Beschreibung description
Verfahren und Vorrichtung zur quantitativen GasanalyseMethod and device for quantitative gas analysis
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quantitativen Gasanalyse.The invention relates to a method and a device for quantitative gas analysis.
Bei vielen Anwendungen besteht die Notwendigkeit, Gase zu messen, sei es im Bereich der Emissionsüberwachung zur Einhaltung bzw. Überprüfung von gesetzlichen Grenzwerten, zur Beurteilung der Raumluftqualität, zur Überprüfung biologischer Aktivitäten, etc. So spielt zum Beispiel die C02- Konzentration bei der Beurteilung der Raumluft eine entschei- dende Rolle und wird daher als Indikator herangezogen.In many applications, there is a need to measure gases, be it in the area of emission monitoring to comply with or check legal limit values, to assess indoor air quality, to check biological activities, etc. For example, the C0 2 concentration plays a role in the assessment indoor air plays a crucial role and is therefore used as an indicator.
Zur Messung von Gasen existieren eine Vielzahl unterschiedlicher Messmethoden und Messanordnungen. Für die Messung der C02-Konzentration kommen zum Beispiel Infrarot -optische Gas- sensoren zum Einsatz, da Kohlendioxid unter Messbedingungen nur bedingt eine chemische Reaktion auslöst. Da bei C02- Messungen mit Infrarot-Gassensoren keine Querempfindlichkeiten auftreten, sind diese Gassensoren für die Konzentrationsmessung von Kohlendioxid besonders gut geeignet. Unter Queremp- findlichkeiten versteht man die Einflüsse weiterer, nicht zu untersuchender Gase, die jedoch im Messmedium enthalten sein könne .There are a variety of different measuring methods and measuring arrangements for measuring gases. For example, infrared-optical gas sensors are used to measure the C0 2 concentration, since carbon dioxide only triggers a chemical reaction to a limited extent under measuring conditions. Since there are no cross-sensitivities in C0 2 measurements with infrared gas sensors, these gas sensors are particularly well suited for measuring the concentration of carbon dioxide. Cross-sensitivities are understood to be the influences of other gases that are not to be examined, but which may be contained in the measuring medium.
Infrarot-optische Gassensoren sind dazu ausgelegt, die Kon- zentration von organischen und anorganischen Gasen in einer Probenatmosphäre mittels Infrarot-Strahlung zu messen. Sie arbeiten typischerweise nach dem Verfahren der Absorptions- spektroskopie . Mehratomige, nicht elementare Gase haben die Eigenschaft, die von den Gassensoren emittierte Infrarot- Strahlung zu absorbieren, wobei dabei ein für das jeweils zu messende Gas charakteristisches Absorptionsspektrum entsteht. Jedes Gas weist bei einer spezifischen Wellenlänge sein Ab-Infrared optical gas sensors are designed to measure the concentration of organic and inorganic gases in a sample atmosphere using infrared radiation. They typically work using the absorption spectroscopy method. Multi-atomic, non-elementary gases have the property of absorbing the infrared radiation emitted by the gas sensors, thereby creating an absorption spectrum which is characteristic of the gas to be measured in each case. Every gas has its
RFSTΔTIfil INftSt DPIF
sorptionsmaximum auf, welches im Falle von Kohlendioxid bei etwa 4,27 μ liegt. Bei gegebener Absorptionswellenlänge ist die durch das Messmedium auftretende Abschwächung der emittierten Infrarot -Strahlung ein Maß für die Konzentration des zu untersuchenden Gases. Diese physikalische Eigenschaft der zu messenden Gase wird bei der Infrarot-Gasanalyse ausgenutzt .RFSTΔTIfil INftSt DPIF sorption maximum, which is about 4.27 μ in the case of carbon dioxide. For a given absorption wavelength, the attenuation of the infrared radiation emitted by the measuring medium is a measure of the concentration of the gas to be examined. This physical property of the gases to be measured is used in the infrared gas analysis.
Figur 1 zeigt den Aufbau einer Anordnungen zur quantitativen Gasanalyse. Die Messanordnung 1 weist eine Sensoreinrichtung bestehend aus einer Strahlungsquelle 2, beispielsweise eine Glühlampe, und einer Detektoreinrichtung 3 auf. Ferner ist eine Messkammer 4 vorgesehen, in der das zu analysierende Messmedium 5 enthalten ist. Die Strahlungsquelle 2 und die Detektoreinrichtung 3 sind an der Messkammer 4 in definierter Ausrichtung festgelegt, so dass die von der Strahlungsquelle 2 ausgesandte Messstrahlung 6, 6' zumindest einmal durch die Messkammer verläuft und nach dem Austritt (X=d) aus der Messkammer 4 von der Detektoreinrichtung 3 detektiert werden kann .Figure 1 shows the structure of an arrangement for quantitative gas analysis. The measuring arrangement 1 has a sensor device consisting of a radiation source 2, for example an incandescent lamp, and a detector device 3. Furthermore, a measuring chamber 4 is provided, in which the measuring medium 5 to be analyzed is contained. The radiation source 2 and the detector device 3 are fixed to the measuring chamber 4 in a defined orientation, so that the measuring radiation 6, 6 'emitted by the radiation source 2 passes through the measuring chamber at least once and after it has emerged (X = d) from the measuring chamber 4 of the detector device 3 can be detected.
Der spektrale Ort der von der Strahlungsquelle 2 ausgehenden Strahlung 6 mit der Intensität Ie ist so gewählt, dass die Strahlung von dem Messmedium 5 in der Messkammer zumindest teilweise absorbiert werden kann. Die Strahlung durchläuft die Messkammer der Dicke d, wobei ein Teil der eingekoppelten Strahlung 6 von dem Messmedium 5 absorbiert wird, was eine Abschwächung der Intensität Ie der eingekoppelten Strahlung 6 bewirkt . Die aus der Messkammer 4 austretende Strahlung 6 ' der Intensität Ia < Ie trifft dann auf die Detektoreinrichtung 3 und wird dort gemessen. Das Verhältnis von austretender Strahlungsintensität Ia zu eintretender Strahlungsintensität definiert die Durchlässigkeit D = Ia/le - oder auch Transmission - des Messmediums 5 in der Messkammer 4. Der im Messmedium absorbierte Strahlungsanteil ist die Absorption A = 1-D.
Bei den bekannten Messanordnungen zur optischen Gasanalyse wird die für die Messung erforderliche Strahlung meist mittels Glühlampen erzeugt. Für die optische Messung ist dabei wesentlich, dass die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung eine definierte, stabile Intensität aufweist. Zur Stabilisierung dieser Strahlungsleistung ist eine Regeleinrichtung vorgesehen, mittels der der Strom bzw. die Spannung der Strahlungsquelle geregelt wird. Dies ist jedoch mit schaltungstechnisch vertretbarem Aufwand nur im Gleichspan- nungsbetrieb möglich. Bei den heute bekannten Messanordnungen wird daher die Strahlungsquelle mit einer Gleichspannung bzw. einem Gleichstrom versorgt .The spectral location of the radiation 6 with the intensity Ie emanating from the radiation source 2 is selected such that the radiation can be at least partially absorbed by the measuring medium 5 in the measuring chamber. The radiation passes through the measuring chamber of thickness d, a portion of the injected radiation 6 being absorbed by the measurement medium 5, which causes the intensity Ie of the injected radiation 6 to be attenuated. The radiation 6 ′ of intensity Ia <Ie emerging from the measuring chamber 4 then hits the detector device 3 and is measured there. The ratio of emerging radiation intensity Ia to incoming radiation intensity defines the permeability D = Ia / le - or also transmission - of the measuring medium 5 in the measuring chamber 4. The radiation component absorbed in the measuring medium is the absorption A = 1-D. In the known measuring arrangements for optical gas analysis, the radiation required for the measurement is usually generated by means of incandescent lamps. It is essential for the optical measurement that the radiation emitted by the radiation source has a defined, stable intensity. To stabilize this radiation power, a regulating device is provided, by means of which the current or the voltage of the radiation source is regulated. However, this is only possible in DC voltage operation with a justifiable amount of circuitry. In the measuring arrangements known today, the radiation source is therefore supplied with a direct voltage or a direct current.
Im Gleichspannungsbetrieb der Strahlungsquelle treten jedoch unerwünschte Effekte, wie zum Beispiel der bekannte Soret-In direct voltage operation of the radiation source, however, undesirable effects occur, such as the well-known Soret
Effekt und der Elektromigrations-Effekt , in den Vordergrund, die die optischen Eigenschaften der Strahlungsquelle mit zunehmender Strahlungsdauer verändern:Effect and the electromigration effect, in the foreground, which change the optical properties of the radiation source with increasing radiation duration:
Der Soret-Effekt bzw. die Soret ' sehe Wirkung basiert auf einem starken Temperaturgefälle in Längsrichtung der Achse der Glühwendel, wodurch es zu einem Massetransport des Materials des Glühwendeis kommt. Dies führt zu .einer zunehmenden Inhomogenität der Oberfläche der Glühwendel, was sich in einer mehr oder weniger gezahnten bzw. zackigen Oberflächenstruktur äußert . Die daraus resultierende Querschnittsreduzierung kann unter extremen Bedingungen, zum Beispiel bei mechanischen Schocks oder Vibrationen, vorzugsweise in den Bereichen geringeren Querschnitts zu einem Bruch des Glühwendeis oder zu einer Veränderung der optischen Eigenschaften führen.The Soret effect or the Soret 'see effect is based on a large temperature gradient in the longitudinal direction of the axis of the filament, which leads to mass transfer of the material of the filament. This leads to an increasing inhomogeneity of the surface of the incandescent filament, which manifests itself in a more or less serrated or jagged surface structure. The resulting reduction in cross-section can lead to a break in the incandescent ice or to a change in the optical properties under extreme conditions, for example mechanical shocks or vibrations, preferably in the regions with a smaller cross-section.
Bei der Elektromigration ist die gleiche Veränderung der Drahtoberfläche zu beobachten wie beim Soret-Effekt. Bedingt wird dieser Effekt allerdings durch einen hohen Gleichstrom durch die Glühwendel, wobei der Massetransport durch das sich in Längsrichtung des Glühwendeis befindliche elektrische Feld mit einseitigem Spannungsgradienten unterstützt wird. Auch
hier tritt eine Veränderung der Oberfläche auf. Die dadurch hervorgerufene Querschnittsreduzierung des Glühwendeis erzeugt an den Stellen geringeren Querschnitts lokal eine Erhöhung des Widerstandes und damit auch eine lokale Temperaturerhöhung des Glühwendeis, wodurch der Prozess der Querschnittsreduzierung der Oberfläche noch unterstützt wird. Unter extremen Bedingungen führt dies ebenfalls zum Bruch des Glühwendeis oder zu einer Veränderung der optischen Eigenschaften.The same change in the wire surface can be observed in electromigration as in the Soret effect. However, this effect is caused by a high direct current through the filament, the mass transport being supported by the electrical field located in the longitudinal direction of the filament with a one-sided voltage gradient. Also a change in the surface occurs here. The resulting reduction in cross-section of the glow plug produces a local increase in resistance at the points with a smaller cross-section, and thus also a local temperature increase in the glow plug, which further supports the process of reducing the cross-section of the surface. Under extreme conditions, this also leads to the breaking of the incandescent ice or to a change in the optical properties.
Eine Veränderung der optischen Eigenschaften hat automatisch auch eine Veränderung der optischen Abbildungseigenschaften und der spektralen Strahlungsverteilung der Strahlungsquelle zur Folge. Dadurch bedingt weist die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung nicht mehr die fest vorgegebene, für die Messung erforderliche Strahlungsintensität Ie auf, wodurch das ganze Messsystem unerwünschterweise dejustiert wird. Das Messsystem muss daher regelmäßig nachjustiert werden oder es muss die Strahlungsquelle ausgewechselt werden. Dies ist je- doch, insbesondere bei sehr lang andauernden Messungen, nicht immer möglich. Darüber hinaus ist die ständige Justierung der Messanordnung zeitaufwendig und daher kostenintensiv. Im Falle eine Bruchs des Glühwendeis muss die gesamte Strahlungsquelle ausgewechselt werden, was das Messverfahren zudem sig- nifikant verteuert.A change in the optical properties automatically also results in a change in the optical imaging properties and the spectral radiation distribution of the radiation source. As a result, the radiation emitted by the radiation source no longer has the predetermined radiation intensity Ie that is required for the measurement, as a result of which the entire measuring system is undesirably misaligned. The measuring system must therefore be readjusted regularly or the radiation source must be replaced. However, this is not always possible, especially with very long measurements. In addition, the constant adjustment of the measuring arrangement is time-consuming and therefore cost-intensive. In the event of a broken glow plug, the entire radiation source must be replaced, which also makes the measuring process significantly more expensive.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Messanordnung zur optischen Gasanalyse bereitzustellen, mittels der die optischen Abbildungseigen- schaffen der Strahlungsquelle weitestgehend konstant gehalten werden können.The present invention is therefore based on the object of providing a method and a measuring arrangement for optical gas analysis by means of which the optical imaging properties of the radiation source can be kept largely constant.
Die verfahrensbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Messverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die anord- nungsbezogene Aufgabe durch eine Messanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst .
Demgemäß ist vorgesehen:The method-related problem is solved according to the invention by a measuring method with the features of claim 1, the arrangement-related problem by a measuring arrangement with the features of claim 7. Accordingly, it is provided:
Ein Verfahren zur quantitativen optischen Gasanalyse mittels einer eine Strahlungsquelle aufweisenden Messanord- nung bei dem der Strahlungsquelle ein Strom- und/oderA method for quantitative optical gas analysis by means of a measuring arrangement having a radiation source, in which the radiation source has a current and / or
Spannungssignal zugeführt wird, bei dem die Strahlungsquelle in Abhängigkeit von dem zugeführten Strom- und/oder Spannungssignal eine Messstrahlung zur Gasanalyse einer Probenatmosphäre erzeugt, wobei das Vorzeichen des zuge- führten Strom- oder Spannungssignal gewechselt wird (Anspruch 1) ;Voltage signal is supplied, in which the radiation source generates measurement radiation for gas analysis of a sample atmosphere as a function of the supplied current and / or voltage signal, the sign of the supplied current or voltage signal being changed (claim 1);
Eine Messanordnung zur quantitativen optischen Gasanalyse mit einer geschlossenen Messkammer, in der eine zu messen- de Probenatmosphäre eingebracht ist, mit einer eine Strahlungsquelle und eine Detektoreinrichtung aufweisenden Sensoreinrichtung, bei der die Strahlungsquelle in Abhängigkeit eines ihr zugeführten Strom- und/oder Spannungssignals eine Messstrahlung zur Gasanalyse der Probenatmosphä- re erzeugt, bei der die von der Strahlungsquelle ausgesandte Messstrahlung nach einem Durchlauf durch die Mess- kammer von der Detektoreinrichtung detektierbar ist, mit einer Umschaltvorrichtung, die bei dem der Strahlungsquelle zugeführten Strom- und/oder SpannungsSignals alternie- rend das Vorzeichen ändert (Anspruch 7) .A measuring arrangement for quantitative optical gas analysis with a closed measuring chamber, in which a sample atmosphere to be measured is introduced, with a sensor device having a radiation source and a detector device, in which the radiation source supplies measuring radiation depending on a current and / or voltage signal supplied to it Gas analysis of the sample atmosphere is produced, in which the measuring radiation emitted by the radiation source can be detected by the detector device after passing through the measuring chamber, with a switching device which alternately signs the current and / or voltage signal supplied to the radiation source changes (claim 7).
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass alternierend die Stromrichtung des der Strahlungsquelle zugeführten Stroms geändert wird. Dadurch werden die Massetransporte, die durch die eingangs genannten Effekte hervorgerufen werden und die im Extremfall sogar die Strahlungsquelle funktionsunfähig machen, weitestgehend vermieden. Eine Veränderung der optischen Abbildungseigenschaften und der spektralen Strahlungsverteilung wird dadurch minimiert, wodurch die Funktionalität der Strahlungsquelle und damit auch der gesamten Messanordnung erhalten bleibt. Neben einem geringen Aufwand für die Justage der Strahlungsquelle erhöht
sich vorteilhafterweise auch die Lebensdauer der Strahlungs- quelle .The idea underlying the present invention is that the current direction of the current supplied to the radiation source is alternately changed. As a result, the mass transports, which are caused by the effects mentioned at the outset and which in extreme cases even render the radiation source inoperable, are largely avoided. A change in the optical imaging properties and the spectral radiation distribution is thereby minimized, as a result of which the functionality of the radiation source and thus also of the entire measuring arrangement is retained. In addition to a small effort for the adjustment of the radiation source increased the lifetime of the radiation source is also advantageous.
Vorteilhafterweise wird das Vorzeichen des der Strahlungs- quelle zugeführten Strom- oder Spannungssignal taktgesteuert gewechselt, wobei hierfür eine eigens dafür vorgesehene Taktleitung bereitgestellt werden muss, die mit einer Steuereinrichtung und einem Taktgenerator verbunden ist. Dieses Verfahren ist insbesondere im Dauermessbetrieb von Vorteil . Bei sehr kurzen Messungen ist eine taktgesteuerte Umschaltung häufig nicht erforderlich und darüber hinaus auch zu aufwendig. Hier wird beispielsweise das Vorzeichen des der Strahlungsquelle zugeführten Stroms bei jedem Einschalten der Strahlungsquelle bzw. auch bei jedem neuen Messvorgang ge- wechselt .The sign of the current or voltage signal supplied to the radiation source is advantageously changed in a clock-controlled manner, for which purpose a specially provided clock line must be provided, which is connected to a control device and a clock generator. This method is particularly advantageous in continuous measurement mode. In the case of very short measurements, a clock-controlled switchover is often not necessary and, moreover, is too complex. Here, for example, the sign of the current supplied to the radiation source is changed each time the radiation source is switched on or also each time a new measuring process is carried out.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Umschaltvorrichtung als Vollbrücke ausgebildet und weist hierfür mindestens vier steuerbare Schalter auf. Die steuerbaren Schalter sind über eine Steuereinrichtung ein- und ausschalt- bar. Die steuerbaren Schalter der Vollbrücke sind typischer- weise als MOSFETs ausgebildet, jedoch wären hier auch andere Schalter, wie zum Beispiel Bipolartransistoren, JFETs oder auch ein Relais, denkbar.In a particularly advantageous embodiment, the switching device is designed as a full bridge and has at least four controllable switches for this purpose. The controllable switches can be switched on and off via a control device. The controllable switches of the full bridge are typically designed as MOSFETs, but other switches such as bipolar transistors, JFETs or even a relay would also be conceivable here.
Im erfindungsgemäßen Betrieb sind jeweils zwei Schalter der Vollbrücke eingeschaltet, während die anderen beiden ausgeschaltet sind. Die jeweils ein- bzw. ausgeschalteten Schalter sind dabei überkreuz angeordnet. In einer vorteilhaften Wei- terbildung werden die jeweils überkreuz angeordneten Schalter alternierend ein- bzw. ausgeschaltet. Das Ein- und/oder Ausschalten dieser Schalter erfolgt typischerweise voll synchron .In the operation according to the invention, two switches of the full bridge are switched on, while the other two are switched off. The switches that are switched on and off are arranged crosswise. In an advantageous further development, the switches which are arranged crosswise are switched on and off alternately. These switches are typically switched on and / or off fully synchronously.
Die Strahlungsquelle wird über die Vollbrückenschaltung mit einem Strom versorgt, der von einer Stromquelle erzeugt wird.
Die Stromquelle ist typischerweise als Widerstand oder als MOSFET ausgebildet.The radiation source is supplied with a current which is generated by a current source via the full bridge circuit. The current source is typically designed as a resistor or as a MOSFET.
Die in der Messkammer enthaltene Probenatmosphäre besteht aus C02 oder einen C02 enthaltenden Gas . Jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Anordnung selbstverständlich auch für die Gasanalyse anderer Gase geeignet .The sample atmosphere contained in the measuring chamber consists of C0 2 or a gas containing C0 2 . However, the method and the arrangement according to the invention are of course also suitable for the gas analysis of other gases.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.Advantageous refinements and developments can be found in the subclaims and in the description with reference to the drawing.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand dem in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt dabei :The invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiment indicated in the figures of the drawing. It shows:
Figur 1 den Aufbau einer allgemein bekannten Anordnungen zur quantitativen Gasanalyse;Figure 1 shows the structure of a generally known arrangements for quantitative gas analysis;
Figur 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, die einen alternierenden Strom für die Strahlungsquelle einer Messanordnung bereitstellt.Figure 2 shows a circuit arrangement according to the invention, which provides an alternating current for the radiation source of a measuring arrangement.
In beiden Figuren der Zeichnung sind gleiche beziehungsweise funktionsgleiche Merkmale und Signale mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.Identical or functionally identical features and signals have been provided with the same reference symbols in both figures of the drawing.
In Figur 2 ist mit Bezugszeichen 10 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bezeichnet. Die Schaltung 10 ist zwischen einem ersten Anschluss 11 mit einem ersten Versorgungspotential VDD, beispielsweise dem positiven Versorgungspotential, und einem zweiten Anschluss 12 mit einem zweiten Versorgungspotential VSS, beispielsweise dem Potential der Bezugsmasse oder einem negativen Versorgungspotential, angeordnet. Ferner ist eine Stromquelle 13, beispielsweise ein Widerstand oder ein MOSFET, vorgesehen, der zwischen der Schaltung 10 und dem
zweiten Anschluss 12 angeordnet ist und der die Schaltung 10 mit einem Gleichstrom II versorgt.A circuit arrangement according to the invention is designated by reference number 10 in FIG. The circuit 10 is arranged between a first connection 11 with a first supply potential VDD, for example the positive supply potential, and a second connection 12 with a second supply potential VSS, for example the potential of the reference ground or a negative supply potential. Furthermore, a current source 13, for example a resistor or a MOSFET, is provided, which is between the circuit 10 and the second connection 12 is arranged and which supplies the circuit 10 with a direct current II.
Die erfindungsgemäße Schaltung 10 weist im vorliegenden Aus- fuhrungsbeispiel vier zu einer Vollbrücke 21 zueinander angeordnete, steuerbare Schalter 14 - 17 auf. Zwischen den beiden Ausgängen bzw. den Abgriffen 18, 19 der Schalter 14 - 17 ist die Strahlungsquelle 2 als Last geschaltet. Als steuerbare Schalter 14-17 können beispielsweise herkömmliche Transisto- ren, z. B. MOSFETs oder Bipolartransistoren, zum Einsatz kommen, jedoch wären auch andere Ausgestaltungen denkbar. Die steuerbaren Schalter 14-17 weisen je einen Steueranschluss auf, über den sie ein- und ausschaltbar sind. Die Ansteuerung der steuerbaren Schalter 14-17 bzw. deren Steueranschlüsse erfolgt über Ansteuersignale VS1-VS4, welche von einer Steuereinrichtung 20 bereit gestellt werden. Als Steuereinrichtung 20 kann beispielsweise ein Mikroprozessor, Mikrokontrol- ler oder alternativ auch eine Logikschaltung Verwendung finden.In the present exemplary embodiment, the circuit 10 according to the invention has four controllable switches 14-17 arranged to one another to form a full bridge 21. The radiation source 2 is connected as a load between the two outputs or the taps 18, 19 of the switches 14-17. Conventional transistors, for. B. MOSFETs or bipolar transistors are used, but other configurations would also be conceivable. The controllable switches 14-17 each have a control connection via which they can be switched on and off. The controllable switches 14-17 or their control connections are controlled via control signals VS1-VS4, which are provided by a control device 20. A microprocessor, microcontroller or alternatively also a logic circuit can be used as control device 20, for example.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Schaltung in Figur 2 näher erläutert. Es sei dabei angenommen, dass in Figur 2 die Pfeilrichtungen des Stroms II einen positiven Strom bezeichnen, während ein negativer Strom durch einen Strom entgegen der Pfeilrichtung bezeichnet ist:The method according to the invention is explained in more detail below with reference to the circuit in FIG. 2. It is assumed here that the arrow directions of the current II in FIG. 2 denote a positive current, while a negative current is denoted by a current counter to the arrow direction:
Im ausgeschalteten Zustand sind alle Schalter 14 - 17 ausgeschaltet; es fließt also kein Strom II durch die Strahlungsquelle 2. Im Betriebsmodus werden die jeweils überkreuz ange- ordneten Schalter 14, 17 und die Schalter 15, 16 abwechselnd ein- und ausgeschaltet . Das Einschalten der beiden Schalter 14, 17 sowie der beiden Schalter 15, 16 erfolgt jeweils möglichst synchron. Zunächst werden die beiden Schalter 14, 17 geschlossen, die Schalter 15, 16 bleiben geöffnet. Es fließt damit ein positiver Strom II durch die Strahlungsquelle. Anschließend werden die beiden Schalter 14, 17 geöffnet und parallel dazu die anderen beiden Schalter 15, 16 geschlossen,
so dass nunmehr der negative Strom -II durch die Strahlungs- quelle 2 fliest. Die durch die Strahlungsquelle 2 fliesenden Ströme II, -II sind betragsmäßig gleich, unterscheiden sich jedoch in ihren Vorzeichen. Über die Steuereinrichtung werden die Schalter 14 - 17 so gesteuert, dass ein möglichst abruptes Umschalten der Schalter 14 - 17 und somit ein möglichst übergangsloses Wechseln des Vorzeichens des Stromes II stattfindet. Da der Strahlungsquelle 2 jeweils betragsmäßig ein identischer Strom II zugeführt wird, ist auch die von der Strahlungsquelle 2 emittierte Strahlung 6 identisch. Der Vorzeichenwechsel des Stromes II hat auf die emittierte Strahlung 6 somit nahezu keinen Einfuß.When switched off, all switches 14-17 are switched off; there is therefore no current II flowing through the radiation source 2. In the operating mode, the switches 14, 17 and the switches 15, 16, which are arranged crosswise, are alternately switched on and off. The two switches 14, 17 and the two switches 15, 16 are each switched on as synchronously as possible. First, the two switches 14, 17 are closed, the switches 15, 16 remain open. A positive current II thus flows through the radiation source. Then the two switches 14, 17 are opened and, in parallel, the other two switches 15, 16 are closed, so that the negative current -II now flows through the radiation source 2. The currents II, -II flowing through the radiation source 2 have the same magnitude, but differ in their signs. The switches 14-17 are controlled via the control device in such a way that the switches 14-17 switch as abruptly as possible and thus the sign of the current II changes as smoothly as possible. Since the radiation source 2 is supplied with an identical current II in terms of amount, the radiation 6 emitted by the radiation source 2 is also identical. The change of sign of the current II therefore has almost no influence on the emitted radiation 6.
Während das eben beschriebene Verfahren für den Dauermessbe- trieb ausgelegt ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren bei sehr kurzen Messvorgängen so abgewandelt, dass der Vorzei- chenwechsel des Stromes II bzw. das Umschalten der Schalter 14 - 17 im ausgeschalteten Zustand der Messanordnung 1 erfolgt.While the method just described is designed for continuous measurement operation, the method according to the invention is modified in the case of very short measurement processes in such a way that the change of sign of the current II or the switching of the switches 14-17 takes place when the measurement arrangement 1 is switched off.
Auf welche Weise die Gasanalyse anhand der emittierten Mess- strahlung 6 erfolgt ist allgemein bekannt und wird daher nicht weiter erläutert.The manner in which the gas analysis is carried out on the basis of the emitted measuring radiation 6 is generally known and is therefore not explained further.
Anhand von Figur 2 wurde eine bevorzugte Schaltung 10 beschrieben, mittels der erfindungsgemäß das Vorzeichen des der Strahlungsquelle 2 zugeführten Stromes II umgedreht wird. Jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich nicht ausschließlich mit einer in Figur 2 dargestellten An- Ordnung realisierbar, vielmehr wären hier auch andere vorteilhafte Anordnungen zur Vorzeichenumkehr des der Strahlungsquelle 2 zugeführten Stroms II denkbar.
BezugszeichenlisteA preferred circuit 10 was described with reference to FIG. 2, by means of which the sign of the current II supplied to the radiation source 2 is reversed according to the invention. However, the method according to the invention cannot, of course, be implemented exclusively with an arrangement shown in FIG. 2; rather, other advantageous arrangements for reversing the sign of the current II supplied to the radiation source 2 would also be conceivable here. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Messanordnung 2 Strahlungsquelle1 measuring arrangement 2 radiation source
3 Detektoreinrichtung3 detector device
4 Messkämmer4 measuring chambers
5 Messmedium5 measuring medium
6 eintretende Strahlung 6 ' austretende Strahlung6 incoming radiation 6 'emerging radiation
10 Schaltungsanordnung10 circuit arrangement
11, 12 Anschlüsse der VersorgungsSpannung11, 12 connections of the supply voltage
13 Stromquelle13 power source
14 - 17 steuerbare Schalter 18, 19 Abgriffe14 - 17 controllable switches 18, 19 taps
20 Steuereinrichtung20 control device
21 Vollbrücke (nschaltung)21 full bridge (connection)
d Dicke der Messkammer II Strom durch die Strahlungsquelled thickness of the measuring chamber II current through the radiation source
Ia austretender StrahlungsintensitätIa emerging radiation intensity
Ie eintretender StrahlungsintensitätIe entering radiation intensity
VS1-VS4 SteuersignaleVS1-VS4 control signals
VSS, VDD Versorgungspotentiale
VSS, VDD supply potentials