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    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft einen Fluidprobe-Konzentrationsmonitor zum Messender Konzentrationen mehrerer Komponenten in verschiedenen Fluiden, undihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Analysator zu schaffen, derbei kontinuierlichem Langzeitbetrieb ohne Verwendung eines Standardfluidsfür Beständigkeitund einfache Wartbarkeit sorgen kann und mit dem Messergebnissehoher Stabilitätund Zuverlässigkeiterzielbar sind. Dieselben Vorteile sind mit einer einen derartigenMonitor verwendenden Messanlage erzielbar.Der erfindungsgemäße Konzentrationsmonitorist durch Folgendes gekennzeichnet:- eine Funktion des dauerndenEinleitens einer Fluidprobe oder eines Hilfsfluids in einen Detektor(1) und des Beendens des Einleitens der Fluidprobe, wodurch sichein Nullausgangssignal des Detektors ergibt; und- eine Funktiondes Beendens des Einleitens einer Fluidprobe für eine vorbestimmte Zeit während derMessung der Probe und des Abspeicherns des Ausgangssignals des Detektorsbeim Beendigen.Vorzugsweise kann das Einleiten der Fluidprobewahlfrei auf Grundlage von Anweisungen von außerhalb des Monitors beendetwerden.
    公开号:DE102004016395A1
    申请号:DE200410016395
    申请日:2004-04-02
    公开日:2004-11-11
    发明作者:Junji Kato
    申请人:Horiba Ltd；
    IPC主号:G01N21-61
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Konzentrationsmonitor für Fluidproben zum Messen derKonzentrationen mehrerer Komponenten in verschiedenen Fluiden, undinsbesondere betrifft sie einen Konzentrationsmonitor für Fluidproben,der in einer Messanlage verwendet wird, die automatischen Betriebfür lange Zeiterfordert, wie einer Anlage zum Messen spezieller Substanzen inder Atmosphäre.
    [0002] Umdie Luftverschmutzung an verschiedenen Orten zu überwachen, werden in den letztenJahren als durch örtlicheVerwaltungen oder verschiedene Untersuchungsorganisationen vorgegebeneKontrollobjekte, die Konzentrationen von Kohlenmon oxid (nachfolgendals CO bezeichnet), Schwefeloxiden (nachfolgend als SOx bezeichnet),Stickoxiden (nachfolgend als NOx bezeichnet), Kohlenwasserstoffen(nachfolgend als HC bezeichnet), Oxidationsmitteln (nachfolgendals Ox bezeichnet) und Staub in der Atmosphäre gemessen, und es werdenLangzeitdaten angesammelt und verwaltet. Diese Daten werden auchals Indizes füreine großeVielfalt administrativer Regulierungen und Aktivitäten genutzt.Demgemäß sind dieStabilitätund die Zuverlässigkeitder Messung, einhergehend mit Beständigkeit und guter Wartbarkeit,für Langdauerbetriebder Anlagen zum Messen spezieller Substanzen in der Atmosphäre von großer Bedeutung,und häufigwurden Analyseinstrumente unter Verwendung nicht dispersiver Infraroterfassung(nachfolgend als NDIR bezeichnet), nicht dispersiver Ultravioletterfassung(nachfolgend als NDUV bezeichnet), Ultraviolettfluoreszenz-Erfassung(nachfolgend als UVF bezeichnet), Chemolumineszenz-Erfassung (nachfolgendals CLD bezeichnet) oder Flammenionisierungs-Erfassung (nachfolgendals FID bezeichnet) verwendet (siehe z. B. JIS B 7953-1997).
    [0003] Sowie hier verwendet, bezeichnet NOx allgemein ein Gemisch von Stickstoffmonoxid(nachfolgend als NO bezeichnet) und Stickstoffdioxid (nachfolgendals NO2 bezeichnet). Im Fall einer Messung durchCLD oder NDIR werden eine Probe, die NOx enthält, wobei NO2 unterVerwendung eines Konverters in NO umgesetzt wurde, und eine Probeohne Verwendung des Konverters in einen Detektor eingeleitet, umNOx, NO und NO2, berechnet aus der Differenzzwischen NOx und NO, zu erfassen. Der Grund zum Erfassen der Konzentrationsowohl von NO als auch NO2 besteht darin,dass die zwei Konzentrationen verschieden behandelt werden, hauptsächlich wegenUnterschieden beim Reaktionsvermögenund der Giftigkeit derselben. In ähnlicher Weise wird HC dadurchgemessen, dass nicht toxisches und stabiles Methan (nachfolgendals CH4 bezeichnet) von Nichtmethan HC (nachfolgendals NMHC bezeichnet) ausschließ lichMethan abgetrennt wird und dann CH4, NMHCund das Gesamt-HC erfasst werden. Um die Konzentrationen der Komponenten (d.h. die Konzentrationen der speziellen Komponenten in mehreren Fluidproben)zu erhalten, werden im Allgemeinen Fluidproben sukzessive umgeschaltet, sodass eine Fluidprobe in einen Detektor eingeleitet wird und jedesAusgangssignal des Detektors beim Umschalten abgespeichert wirdund einer Arithmetikoperation unterzogen wird. Dies, da dann, wenn mehrereDetektoren verwendet werden, kleine Unterschiede zwischen den Strömungsratender jeweiligen Proben und der Ansprechverhalten zwischen den Detektorenzu einem deutlichen Fehler der berechneten Konzentrationen der Komponentenführen.
    [0004] D.h., dass es die Messung verschiedener Komponenten in der Atmosphäre erfordert,dass die Konzentrationen spezieller Komponenten in mehreren Fluidprobendurch einen Detektor gleichzeitig erfasst werden können unddass auch die Messergebnisse fürlange Zeit hoch stabil und zuverlässig gehalten werden können.
    [0005] Umdieser Forderung zu genügen,wurden Analysatoren in verschiedenen Systemen vorgeschlagen undpraktisch verwendet, und derzeit wird in vielen Fällen einAnalysator in einem Fluidumschaltsystem oder einem Fluidmodulationssystem mitbesonders hervorragender Langzeitstabilität der Messergebnisse verwendet.Der Analysator in jedem der Systeme ist ein solcher, bei dem Probenfluide undein Standard(Vergleichs)fluid periodisch zur Messung umgeschaltetwerden. Wie es speziell für denNOx-Monitor in der 5 dargestelltist, sind mehrere Probenfluid-Strömungspfade 2 und 3 und einStandardfluid-Strömungspfad 10 miteinem Detektor 1 verbunden, und in den jeweiligen Strömungspfadensind Magnetventile 4, 5 und 12 angeordnet, diemit einem vorbestimmten Zyklus ein- und ausgeschaltet werden, wodurchProbenfluide und ein Standardfluid sukzessive in den Detektor 1 eingeleitet werden.Eine eine Messkomponente NO (Konzentration a) enthaltende ProbeG wird durch den Strömungspfad 2 geleitet;eine Probe G', dieNOx enthält, beidem NO2 (Konzentration b) durch einen Konverter 6 inNO (NOx-Konzentration a + b) umgesetzt wurde, wird durch den Strömungspfad 3 geleitet;und ein Standardfluid Z, aus dem die Messkomponenten und störende Komponentendurch eine Reinigungsvorrichtung 11 entfernt wurden, wirddurch den Standardfluid-Strömungspfad 10 geleitet.
    [0006] Beidiesem Fluidumschaltsystem kann eine stabile Anzeige der Konzentrationdadurch gewährleistetwerden, dass das Ausgangssignal des Detektors beim Umschalten abgespeichertwird und dann die Ausgangssignale für erfasstes NOx und NO mittelsdes Ausgangssignals fürdas Standardfluid (Null-Ausgangssignal) korrigiert werden, wobeider Detektor 1 in Zusammenwirkung mit dem Betreiben derMagnetventile 4, 5 und 12, wie es inder 6(A) dargestelltist, das in der 6(B) dargestellteAusgangssignal liefert. Wenn angenommen wird, dass a1,a2, ... als Konzentrationssignale für die NO-Komponente anzusehensind, währenda1 + b1, a2 + b2, ... als Konzentrationssignalefür dieNOx-Komponenten anzusehen sind, kann die Differenz zwischen ihnen alsKonzentration der NO2-Komponente bestimmt werden(siehe z. B. JP-A-10-325799 ).
    [0007] BeimFluidmodulationssystem kann andererseits nur eine Änderungder Emission, des Absorptionsvermögens, des erzeugten Potentialsoder des Widerstands als Wechselspannungssignal verwendet werden,und so ist es bekannt, dass sich der Nullpunkt im Prinzip nicht ändert. InjüngererZeit wurde ein Verfahren vorgeschlagen und in der Praxis verwendet,bei dem gleichzeitig die Konzentrationen spezieller Komponentenin mehreren Fluidproben erfasst werden, wobei Fluidproben mit einemvorbestimmten Modulationszyklus umgeschaltet werden und dann dasAusgangssignal mehrerer gefalteter Wechselspannungssignale von einemDetektor gleichgerichtet wird, gefolgt von einer zugehörigen arithmetischenOperation. Wie es speziell fürden NOx-Monitor in der 5 dargestelltist, werden Probenfluide und ein Standardfluid abwechselnd und intermittierenddadurch in den Detektor 1 eingeleitet, dass die Magnetventile 4, 5 und 12 betriebenwerden, wie es in der 7(A) dargestelltist, damit sich das in der 7(B) dargestellteAusgangssignal ergibt. Durch eine gleichrichtende Arithmetikoperationbetreffend ein Modulationssignal in T2 alseinem Zyklus wird ein Additionssignal für die Konzentrationen der KomponentenNO und NOx erhalten (Konzentration 2a + b), und durch eine gleichrichtendeArithmetikoperation betreffend ein Modulationssignal in T3 als einem Zyklus wird ein Subtraktionssignal(d. h. die Konzentration der NO2-Komponente)betreffend die Konzentrationen der Komponenten NOx und NO erhalten(Konzentration b). Durch Addieren und Substrahieren der zwei Signalewerden die Konzentration der NOx-Komponente (a + b) und diejenigeder NO-Komponente (a) erhalten (siehe z. B. JP-A-4-74963 ).
    [0008] Jedochkönnendie aus der einschlägigen Technikbekannten oben beschriebenen Messanlagen die folgenden Problemezeigen.
    [0009] Durchdas Schalten von Probenfluiden und eines Standardfluids (Vergleichsfluid)innerhalb eines vorbestimmten Zyklus durch den Fluidumschaltmechanismuskann beim Umschalten abhängigvon Bedingungen des Analysators ein vorübergehender Effekt auftreten,was einen nachteiligen Einfluss auf Messwerte hat. Dieser nachteiligeEinfluss ist insbesondere eine Verzögerung bei einer Reaktion der Fluide,eine Verzögerungbei den Gasumschalt-Bauteilen wie Magnetventilen, oder eine Verzögerung beimAnsprechverhalten betreffend elektrische Signale durch eine Verstärkungsschaltungoder eine Filterschaltung, wobei es sich um Probleme handelt, wiesie gemäß dem obengenannten Dokument JP-A-4-74963 zulösen sind.Derartige Verzögerungenführenzu Regelungsschwingungsabschnitten, wie es in der 8(A) dargestellt ist. Wenn durch die MessanlageSpurenkomponenten derartiger spezieller Substanzen der Atmosphäre zu untersuchensind, kann in einigen Fällenein Überschwingenoder nicht ausreichendes Einschwingen nicht vernachlässigbar sein,was dem Zurückhaltenvon Messkomponentenfluiden oder Standardfluid in einem Umschaltbauteil odereiner Verunreinigung durch adsorbierte Restmaterialien zuzuschreibensein kann. Dies entspricht Regelungsschwingungsabschnitten, wiesie in den 8(B) oder (C) dargestellt sind.
    [0010] Fernerbenötigtder Analysator sowohl beim Fluidumschaltsystem als auch beim Fluidmodulationssystemimmer ein Standardfluid, im Allgemeinen ein gereinigtes Fluid, daskeine zu messenden Komponenten enthält, weswegen zusätzlich einGas unter Hochdruck benötigtwird. Alternativ kann bei einer Anlage zum Messen spezieller Substanzenin der Atmosphäreein Fluid verwendet werden, aus dem zu messenden Atmosphärenkomponentendurch eine Reinigungsvorrichtung entfernt wurden, jedoch ist für kontinuierlicheVerwendung der Reinigungsvorrichtung eine Wartung derselben erforderlich,was zusätzlicheBetriebslasten erfordert. Zu diesen Lasten gehört manchmal ein speziellerWartungsbetrieb für dieAnlage, wie eine Klärungder Effizienz der Reingungsvorrichtung und ein Austausch derselben,und es ist erforderlich, dass bei einem Analysator und einer Anlagederartige Wartungsarbeiten auf das Minimum eingeschränkt sind.Insbesondere sind Messanlagen zum Beobachten der Atmosphäre an vielen Orteninstalliert und übergroßeGebiete verbreitet, und so kann die Wartung derartiger Anlagen mühselig sein,wobei außerdemdie Wartung von in Tunneln oder an Straßen mit starkem Verkehr installiertenAnlagen fürdas Wartungspersonal hoch gefährlichist.
    [0011] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Konzentrationsmonitorzum Messen mehrerer Fluidproben zu schaffen, der beständig undmit einfacher Wartbarkeit kontinuierlich für lange Zeit betrieben werdenkann, ohne dass er ein Standardfluid benötigt, um hoch stabile und zuverlässige Messwerte mithoher Messgenauigkeit zu liefern. Ein derartiger Konzentrationsmonitorkann in einer Messanlage verwendet werden.
    [0012] DieErfinder haben umfangreiche Untersuchungen vorgenommen, um die obigeAufgabe zu lösen,und sie haben herausgefunden, dass sie durch einen Analysator undeine Messanlage gelöstwerden kann, wie sie unten angegeben sind.
    [0013] Derim Anspruch 1 definierte erfindungsgemäße Konzentrationsmonitor kannimmer, selbst währendMessvorgängen,einen Standardpunkt (Nullpunkt) in ihm genau prüfen, abspeichern und korrigieren,er kann ohne Verwendung eines Standardfluids für Beständigkeit und einfache Wartbarkeit beikontinuierlichem Betrieb überlange Zeit sorgen, und er kann Messwerte hoher Stabilität und Zuverlässigkeitliefern.
    [0014] Mitdem Konzentrationsmonitor gemäß dem Anspruch2 ist eine periodische Nullpunktskorrektur möglich, und es ist Fernwartungdurch beliebige Prüfungund Korrektur von einer Benutzerschnittstelle aus möglich.
    [0015] DerKonzentrationsmonitor gemäß dem beigefügten Anspruch3 ist insbesondere dann von großemNutzen, wenn die Konzentrationen von Messkomponenten in mehrerenFluidproben nur kleine Unterschiede zeigen, jedoch für dieseUnterschiede hohe Messgenauigkeit erforderlich ist.
    [0016] DieErfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichtenAusführungsformennäher beschrieben.
    [0017] 1 veranschaulicht den Aufbaueines Konzentrationsmonitors gemäß einerAusführungsformder Erfindung.
    [0018] 2(A) und (B) zeigenzeitbezogene Diagramme zum Betrieb des Konzentrationsmonitors der 1.
    [0019] 3 veranschaulicht den Aufbaueines Konzentrationsmonitors gemäß einerzweiten Ausführungsformder Erfindung.
    [0020] 4(A), (B) und (C) zeigen zeitbezogene Diagramme zum Betriebdes Konzentrationsmonitors der 3.
    [0021] 5 veranschaulicht den Aufbaueines herkömmlichenKonzentrationsmonitors.
    [0022] 6(A) und (B) zeigenzeitbezogene Diagramme zum Betrieb des Konzentrationsmonitors der 5.
    [0023] 7(A) und (B) veranschaulichenzeitbezogene Diagramme zum Betrieb eines herkömmlichen Konzentrationsmonitors.
    [0024] 8(A), (B) und (C) zeigen zeitbezogene Diagramme zum Betriebeines herkömmlichenKonzentrationsmonitors.
    [0025] Inden 1, 3 und 5 kennzeichnet 1 einen Detektor, 2 und 3 kennzeichnenProbenfluid-Strömungspfade, 4, 5 und 12 kennzeichnenMagnetventile, und 9 kennzeichnet eine Saugpumpe.
    [0026] Einerfindungsgemäßer Fluidprobe-Konzentrationsmonitorzum Messen der Konzentrationen mehrerer Komponenten ist dadurchgekennzeichnet, dass er übereine Funktion zum dauernden Einleiten einer Fluidprobe oder einesHilfsfluids in einen Detektor und des Beendens des Einleitens derFluidprobe, um dadurch das Nullausgangssignal des Detektors zu liefern,und die Funktion des Beendens des Einleitens einer Fluidprobe für eine vorbestimmteZeit währenddes Messens der Probe verfügt,um das Ausgangssignal des Detektors beim Beenden abzuspeichern.Zum Beispiel wird bei den oben beschriebenen Verfahren gemäß CLD oderFID nicht nur dann auf den Nullzustand des Analysators Bezug genommen,wenn ein Standardfluid erfasst wird, sondern auch dann, wenn dasEinleiten einer Probe in einen Detektor beendet wird. Die Erfinderhaben herausgefunden, dass diese Funktion effektiv genutzt werden kann,um eine genaue Prüfung(Nullpunktsprüfung) undeine Abspeicherung/Korrektur (Nullpunktskorrektur) eines Standardpunkts(Nullpunkt) selbst währendeiner Messung im Analysator zu realisieren.
    [0027] D.h., dass ein Analysator, bei dem eine Fluidprobe oder ein Hilfsfluidimmer in einen Detektor eingeleitet werden kann, damit dieser einAusgangssignal liefert, und bei dem das Einleiten der Fluidprobebeendet werden kann, um ein Nullausgangssignal des Detektors zuliefern, auf Grundlage eines Beendigungszustands der Fluidprobeeine Nullpunktskorrektur fürdas Ausgangssignal des Detektors selbst während einer Messung ausführen kann.Außerdem wirddas Ausgangssignal des Detektors bei der Beendigung abgespeichert,und es wird eine Änderung desAusgangssignals überwacht,wodurch eine Anormalitätin einem Fluidprobensystem, einem Detektor oder einem Signalverarbeitungssystem überprüft werdenkann.
    [0028] Gemäß der Erfindungkann ein hervorragender Effekt erzielt werden, gemäß dem einAnalysator geschaffen ist, der bei kontinuierlichem Betrieb für langeZeit fürBeständigkeitund einfache Wartbarkeit sogar ohne Verwendung eines Standardfluidssorgt, wobei hohe Zuverlässigkeitder Messwerte erzielt wird. Eine Messanlage, in der dieser Analysatoroder Konzentrationsmonitor verwendet wird, zeigt dieselben Vorteile.
    [0029] Gemäß der inder 1 dargestelltenAusführungsformunter Verwendung der CLD-Methode wird eine Fluidprobe G in zweiTeile aufgeteilt, und ein Fluid G1 wird über einMagnetventil 4 in einen Detektor 1 (Probenfluid-Strömungspfad 1)eingeleitet, währenddas andere Fluid G2 über einen NO2→NO-Konverter 6 undein Magnetventil 5 in den Detektor 1 (Probenfluid-Strömungspfad 2)eingeleitet wird. Mittels eines Ozongenerators 7 wird dauernd einozonhaltiges Fluid (Ozonfluid) in den Detektor 1 eingeleitet,und die NO-Komponente in der Probe kann dadurch erfasst werden,dass Licht (hν)gemessen wird, das durch die folgende Reaktion im Detektor erzeugtwird: NO + O3 → NO2*+ O2 NO2* → NO2 + hν
    [0030] DieFluidprobe oder das Ozonfluid kann unter Verwendung einer Druckpumpein jeden Strömungspfadeingeleitet werden, oder durch einen Saugvorgang unter Verwendungeiner Saugpumpe 9, die gemeinsam mit einer Ozonabbauvorrichtung 8 ineiner hinteren Stufe des Detektors angeordnet ist, wie es in der 1 dargestellt ist.
    [0031] DurchBetreiben der Magnetventile 4 und 5 auf die inder 2(A) dargestellteWeise werden die Fluidproben G1 und G2 abwechselnd in den Detektor 1 eingeleitet,wodurch sich das in der 2(B) dargestellteAusgangssignal ergibt. Ein Beendigungszustand der Probe liegt imfünftenZyklus in der 2(B),und das Ausgangssignal des Detektors in diesem Zustand wird abgespeichert,und das beim Erfassen eines Standardfluids gewonnene Ausgangssignal(Nullausgangssignal) wird zur Nullpunktskorrektur des Ausgangssignalsbeim Erfas sen von NOx und NO verwendet, um dadurch eine stabile Anzeigezu gewährleisten,und die Konzentration der NO-, der NOx- oder der NO2-Komponentekann auf dieselbe Weise wie im Stand der Technik berechnet werden.
    [0032] DasNullausgangssignal ändertsich beim CLD-Verfahren im Prinzip nicht, jedoch können sich tatsächlich einDunkelstrom im Detektor, insbesondere in einer Reaktionszone, oderein Versatz in einem Ausgangssignal-Verstärkungssystem oder einem Signalverarbeitungssystem ändern, waszu einer Drift führt.Diese Änderungdes Nullausgangssignals kann bei einem extrem hoch empfindlichenAnalysator beim Messen der Konzentrationen von Komponenten in derAtmosphärenicht vernachlässigtwerden, so dass es bevorzugt ist, Betriebsstandards wie folgt festzulegen: (1) Wenn der Ausgangssignalwert größer alsein vorbestimmter Bereich ist, sollten Bauteile wie ein Detektorinspiziert und gewartet werden. (2) Wenn der Ausgangssignalwert größer wird, sollten Bauteilewie ein Detektor ausgetauscht oder repariert werden. (3) Wenn der Ausgangssignalwert zunimmt, ist es erforderlich,den Zeitpunkt abzuschätzen,zu dem die Maßnahmengemäß dem obigenPunkt (1) oder (2) auszuführensind, um deren Abarbeitung vorzubereiten.
    [0033] Eswurde die Messung zweier Arten von Fluiden beschrieben, was durchZweiteilen einer Probe und Behandeln der Teile gemäß verschiedenenVerfahren ausgeführtwird, jedoch kann die Erfindung auch bei der Messung absolut verschiedenerProben angewandt werden, wie sie von mehreren Orten gesammelt werden,um z. B. die Atmosphärein einem Betrieb zu untersuchen oder um eine Messung an mehrerenOrten zum Überwachendes Ausleckens von Erzeugnissen in einer Fabrik vorzunehmen. Wie esin der 3 dargestelltist, werden Magnetventile 4, 4', 4'',..., 4(n), mit denen von mehreren Or tengesammelte Fluidprobeleitungen verbunden sind, aufeinanderfolgendeingeschaltet, um dadurch die jeweiligen Orte zu messen, und nacheinigen Messzyklen werden eine Nullpunktsprüfung und -korrektur ausgeführt, umfür einehoch stabile und genaue Messung zu sorgen. Durch Vergleichen dererhaltenen Absolutwerte nicht nur mit einem Standardwert, sondernauch mit einem Messwert einer Probe von einem Standardort, wirddie Nützlichkeitder Erfindung weiter erhöht.
    [0034] Gemäß der vorstehendenBeschreibung wird die Erfindung bei einer Messung mittels des CLD-Verfahrensangewandt, jedoch kann sie auch bei Messungen gemäß anderenPrinzipien angewandt werden. Wenn die Erfindung z. B. bei einer Messungmittels FID angewandt wird, werden Unterstützungsfluide wie ein Brennstoffgas(Wasserstoff enthaltendes Gas) und ein die Verbrennung unterstützendesGas (Sauerstoff enthaltendes Gas) gemeinsam mit einem Probengaseingeleitet, und durch die unten angegebene Reaktion erzeugte C+-Ionen könnengemessen werden, um Kohlenwasserstoffe in der Probe zu erfassen,wobei ein Nullzustand ähnlichdem, wie er durch Einleiten eines Nullgases in den Detektor geschaffenwird, dadurch erzeugt werden kann, dass das Einleiten der Probebeendet wird. CmH2n +n/2O2 → mC+ + nH2O
    [0035] Demgemäß können dieBedingungen gemäß der Erfindungerfülltwerden, und es kann der Effekt derselben erzielt werden. Die Erfindungkann auch bei anderen Analysatoren angewandt werden, insoweit dieoben beschriebenen Bedingungen erfüllt sind.
    [0036] Vorzugsweisewird das Beenden des Einleitens der Fluidprobe auf Grundlage vonAnweisungen von außerhalbder Anlage ermöglicht.In den letzten Jahren wurden bei einem sich über lange Zeit erstreckendenAutomatikbetrieb verwendeten Anlagen, wie bei Beobachtungsanlagenoder Messanlagen, Fernbetrieb oder Fernsteuerung eingeführt, undes besteht zunehmender Bedarf an Fernwartung. Die Nullpunkts-Prüffunktiongemäß der vorliegendenErfindung ist als Maßnahme,mit der derartigen Forderungen genügt werden kann, sehr nützlich,und durch die Funktion im Inneren der Anlage ist eine periodischeNullpunktskorrektur ausführbar,und durch eine Benutzerschnittstelle können beliebige Nullpunktsprüfungen und-korrekturen ausgeführtwerden.
    [0037] Beieiner Ausführungsformeines erfindungsgemäßen Fluidprobe-Konzentrationsmonitorswerden mehrere Fluidproben innerhalb einer Probe aufeinanderfolgendin einen Detektor eingeleitet, wobei das Einleiten der Fluidprobesynchron mit einem Modulationszyklus beendet wird. Dadurch, dassnicht nur die Funktion der Nullpunktsprüfung und -korrektur beim obenbeschriebenen Fluidumschaltsystem verwendet wird, sondern auch Anwendungbei einem Analysator gemäß dem Fluidmodulationssystemerfolgt, zeigt sich die Erfindung insbesondere dann sehr nützlich,wenn zwischen den Konzentrationen von Messkomponenten in mehrerenFluidproben geringe Unterschiede bestehen, für die Unterschiede jedoch hoheMessgenauigkeit erforderlich ist. Wenn z. B. die Konzentration anNO hoch ist, währenddiejenige von NO2 beim Messen von NOx sehrniedrig ist, werden die Gleichsignal- und die Wechselsignalkomponenteaus dem Ausgangssignal des Detektors entfernt, und die Konzentrationvon NO2 wird zu einem Signal der Wechselsignalkomponenteverarbeitet, wodurch die Genauigkeit der NO2-Messungverbessert werden kann, ohne dass ein Einfluss einer Änderungdes Nullpunkts hervorgerufen durch einen Dunkelstrom oder hervorgerufendurch die NO-Konzentration auftritt.
    [0038] Wiees speziell in der 1 dargestelltist, werden die Fluidproben G1 und G2 dadurch abwechselnd in den Detektor 1 eingeleitet,dass die Magnetventile 4 und 5 so betrieben werden,wie es in der 2(A) dargestelltist, damit sich das in der 4(A) dargestellteAusgangssignal ergibt.
    [0039] Durcheine gleichrichtende Arithmetikoperation kann die Wechselsignalkomponenteim Ausgangssignal des Detektors als Modulationssignal in T1 als ein Zyklus entfernt werden, damit sichein Signal fürdie Konzentration (b) der NO2-Komponenteergibt, wie es in der 4(B) dargestelltist. Dieses Signal ist ein solches, das dank des Effekts, wie erfür dasoben beschriebene Fluidmodulationssystem einzigartig ist, keinemEinfluss durch die Gleichsignalkomponente unterliegt, d. h. einemEinfluss durch eine Änderungdes Nullpunkts oder der NO-Konzentration.
    [0040] Durcheine Additionsoperation in T1 als einemZyklus kann die Gleichsignalkomponente aus dem Ausgangssignal desDetektors entfernt werden, damit sich ein Signal für die Konzentration(a + b) der NOx-Komponente ergibt, wie es in der 4(C) dargestellt ist. Das Ausgangssignaldes Detektors enthältStörsignalkomponentenim Detektor sowie eine Änderungdes Nullpunkts, jedoch kann durch Aufaddieren des Ausgangssignalseine vorbestimmte Zeit das Störsignalermittelt werden. Durch Aufaddieren des Ausgangssignals bei einerNOx-Messung und desjenigenbei einer NO-Messung ist das sich ergebende Signal ein solches,das keinem Einfluss von Unterschieden bei den Störsignalen usw. betreffend diezwei Messungen unterliegt.
    [0041] DurchSubtrahieren der beiden Signale wird die Konzentration (a) der NO-Komponenteerhalten. Synchron mit dem Umschalten der Fluidprobe wird diesefür dieZeit T1, T1/2 oder2T1 gestoppt, um einen Nullzustand zu erzeugen,und die Arithmetikoperation wird beendet, um eine Nullpunktsprüfung und -korrekturauszuführen.
    [0042] DieErfindung ist ferner dann von Nutzen, wenn das System für Messungenan mehreren Orten angewandt wird, da ein sehr kleiner Unterschiedzwischen einem Messwert einer Probe an einem Standardort und einerProbe an einem anderen Ort genau erfasst werden kann.
    [0043] Eswurden hauptsächlichAnlagen zur Messung von NOx oder HC in der Atmosphäre beschrieben,jedoch sind die Techniken der Erfindung nicht auf eine derartigeAnwendung eingeschränkt,sondern die hier offenbarten Techniken können bei einem weiten Bereichvon Anlagen angewandt werden, einschließlich solchen zum Messen speziellerSubstanzen bei verschiedenen Prozessen, z. B. Anlagen zum Messenspezieller Substanzen, wie sie in Anlagen zum Herstellen von Halbleiternverwendet werden.
    [0044] Gemäß der Funktiondes Fluidprobe-Konzentrationsmonitors kann ein Analysator geschaffen werden,der den Nullpunkt in ihm selbst während der Messung auf genaueWeise prüfen,abspeichern und korrigieren kann, ohne Verwendung eines Standardfluids,bei kontinuierlichem Langzeitbetrieb für Beständigkeit und einfache Wartungsorgen kann, und mit dem Messergebnisse hoher Stabilität und Zuverlässigkeiterhalten werden können.Außerdemkönnenmit einer Messanlage unter Verwendung eines derartigen Analysatorsdieselben Vorteile erzielt werden.
    [0045] DasBeenden des Einleitens der Fluidprobe ist wahlfrei auf Grundlagevon Anweisungen von außerhalbder Anlage ausführbar,wodurch aufgrund der Funktion im Inneren der Anlage eine periodische Nullpunktskorrekturermöglichtist, währenddurch wahlfreie Prüfungund Korrektur mittels einer Benutzerschnittstelle eine Fernwartungausführbarist.
    [0046] Derangegebene Konzentrationsmonitor ist z. B. ein Fluidmodulations-Konzentrationsmonitor, beidem mehrere Fluidproben in einer Probe aufeinanderfolgend in einenDetektor eingeleitet werden und das Einleiten der Fluidprobe synchronmit einem Modulationszyklus beendet wird, wodurch ein Analysatorgeschaffen ist, der bei kontinuierlichem Langzeitbetrieb ohne Verwendungeines Standardfluids fürBeständigkeitund einfache Wartbarkeit sorgt und der insbesondere dann von großem Nutzenist, wenn zwischen den Konzentrationen von Messkomponenten in mehrerenFluidproben nur geringe Unterschiede existieren, jedoch für die Unterschiedeeine hohe Messgenauigkeit erforderlich ist. Mit einer Messanlageunter Verwendung eines derartigen Konzentrationsmonitors werdendieselben Vorteile erzielt.
    权利要求:
    Claims (3)
    [1] Fluidprobe-Konzentrationsmonitor zum Messen derKonzentrationen mehrerer Komponenten in Proben, gekennzeichnet durch: – eine Funktiondes dauernden Einleitens einer Fluidprobe oder eines Hilfsfluidsin einen Detektor (1) und des Beendens des Einleitens derFluidprobe, wodurch sich ein Nullausgangssignal des Detektors ergibt;und – eineFunktion des Beendens des Einleitens einer Fluidprobe für eine vorbestimmteZeit währendder Messung der Probe und des Abspeicherns des Ausgangssignals desDetektors beim Beendigen.
    [2] Konzentrationsmonitor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Beenden des Einleitens der Fluidprobe wahlfrei auf Grundlagevon Anweisungen von außerhalbdes Monitors erfolgt.
    [3] Konzentrationsmonitor nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass mehrere Fluidproben innerhalb einer Probe aufeinanderfolgendin den Detektor (1) einleitbar sind, wobei das Einleitender Fluidprobe synchron mit einem Modulationszyklus beendet wird.
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    JP2004309286A|2004-11-04|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-11-11| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-02-19| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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