(57)【要約】  本発明は、ガス流（１４）の流速（ｖ）を測定する方法に関し、（ａ）ガス流（１４）の外側の第１の測定箇所（Ｐ１）においてガス流（１４）のＩＲ放射線のＩＲ放射線パラメータ（Ｅ）を時間分解的に測定し、それにより第１のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，１（ｔ））が得られる工程と、（ｂ）ガス流（１４）の外側の第２の測定箇所（Ｐ２）においてＩＲ放射線パラメータ（Ｅ）を時間分解的に測定し、それにより第２のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，２（ｔ））が得られる工程と、（ｃ）特に相互相関を用いて、第１のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，１（ｔ））及び第２のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，２（ｔ））から経過時間（τ１）を算出する工程と、（ｄ）経過時間（τ１）から流速（ｖＧ）を算出する工程と、を包含し、（ｅ）ＩＲ放射線パラメータ（Ｅｇ１）が少なくとも７８０ｎｍの波長（ｇ１）で光電的に測定され、かつ（ｆ）測定周波数（ｆ）が少なくとも１キロヘルツである。【選択図】図１
2022501586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流（１４）の流速（ｖ）を測定する方法であって、
（ａ）前記ガス流（１４）の外側の第１の測定箇所（Ｐ１）において前記ガス流（１４）のＩＲ放射線のＩＲ放射線パラメータ（Ｅ）を時間分解的に測定し、それにより第１のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，１（ｔ））が得られる工程と、
（ｂ）前記ガス流（１４）の外側の第２の測定箇所（Ｐ２）において前記ＩＲ放射線パラメータ（Ｅ）を時間分解的に測定し、それにより第２のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，２（ｔ））が得られる工程と、
（ｃ）特に相互相関を用いて前記第１のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，１（ｔ））及び前記第２のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，２（ｔ））から経過時間（τ１）を算出する工程と、
（ｄ）前記経過時間（τ１）から前記流速（ｖＧ）を算出する工程と、
を包含し、
（ｅ）前記ＩＲ放射線パラメータ（Ｅｇ１）が少なくとも７８０ｎｍの波長（λｇ１）で光電的に測定され、
（ｆ）測定周波数（ｆ）が少なくとも１キロヘルツである、
方法。
【請求項２】
（ｉ）前記ガス流（１４）が第１のガス（ｇ１）及び少なくとも１つの第２のガス（ｇ２）を含有するガス混合物の流れであり、
（ｉｉ）前記第１のガス（ｇ１）が第１ガス励起波長（λｇ１）を有し、かつ
（ｉｉｉ）前記ＩＲ放射線パラメータ（Ｅ）が前記第１ガス励起波長（λｇ１）での照射強度（Ｅｇ１）である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
（ｉ）前記第２のガス（ｇ２）が第２ガス励起波長（λｇ２）を有し、
（ｉｉ）前記方法は、
（ａ）前記第１の測定箇所（Ｐ１）において前記第２ガス励起波長（λｇ２）での照射強度の形式の第２のＩＲ放射線パラメータ（Ｅｇ２）を時間に依存して検出し、それにより第１の照射強度プロファイル（Ｅｇ２，１（ｔ））が得られる工程と、
（ｂ）前記第２の測定箇所（Ｐ２）において前記第２のＩＲ放射線パラメータ（Ｅｇ２）を時間に依存して検出し、それにより第２の照射強度プロファイル（Ｅｇ２，２（ｔ））が得られる工程と、
（ｃ）特に相互相関を用いて前記第１、第２の照射強度プロファイル（Ｅｇ２，１（ｔ））（Ｅｇ２，２（ｔ））間の第２の経過時間（τ２）を算出する工程と、
（ｄ）第１の経過時間（τ１）及び前記第２の経過時間（τ２）から前記流速（ｖＧ）を算出する工程と、
を包含することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１ガス励起波長（λｇ１）の周りの０．３μｍの予め定められた第１の測定インターバル（Ｍｇ１）内にない、又は
前記第２ガス励起波長（λｇ２）の周りの０．３μｍの第２の測定インターバル（Ｍｇ２）内にない、前記ガス流（１４）のＩＲ放射線をフィルタリング除去する工程
によって特徴付けられる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ＩＲ放射線パラメータ（Ｅｇ１）は、最大でも１５μｍの波長（λｇ１）で測定されることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ガス流（１４）の温度（Ｔ）が少なくとも２００℃、特に少なくとも１０００℃であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ガス流（１４）の流速を測定する装置であって、
（ａ）第１のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，１（ｔ））を得るために、前記ガス流（１４）のＩＲ放射線のＩＲ放射線パラメータ（Ｅｇ１）を時間分解的に測定する第１のＩＲ放射線センサ（２２．１）と、
（ｂ）第２のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，２（ｔ））を得るために、前記ガス流（１４）のＩＲ放射線の前記ＩＲ放射線パラメータ（Ｅｇ１）を時間分解的に測定する第２のＩＲ放射線センサと、
（ｃ）特に相互相関を用いて前記第１のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，１（ｔ））と前記第２のＩＲ放射線パラメータプロファイル（Ｅｇ１，２（ｔ））との間の経過時間（τ１）を自動的に算出するように、及び
前記経過時間（τ１）から前記流速（ｖＧ）を自動的に算出するように形成されている評価ユニット（３２）、と
を備え、
（ｄ）前記第１、第２のＩＲ放射線センサ（２２）は、
光電式ＩＲ放射線センサであり、
下限波長（λｍｉｎ）が少なくとも０．７８μｍである測定範囲Ｍを有し、かつ
少なくとも１キロヘルツの測定周波数（ｆｍｅｓｓ）を有する、
装置。
【請求項８】
前記測定範囲（Ｍ）の上限波長（λｍａｘ）が最大でも１５μｍであることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記評価ユニット（３２）は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の方法を自動的に実行するように設定されていることを特徴とする、請求項７又は請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
（ａ）前記ガス流（１４）を導く配管（１８）であって、前記配管（１８）からのＩＲ放射線を検出するために前記第１のＩＲ放射線センサ（２２．１）及び前記第２のＩＲ放射線センサ（２２．２）が配置されている配管、又は
（ｂ）流出若しくは貫流開口部（３８）であって、前記流出若しくは貫流開口部（３８）から流れる前記ガス流（１４）のＩＲ放射線を検出するために前記第１のＩＲ放射線センサ（２２．１）及び前記第２のＩＲ放射線センサ（２２．２）が配置されている流出若しくは貫流開口部、
によって特徴付けられる、請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス流の流速を測定する方法に関する。第２の態様によれば、本発明は、（ａ）ＩＲ放射線パラメータプロファイルを得るために、ガス流のＩＲ放射線の第１のＩＲ放射線パラメータを時間分解的に測定する第１のＩＲ放射線センサと、（ｂ）第２のＩＲ放射線パラメータプロファイルを得るために、ガス流のＩＲ放射線の第２のＩＲ放射線パラメータを測定する第２のＩＲ放射線センサと、（ｃ）特に相互相関を用いて第１のＩＲ放射線パラメータプロファイルと第２のＩＲ放射線パラメータプロファイルとの間の経過時間を自動的に算出するように、及び経過時間から前記流速を自動的に算出するように形成されている評価ユニット、とを備えるガス流の流速を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスの流速は複数の箇所で測定されなければならない。ガスが非常に高温及び／又は攻撃性である場合、この測定作業は特に困難である。例えば１０００℃を上回る高温の場合、耐熱性材料を用いなければならず、これには費用がかかる。攻撃性ガスは高い摩耗を引き起こす。ガス流が、例えば灰粒子、炭粒子、鉱滓粒子、又はセメント粒子などの、例えば固体粒子を含む場合、用いられる測定装置に著しい研磨摩耗が生じ得る。ガスが、例えば酸化成分を含む場合、化学摩耗がさらに生じ得る。場合によっては不都合な環境条件であっても、例えば流速が測定される技術的設備の制御性をより良くするために高い測定精度が求められる。
【０００３】
ガス流中の互いに離間した箇所で温度揺らぎ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｆｌｕｋｔｕａｔｉｏｎｅｎ）を測定し、相互相関を用いて２つの温度プロファイルの時間的ずれを決定することが知られている。時間的ずれと２つの測定箇所の距離とからガス流の流速を決定することができる。
【０００４】
流速を測定するこれらの方法の欠点は、極めて高い精度がかろうじて達成できるということである。
【０００５】
独国特許出願公表第６９９２１００９Ｔ２号明細書から、粒子の散乱光が測定される天然ガス配管専用の光学式流量計が知られている。粒子密度が過度に小さい場合、さらなる粒子が加えられる。
【０００６】
独国特許出願公開第３８２７９１３号明細書から、粒子の散乱光の測定が行われる流れの速度を決定する方法及び装置が知られている。それぞれの測定場所は互いに離間させてある。速度は、測定結果の相関関係を計算して求められる。
【０００７】
米国特許第９１５７７７８号明細書から、互いに離間した２つの測定場所で放射線の吸収量が測定される、ガス流量を測定する方法が知られている。流速は、擾乱（Ｓｔｏｅｒｕｎｇ）の経過時間（Ｌａｕｆｚｅｉｔ）が決定されることにより算出される。この擾乱は、例えばガス発生の開始によって引き起こされ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公表第６９９２１００９Ｔ２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第３８２７９１３号明細書
【特許文献３】米国特許第９１５７７７８号明細書
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、ガス流の流速の測定を改善するという課題にもとづいている。
【００１０】
本発明は、（ａ）ガス流の外側の第１の測定箇所においてガス流のＩＲ放射線のＩＲ放射線パラメータを時間分解的に測定し、それにより第１のＩＲ放射線パラメータプロファイルが得られる工程と、（ｂ）配管の外側の第２の測定箇所においてＩＲ放射線パラメータを時間分解的に測定し、それにより第２のＩＲ放射線パラメータプロファイルが得られる工程と、（ｃ）特に相互相関を用いて、第１のＩＲ放射線パラメータプロファイル及び第２のＩＲ放射線パラメータプロファイルから経過時間を算出する工程と、（ｄ）経過時間から流速を算出する工程と、を包含し、（ｅ）ＩＲ放射線パラメータが少なくとも７８０ｎｍの波長、特に１．５μｍの波長で光電的に測定される方法によって上記問題を解決する。
【００１１】
第２の態様では、本発明は、ＩＲ放射線センサが光電式ＩＲ放射線センサであり、かつ下限が少なくとも０．７８μｍである測定範囲及び少なくとも１キロヘルツの測定周波数を有する属性的に対応する装置によって上記問題を解決する。
【００１２】
本発明の利点は、流速を高精度で測定できることである。その理由は、ＩＲ放射線パラメータの光電的測定が全く可能であるということであり、このことは例えば高温測定（ｐｙｒｏｍｅｔｒｉｓｃｈｅ  Ｍｅｓｓｕｎｇ）では、通常、放出係数（Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓｋｏｅｆｆｉｚｉｅｎｔ）が一定の場合にのみ可能であるが、多くの場合、このことは保証され得ない。
【００１３】
ＩＲ放射線パラメータが少なくとも０．７８μｍ、特に少なくとも１．５μｍの波長で測定されることが特に有利である。この場合、黒体放射線の影響が良好に利用される。黒体放射線は、例えばガス流を導く配管の壁、又はガス流中の粒子に起因し得る。１．５μｍを上回る励起波長を有するガスは、背景黒体放射線の波長領域で吸収及び再放出し、それによりガス濃度に変動（Ｓｃｈｗａｎｋｕｎｇｅｎ）が特にはっきりと現れる。時間的に一定の背景は、例えば相互相関を用いた算出では考慮されない。
【００１４】
ＩＲ放射線パラメータが最大でも６μｍ、特に最大でも５．３μｍの波長で測定されることが有利である。それにより特に高い流速の測定精度が達成され得ることが明らかになった。
【００１５】
本発明は、ＩＲ放射線パラメータにおける局所的揺らぎ（Ｆｌｕｋｔｕａｔｉｏｎｅｎ）又は不均一性は、ガス流自体と同じ速度で動く時間の間はこれらの変動が似通っているという認識にもとづいている。これらの変動にはいくつかの原因があり得る。その１つは、これが熱変動であり得るということであり、すなわち所与の時点のガス流の温度が空間的に不均一であるということである。この不均一性がガス流の流速と共に動く場合、温度変動から流速を推論することができる。
【００１６】
ガスがいくつかのガスの混合物である場合、すなわちガスが好ましい実施形態により企図されるようにガス混合物である場合、ガスの濃度変動が生じ得る。ガス濃度の空間的分布のほうが温度分布よりも局所的に安定していることが判明した。その理由は、温度差を補償するための３つのメカニズム、すなわち混合、熱伝導、及び熱輻射が知られていることであり得る。これに対して濃度の揺らぎは拡散によってしか補償することができない。したがって濃度差の局所的分布のほうが時間的に安定している。この理由から、第１のＩＲ放射線パラメータプロファイル及び第２のＩＲ放射線パラメータプロファイルは互いに非常に似通い、それによりわずかな測定不確実性（Ｍｅｓｓｕｎｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔ）で経過時間を算出することが可能である。
【００１７】
本明細書の範囲内で、ＩＲ放射線パラメータとは、測定インターバルにおいてガス流のＩＲ放射線によって引き起こされる電磁赤外線の照射強度を示す値又はベクトルと解される。ガス流の密度、温度、及び組成が変化するとＩＲ放射線パラメータも変化する。
【００１８】
殊に、ガス流は配管を流れ、ＩＲ放射線パラメータは配管の外側の測定場所から測定される。しかしこれに代えて、ガス流が自由に広がり、例えば流出開口から流出し、周辺又は比較的大きい空所へ漏れ出ることも可能である。
【００１９】
測定周波数は、殊に少なくとも１．５キロヘルツ、特に好ましくは少なくとも１６キロヘルツである。測定周波数が高ければ高いほど、通常、経過時間が決定されるときの測定不確実性が低くなる。しかし、従来技術では高温測定しか使用されず、光電測定は使用されなかったので、これまでは測定周波数を高めることに限界が設定されてきた。
【００２０】
殊に、放射線パラメータはアナログで測定されるが、その後にデジタル化され、その場合、ビット深度は、殊に１６ビットである。
【００２１】
好ましい一実施形態では、ガス流が第１のガス及び少なくとも１つの第２のガスを含有するガス混合物の流れであり、第１のガスが第１ガス励起波長を有し、かつＩＲ放射線パラメータが第１ガス励起波長でのＩＲ放射線センサの照射強度である。第１のガスは、例えば水蒸気、亜酸化窒素、メタン、二酸化炭素、一酸化炭素、二酸化硫黄、又は三酸化硫黄、ＮＯｘ、Ｈ２Ｓ、ＨＦ、ＮＨ３、及びすべてのＩＲ活性分子であり得る。第２のガスは、第１のガスとは別のガスであり、同様に、例えば水蒸気、亜酸化窒素、メタン、二酸化炭素、一酸化炭素、二酸化硫黄、又は三酸化硫黄である。
【００２２】
ＩＲ放射線パラメータが第１ガス励起波長での照射強度であるという特徴は、特に、第１のガスの濃度の変化が、それ以外は同じ条件下でＩＲ放射線パラメータの変化をもたらすことと解される。殊に、第１ガス励起波長を含む予め定められた測定インターバルの外にある放射線成分がフィルタリング除去される（ｈｅｒａｕｓｇｅｆｉｌｔｅｒｔ）。殊に、この測定インターバルのインターバル幅は０．５μｍ未満、殊に０．４μｍ未満である。
【００２３】
殊に、第２のガスは第２ガス励起波長を有し、方法は、（ａ）第１の測定箇所において第２ガス励起波長での照射強度の形式の第２のＩＲ放射線パラメータを時間に依存して検出し、それにより第１の照射強度プロファイルが得られる工程と、（ｂ）第２の測定箇所において第２のＩＲ放射線パラメータを時間に依存して検出し、それにより第２の照射強度プロファイルが得られる工程と、（ｃ）特に相互相関を用いて照射強度プロファイル間の第２の経過時間を算出する工程と、（ｄ）第１の経過時間及び第２の経過時間から流速を算出する工程と、を包含する。換言すると、経過時間は２つの異なった濃度揺らぎをもとにして測定される。このことには測定不確実性をさらに低下させ得るという利点がある。
【００２４】
殊に、例えば第１ガス励起波長の±０．３μｍの予め定められた測定インターバル内にないか、又は第２ガス励起波長の±０．３μｍの予め定められたインターバル内にないガス流のＩＲ放射線がフィルタリング除去される。それぞれの励起波長の±０．２μｍの予め定められたインターバル内にないＩＲ放射線がフィルタリング除去されることが特に好ましい。このことの利点は、測定不確実性をさらに低減できるということである。なぜなら平均化効果（Ｍｉｔｔｅｌｕｎｇｓｅｆｆｅｋｔ）をもたらし得る、揺らぎの仕方が異なる放射線成分との重畳を少なくすることができるからである。
【００２５】
殊に、ガス流の温度は少なくとも２００°、特に好ましくは少なくとも１０００℃である。高温の場合、本発明の利点が特に明確になる。
【００２６】
ＩＲ放射線パラメータを測定するために、殊にインジウム−砒素−アンチモニド検出器が使用される。これに代えて、又はこれに加えて、水銀−カドミウム−亜テルル酸塩検出器を使用することができる。
【００２７】
本発明による装置では、ＩＲ放射線センサの測定範囲が殊に１〜６μｍ、特に１．５〜６μｍである。
【００２８】
評価ユニットが、本発明による方法を自動的に実行するように設定されていることが有利である。これは、評価ユニットが人の介入なしに方法を自発的に実行することと解されるべきである。
【００２９】
装置が、ガス流を導くための配管を有し、ＩＲ放射線を検出するための第１のＩＲ放射線センサ及び第２のＩＲ放射線センサが配管の外側に配置されていることが有利である。特にＩＲ放射線センサは配管の外側に配置されている。装置の運転時にガス流の温度が２００℃より高い場合、ＩＲ放射線センサは、殊に、そこでの温度が最大でも１００℃、殊に最大でも８０℃である限りガス流から距離をおいて配置されている。これに加えて、ＩＲ放射線センサがガス流から距離をおくことは化学的摩耗及び／又は摩擦摩耗を無視できるほど小さすることができるという利点を有する。
【００３０】
殊に、本発明による装置は、（ａ）ガス流の配管に対して横向きに延び、かつ第１のＩＲ放射線束をガス流から第１のＩＲ放射線センサへ導くように形成されている第１の測定配管、（ｂ）配管に対して横向きに延び、かつ第２のＩＲ放射線束をガス流から第２のＩＲ放射線センサへ導くように形成されている第２の測定配管を具備し、これらの測定配管は、ＩＲ放射線束が互いに最大でも４５°、特に最大でも２０°、殊に最大でも１０°のミスアライメント角（Ｆｅｈｌａｕｓｒｉｃｈｔｕｎｇｓｗｉｎｋｅｌ）Φをなすように配置されている。
【００３１】
このようにすることで、第１の測定箇所及び第２の測定箇所での乱流パターンが特に良く似通い、それにより流速のわずかな測定不確実性を達成することができる。
【００３２】
殊に、ＩＲ放射線センサは、１．５μｍを下回る、殊に７８０ｎｍを下回る波長を感受しない。これはこれらの波長を下回るとスペクトル感度が最大スペクトル感度の最大でも３分の１、特に最大でも１０分の１となることと解される。スペクトル感度の単位は、例えばワット当たりのアンペアである。
【００３３】
これに加えて、殊にＩＲ放射線センサは、１５μｍを上回ると、殊に５．５μｍを上回ると感受しなくなる。例えば二酸化炭素、一酸化炭素、及び水などのよく生じるガスの振動励起波長は１．５〜６μｍの波長インターバルにある。同時に、上述したように黒体背景放射線は良好な信号対雑音比を得るのに十分な強度である。
【００３４】
殊に、ＩＲ放射線センサは、ＩＲ放射線束の最大直径が最大でも２００ミリメートルであるように配置されている。ＩＲ放射線束の直径が小さければ小さいほど、それだけ揺らぎが平均化されず、信号の揺らぎが大きくなる。ＩＲ放射線束の最小直径が少なくとも１ミリメートルであることが有利である。ＩＲ放射線束の直径が過度に小さいと、信号対雑音比が低下する。
【００３５】
殊に（ａ）第１のＩＲ放射線センサは、第１のＩＲ放射線束が第１の直線上に延びるように配置され（ｂ）第２のＩＲ放射線センサは、第２のＩＲ放射線束が第２の直線に沿って延びるように配置され、かつ２つの直線間の最小距離の区間が流れ方向に延在する。２つの直線間の距離は測定距離である。測定距離は、殊に少なくとも５０〜１０００ミリメートル、特に最大でも６００である。これに加えて、測定距離が最大でも６００ミリメートルであることが有利である。
【００３６】
２つの直線が技術的意味において平行に延びることが有利であり、すなわち理想的には数学的意味での平行性が有利であるが、通常、達成できない。そのため例えば±５°の偏差が許容可能である。
【００３７】
殊に、２つの直線間の測定距離は、少なくとも流速と１０００ヘルツの商、及び／又は最大でも流速と１００ヘルツの商に相当する。この距離では流速を決定する際の測定不確実性は経過時間での不確実性にもとづいてすでに非常に小さい。これに加えて、不均一パターンの変化によって引き起こされる不確実性はまだ、測定不確実性に強度の悪影響を及ぼすほど大きくなりすぎてはいない。
【００３８】
殊に、装置は配管内に突出しない。これは特に、装置のいずれの部分も配管の横断面内に１０分の１より大きく突出しないことと解される。従来技術のシステムは、ガス流に渦を生成するランスを具備することが多い。これにはこのことが流速の損失、及びそれに伴い監視される設備の効率の損失につながるという欠点がある。換言すると、ＩＲ放射線パラメータは、殊に妨害されない、又は能動的に妨害されないガス流で測定される。
【００３９】
以下、添付の図面をもとにして本発明について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、第１実施形態による、本発明の方法を実行する本発明による装置を示す。
【図２】図２は、第２実施形態による、本発明の方法を実行する本発明による装置を示す。
【図３】図３は、第３実施形態による、本発明の方法を実行する本発明による装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、バーナ１２を用いた燃料の燃焼、又は他の発熱プロセス、又は外部熱供給によりガス流１４が、この事例では排気流の形で生成される燃焼設備１０を示す。ガス流１４の温度Ｔは、例えば略Ｔ＝１４００℃を超える。この事例でのように、燃焼設備１０は金属浴又はガラス浴１６を加熱する装置であり得る。しかし燃焼設備は、例えば発電所又はセメント工場の一部であってもよい。本発明による測定装置を用いる炉、発電所、又はセメント工場も同様に本発明の主題である。ガス流１４は配管１８を通って流れる。
【００４２】
これに加えて、図１はガス流１４の流速ｖＧを測定する測定装置２０を示す。流速ｖＧは中速度であり、この流速に配管１８の断面積Ａを乗じることによってガスの体積流量が求められる。この事例では配管１８が円形であり、それにより断面積は、Ａ＝πＤ２／４で求められる。
【００４３】
測定装置２０は、第１のＩＲ放射線センサ２２．１及び第２のＩＲ放射線センサ２２．２を備える。第１のＩＲ放射線センサ２２．１は、測定配管２５．１を通って伝播する第１のＩＲ放射線束２４．１を検出するために配置されている。
【００４４】
第１のＩＲ放射線束２４．１内にある模式的に描かれた分子２６．１が、第１のＩＲ放射線束２４．１内で第１のＩＲ放射線センサ２２．１に向かって移動するＩＲ光子２８を放出した場合、ＩＲ光子がＩｎＡｓＳｂ光検出器の形式のセンサ素子３０．１に当たり、その結果として光検出器が電圧を生成する。それに伴い、センサ素子３０．１によって生成された光電圧Ｕ１は、センサ素子３０．１に入射する放射線の照射強度に依存する。センサ素子３０．１は、配管１８から距離をおいて配置されている。
【００４５】
測定配管２５．１は配管１８内に突出せず、それにより付加的な乱流の形成がほとんど不可能にされている。
【００４６】
センサ素子３０．１は、下限波長λｍｉｎ及び上限波長λｍａｘの測定範囲Ｍ＝［λｍｉｎ，λｍａｘ］を有する。この事例では、λｍｉｎ＝０．７８μｍであり、λｍａｘ＝５．３μｍである。
【００４７】
ＩＲ放射線センサ２２．１は、少なくとも１ｋＨｚの測定周波数ｆｍｅｓｓ、この事例ではｆｍｅｓｓ＝１６ｋＨｚで時間ｔに依存してＩＲ放射線パラメータプロファイルＥｇ１，１（ｔ）を測定する。測定周波数ｆｍｅｓｓが最大でも１ＭＨｚであることが有利である。アナログ生データが放射線センサ２２．１のアナログ・デジタル変換器によってデジタル値に変換される。走査のビット深度は８〜２４、殊に１６ビットである。
【００４８】
第２のＩＲ放射線センサ２２．２は、第２の測定配管２５．２内を伝播するＩＲ放射線束２４．２からの放射線を測定するように形成されている。第２のＩＲ放射線束２４．２のＩＲ放射線は、例えば第２の分子２６．２から出る。第１のＩＲ放射線束２４．１は第１の直線Ｇ１に沿って延在し、第２のＩＲ放射線束２４．２は第２の直線Ｇ２に沿って延在する。２つの直線Ｇ１、Ｇ２は互いに測定距離ｄを有する。この事例で示されるように、２つの直線は、殊に互いに平行に延びる。
【００４９】
測定距離ｄは、殊に最大でも５００ミリメートル、例えば３５０±５０ミリメートルである。
【００５０】
それぞれのセンサ素子３０．１、３０．２によって生成される光電圧Ｕ１、Ｕ２は、評価ユニット３２に送られる。光電圧Ｕ１は、センサ素子３０．１によって測定される照射強度Ｅ１の尺度であり、ＩＲ放射線パラメータである。照射強度Ｅ２は、第２センサ素子３０．２によって測定され、同様に時間依存的である。
【００５１】
評価ユニット３２は、相互相関関数
【００５２】
【数１】
2022501586.tif 000003
【００５３】
が最大になる時間としての経過時間τを算出し、この場合、
【００５４】
【数２】
2022501586.tif 000004
【００５５】
は、相互相関の演算子の記号である。
【００５６】
排気流１４において、例えばメタン、水、二酸化炭素、一酸化炭素、三酸化硫黄、二酸化硫黄、又は亜酸化窒素などの第１のガスｇ１の局所的濃度ｃが変動した場合、このことが、第１のＩＲ放射線束２４．１の領域を通じて相応の揺らぎが動いたときに照射強度Ｅｇ１，１の変化をもたらす。濃度の空間的不均一性については、測定距離ｄにわたってほとんど一定であり、それにより第１のセンサ素子３０．１及びセンサ素子３０．２にそれぞれの照射強度Ｅｇ１，１（ｔ）及びＥｇ１，２（ｔ）の類似のプロファイルが生じる。
【００５７】
配管１８の壁３４から出る黒体放射線はこの測定を妨害しない。例えば第１のガスとしてＨ２Ｏが選択された場合、この第１のガスは、３．２μｍの第１ガス励起波長λｇ１を有する。この場合、ＩＲ放射線センサ２２．１、２２．２がＭ＝［λｇ１−０．３μｍ，λｇ１＋０．３μｍ］の測定インターバルを有することが有利である。
【００５８】
好ましい一実施形態により企図されるように、第２のガスｇ２が選択され、その第２ガス励起波長λｇ２が第１のガスｇ１の測定インターバルＭにない場合に、しばしば測定精度が高くなり得る。例えば、第２のガスとして二酸化炭素を使用することができ、その時間・ガス励起波長はλｇ２＝４．２７μｍである。
【００５９】
図２は、噴流推進装置３６を模式的に示し、噴流推進装置には、この場合、噴流推進装置３６から流出開口３８を通って流出するガス流１４が測定されるように測定装置２０が配置されている。
【００６０】
図３は、溶解容器４２を有するアーク炉４０の一部を模式的に示し、溶解容器において電極４３．１、４３．２、４３．３間のアーク放電によって鋼屑が溶解され、それにより金属浴１６が生じる。図の右側に、破線で囲まれた領域の拡大図が見て取れる。溶解時に生じる排気はガス流１４を形成し、配管１８を通して排出される。配管１８は環状隙間４４を有し、この環状隙間を通って付加的空気４６が配管１８内に流入することができる。ガス流１４を測定するために、測定装置２０が配管１８の隙間側に配置されている。
【符号の説明】
【００６１】
１０  燃焼設備
１２  バーナ
Ａ  断面積
１４  ガス流
ｃ  濃度
１６  金属浴
Ｄ  直径
１８  配管
ｄ  測定距離
Ｅ  照射強度
２０  測定装置
Ｅ（ｔ）ＩＲ放射線パラメータプロファイル
２２  ＩＲ放射線センサ
２４  ＩＲ放射線束
ｆｍｅｓｓ  測定周波数
２５  測定配管
ｆｇ１  第１ガス励起波長
２６  分子
ｆｇ２  第２ガス励起波長
２８  ＩＲ光子
Ｍ  測定インターバル、測定範囲
ｖＧ  流速
３０  センサ素子
Ｔ  温度
３２  評価ユニット
ｔ  時間
３４  壁
Ｕ１  光電圧
３６  噴流推進装置
３８  流出開口
４０  アーク炉
４２  溶解容器
４３  電極
４４  環状隙間
４６  空気
λｍｉｎ  上限波長
λｍａｘ  下限波長
λｇ１  第１ガス励起波長
λｇ２  第２ガス励起波長
ｔ  経過時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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