[发明专利]NDIR-双束-气体分析仪和借助于这种气体分析仪来确定气体混合物中的测量气体成分的浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于借助于非分散红外（NDIR）双束气体分析仪来确定气体混合物中的测量气体成分的浓度的方法。

本发明还涉及一种根据权利要求10的前序部分所述的NDIR双束气体分析仪。

背景技术

这种方法和这种气体分析仪已在WO 2008/135416 A1中公开，并用于确定气体混合物中的测量气体成分的浓度。为此，由红外射线源产生的红外射线交替地通过容纳气体混合物的测量管和含有参考气体的参考管输送。借助于检测装置来检测从这两个管中逸出的射线，其中产生测量信号，并且随后在评估单元中被评估。其余检测装置含有一个或多个以单层或双层接收器形式存在的光气动检测器。射线在测量管与参考管之间的转换借助于调制器来完成，这个调制器通常是叶轮或斩光器（Blendenrad）。如果为达到零点平衡而使用同一种气体，特别是中性气体（Nullgas）如氮气或空气，来填充两个管，并且气体分析仪经过光学平衡处理，则在进入检测装置的总是相同强度的射线，从而不产生任何测量信号（交变信号）。如果使用待检验的气体混合物来填充测量管，则此时会出现与其中含有的测量气体成分的浓度和可能存在的二次气体（Quergase）相关的预吸收现象，从而使测量管和参考管中逸出的不同射线强度随调制的进行按照时间先后顺序进入检测装置，该检测装置可以产生具有调制频率并且大小取决于各种射线强度差异的交变信号作为测量信号。

但是，进入检测装置的射线强度不仅取决于不同气体的吸收，还与其它作用在红外射线强度上的影响因素有关。这些影响红外射线源或检测装置的因素，如由于污染、老化或温度而导致的变化，不易识别，并且可能会导致测量结果错误。

因此，定期校准气体分析仪是必要的，其中，例如将中性气体和最终气体、即已知浓度的测量气体顺次充入测量管。

从DE 195 47 787 C1中可知，为了校准NDIR双束气体分析仪，要用中性气体填充测量管，并借助于遮光装置截断穿过参考管的射线。于是，可以实现气体分析仪的照射功能，凭借这一功能可以实现例如与红外射线源强度的关联，而不必使用校准气体或标准气体来填充测量管。

在本文开头提到的EP 1 640 708 A1中公开的NDIR双束气体分析仪在一个调制周期内产生至少两个遮蔽阶段，在这两个阶段中，穿过测量管和参考管的射线都会被截断。这样一来，就可以使用双倍频率为测量信号的固有震动调制谐波。在对测量信号进行傅里叶分析之后，通过两个第一傅里叶分量确定标准测量值，并通过标准测量值的坐标变换来确定测量气体成分的浓度。

在前文所述的WO 2008/135416 A1中公开的NDIR双束气体分析仪中，检测装置具有至少两个单层接收器，二者分别提供测量信号，并且顺次位于气体分析仪的光路中。第一单层接收器包含例如测量气体成分，而至少一个下游的单层接收器含有二次气体。评估单元含有一个与单层接收器的数量n相应的n维校准矩阵，在该矩阵中，当测量气体成分的已知浓度不同时，在存在不同的已知二次气体浓度的情况下获得的测量信号值被保存为n元组。在存在未知二次气体浓度的情况下对测量气体成分的未知浓度进行测量时，通过对此时获得的信号值n元组与保存在校准矩阵中的信号值n-元组进行比较，求出测量气体成分的浓度。除此之外，例如在二次气体浓度保持恒定的过程中，所产生射线的强度可以变化，以便于求出因红外线发射器老化或测量管污染而引起的输送变化对测量结果的影响。

发明内容

本发明的目的在于，简化对错误影响（如因污染、老化或温度导致红外射线源或检测装置上发生的变化）的识别和补偿。

根据本发明，该目的通过权利要求1中定义的方法以及权利要求7中描述的NDIR双束气体分析仪来实现。

根据本发明的方法和气体分析仪的有利的改进方案是从属权利要求的主题。

附图说明

以下借助附图对本发明作进一步阐述；分别以实施例的形式详细示出：

图1示出NDIR双束气体分析仪，其具有一个由两个按先后顺序排列的单层接收器组成的并提供两种测量信号的检测装置，

图2-4分别以俯视图示出气体分析仪的调制轮、测量管和参考管的三种不同的布置方式，

图5示出采用单倍调制频率和双倍调制频率时，由检测装置产生的测量信号及其信号分量的示例，

图6示出采用单倍调制频率和双倍调制频率时，在对气体分析仪进行校准时获得的信号分量的示例，