進(jìn)一步解釋本發(fā)明。該圖表示用來由一臺紅外氣體分析器測量綠葉同化作用的測量裝置。
帶有測量和對比光程的紅外氣體分析器像通常那樣由紅外輻射器1、一個對輻射進(jìn)行調(diào)輻的旋轉(zhuǎn)光圈15、一個由測量氣體穿流的測量透明室2和一個相應(yīng)地由比氣體穿流的對比透明室3以及兩個接受室16和17構(gòu)成。與在這些室中吸收的能量相應(yīng)的電信號以已知的方式在一個這里沒有進(jìn)一步示出的探測器18中加工處理。
用空氣作對比氣，它借助于泵9用管道10經(jīng)體積為V的對比容器6流入對比室3。一部分經(jīng)管道10吸入的空氣流過體積為V的測量容器7，到達(dá)紅外氣體分析器的測量室2。借助于管道12和14及泵9，對比和測量氣體由室2和3吸出。在測量容器7中發(fā)生待測試的同化作用;由此產(chǎn)生的氣體與穿流的空氣相互混合，接著由紅外氣體分析器測量。與測量容器7相并列放置有一個體積為V的同樣大小的容器8，同樣經(jīng)管道10向該容器供入空氣。它向測量室2提供平衡過程所需的對比氣體。
如開頭已經(jīng)說明，空氣的CO2含量在320至1000ppm的數(shù)量范圍內(nèi)波動，而在同化時令人關(guān)注的CO2含量在50ppm范圍內(nèi)變動。由于波動的基本濃度所造成的測量誤差由下述方式消除。
首先，具有現(xiàn)實CO2基本濃度的空氣由容器8經(jīng)一電磁閥5導(dǎo)入測量室2。測量室2和對比室3含有CO2基本濃度相同的空氣。將紅外氣體分析器中探測器18的電零點調(diào)整到該現(xiàn)實CO2數(shù)值上。按照零點平衡，將一個校準(zhǔn)室4移入兩個室2和3的光程中，該室充有測量成分或者一種可比較的氣體。填充氣體的濃度在這里相當(dāng)于同化測量合適的測量范圍，例如50ppmCO2的濃度。借助于校準(zhǔn)室4，調(diào)節(jié)探測器18的電靈敏性，也即其放大系數(shù)，使得50ppm的濃度正好與其整個測量跨度相對應(yīng)。
在這兩個平衡過程結(jié)束后，將校準(zhǔn)室4從光程中移出，電磁閥15重新用管道13連通測量容器7和測量室2。此后，用于所調(diào)測量范圍的紅外氣體分析器正確地調(diào)整到該靈敏度上。在空氣中CO2含量的基本濃度變化時，重復(fù)所述的平衡過程。由于該過程可自動進(jìn)行，所以為操作者提供了一種紅外氣體分析器靈敏度的似連續(xù)校正。
權(quán)利要求
1.一種不彌散紅外氣體分析器的平衡方法，該分析器用來確定基本濃度高且濃度改變小的氣體成分的濃度，并有a)一個紅外輻射源，b)一個裝有測量氣體和一個裝有對比氣體的透明容器，它們由各自的光束通過，c)一個周期性中斷光束的光闌裝置，d)每次一個充有待測氣體成分或一種相應(yīng)吸收氣體的接受室，當(dāng)時的光束穿過透明容器后進(jìn)入該室，e)一個與接受室氣動連接的壓力接受器，它向探測器發(fā)生一個電信號，該信號是由于輻射吸收而在接受室產(chǎn)生的壓差的函數(shù)，本發(fā)明的特征在于，f)在第一個處理步驟，使具有現(xiàn)實基本濃度的對比氣體同時流過測量透明容器(2)和對比透明容器(3)，調(diào)整紅外氣體分析器的電零點，g)在第二個處理步驟，將一個校準(zhǔn)透明容器(4)移入每個在第一步驟后充氣的透明容器(2，3)的光程中，該校準(zhǔn)透明容器裝有與所期望測量范圍相應(yīng)的預(yù)定濃度的測量成分，h)平衡探測器(18)對電信號的靈敏度，使得該測量范圍與測量跨度相應(yīng)，和i)平衡步驟結(jié)束后，用對比氣體充填對比室(3)，用測量氣體充填測量室(2)，將校準(zhǔn)透明容器(4)從光程中移出。
2.權(quán)利要求1所述的平衡方法，特別適用于同化測量，其特征是，用空氣作對比氣體，將一部分同樣氣體濃度的空氣用于同化過程，由它提供富集了同化的待測量氣體成分的測量氣體。
全文摘要
不彌散紅外氣體分析器的平衡方法，由測量氣體分出一般相應(yīng)于基本濃度的對比氣體，使其通過氣體分析器光程的對比側(cè)。該分析器測量作為測量氣體與基本濃度之差的測量成分。測量值的靈敏度對其基本濃度的殘余依賴性由以下處理步驟清除1)使有現(xiàn)實基本濃度的測量氣進(jìn)入分析器的測量和對比透明容器，并調(diào)整該分析器的零點；2)將校準(zhǔn)透明容器移入兩個透明容器的光程中，校準(zhǔn)容器充有預(yù)定濃度的測量成分，該濃度相當(dāng)于所期望的例如50ppm的測量范圍，平衡靈敏度，使得該測量范圍與測量跨度相對應(yīng)。
文檔編號G01N21/61GK1052552SQ9010899
公開日1991年6月26日 申請日期1990年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月30日
發(fā)明者沃爾特·法比斯凱, 岡特·貝爾哈特 申請人:哈特曼和布朗股份公司