[发明专利]NDIR双束气体分析仪及用该气体分析仪测定气体混合物中测量气体成分的浓度的方法

权利要求书

1.一种用一非分散红外(NDIR)双束气体分析仪测定一气体混合物(6)中一测量气体成分的浓度的方法，其中，通过调制使一红外辐射(2)交替穿过一容纳所述气体混合物(6)的测量管(4)和一含有一参比气体(7)的参比管(5)，然后在产生一测量信号(S，Sa，Sb)的情况下对所述红外辐射进行检测，并通过分析所述测量信号(S，Sa，Sb)来测定所述测量气体成分的浓度，

其特征在于，

使所述辐射(2)在所述测量管(4)和所述参比管(5)之间的切换产生一相位不平衡，

以调制所述辐射(2)为目的对所述测量信号(S)进行相敏检测，其中，产生一包含一振幅信息和一相位信息(Φ_F)的测量信号矢量(S_F)，

在校准所述气体分析仪的过程中，针对所述测量气体成分的不同已知浓度(K₁，K₂，K₃，K₄，K₅)，测定多个不同振幅和不同相位的测量信号矢量(S₁，S₂，S₃，S₄，S₅)，这些测量信号矢量定义一特性曲线(43)，以及

测量所述测量气体成分的一未知浓度时，根据在此过程中所获得的一测量信号矢量(S_F)或其延长线与所述特性曲线(43)的交点(45)来测定所述测量气体成分的未知浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

借助一双相锁相放大器(34)对所述测量信号(S)进行相敏检测，其中，获得所述测量信号矢量(S)的一同相分量(S_x)和一正交分量(S_y)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

在所述辐射(2)的调制和所述测量信号(S)的相敏检测之间插入一相移，借此使所述特性曲线(43)在由所述同相分量(S_x)和所述正交分量(S_y)构成的坐标系内旋转一定程度，直至用零点气体校准所述气体分析仪时所获得的一测量信号矢量(S₁)或者用最终气体校准所述气体分析仪时所获得的一测量信号矢量(S₅)与所述坐标系的其中一轴线重合。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

在所述特性曲线(43)在由所述同相分量(S_x)和所述正交分量(S_y)构成的坐标系内至少基本呈直线分布的情况下，在所述辐射(2)的调制和所述测量信号(S)的相敏检测之间插入一相移，借此使所述特性曲线(43)在所述坐标系内旋转一定程度，直至其与所述坐标系的其中一轴线平行。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

只需测定零点气体下的一测量信号矢量(S₁)及最终气体下的另一测量信号矢量(S₅)即可完成所述校准。

6.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

将一测量信号矢量(S_F)的顶点与所述特性曲线(43)之间的一距离检定为所述气体分析仪与校准状态之间的偏差，并将所述距离输出。

7.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

调制所述辐射(2)所使用的一斩光器或叶轮(8)的旋转轴可相对于所述测量管(4)的轴线和所述参比管(5)的轴线进行偏移，以便使所述辐射(2)在所述管子(4，5)之间的切换产生相位不平衡。

8.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

所述测量管(4)与所述参比管(5)之间的距离可调，以便使所述辐射(2)在所述管子(4，5)之间的切换产生相位不平衡。

9.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

借助一分光器(3)将所述辐射(2)以关于所述测量管(4)和所述参比管(5)的轴线(31，32)不对称的方式导入所述两个管子(4，5)，以便使所述辐射(2)在所述管子(4，5)之间的切换产生相位不平衡。