GAS ANALYZER WITH LARGE AREA PYROELECTRIC DETECTOR

Abstract: 1. Infrared gas analyser with a detector in the form of a large-area sheet (12) provided on both sides with a metal coating, which on the impingement of infrared rays triggers a pyroelectric effect according to the concentration of the gas to be analysed, in which the side of the sheet (12) facing the infrared radiation comprises a blackened first part (16, 19) which on the impingement of the infrared rays generates a pyroelectric effect and on vibration also triggers a piezoelectric effect, together with a non-blackened second part (17, 21) insulated electrically from the first part (16, 19) which reflects the infrared rays and does not trigger a pyroelectric effect but only a piezoelectric effect when vibrated, and in which an electric circuit is provided in which the piezolectric effects triggered by the two parts of the sheet are compensated.

Description: Gasanalysator mit grossflächigem pyroelektrischem Detektor" In der deutschen Patentanmeldung P 39 26 472.8-52 wird ein Fotometer beschrieben, bei dem mindestens eine Folie aus Polyvinylidenfluorid als Empfänger für die Infrarotstrahlen vorgesehen ist. Normalerweise wird bei Empfängern dieser Art der pyroelektrische Effekt dahingehend ausgenutzt, dass die auf die Folie auftreffenden Infrarotstrahlen in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, das ein Mass für die Absorption in der Messküvette und somit ein Mass für die Konzentration der Messkomponente ist. Bei Einsatz einer solchen Folie aus Polyvinylidenfluorid oder aus Polyvinylfluorid oder aus Polyvinylchlorid entsteht jedoch ausser dem pyroelektrischen Effekt infolge Erschütterungen oder infolge Schalles ein das Messergebnis verfälschender piezoelektrischer Effekt. Die Erfindung betrifft einen Gasanalysator mit einem Detektor in Form einer grossflächigen Folie, die beim Auftreffen von Infrarotstrahlen einen pyroelektrischen Effekt auslöst nach Massgabe der Konzentration des zu analysierenden Gases, bei dem dieser Nachteil nicht auftritt. Die Erfindung besteht in den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruches. Einfach gestalten sich die Verhältnisse, wenn die der Strahlung abgewandte Seite der Folie mit einer dünnen Metallschicht versehen ist, die als gemeinsame Elektrode für die Abnahme der durch die zwei Folienteile (geschwärzte und ungeschwärzte) ausgelösten zur Signalbildung erforderlichen Effekte dient. Die piezoelektrischen Anteile werden nach elektrischer Aufbereitung in einer elektronischen Antiparallel schaltung gegeneinander geschaltet und so eliminiert. Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellt Figur 1 den Gesamtaufbau des erfindungsgemäss ausgebildeten Analysators dar, Figur 2 eine bevorzugte Ausbildung des Empfängers und Figur 3 eine weitere Ausbildung des Empfängers. In dem Analysator nach Fig. 1 werden Infrarotstrahlen in dem Strahler 1 erzeugt, die die Messküvette 2 und die Vergleichsküvette 3 durchlaufen, die mit den für Infrarotstrahlen durchlässigen Fenstern 4, 5, 6 und 7 ausgestattet sind. Das Messgas wird durch den Einlassstutzen 8 zugeführt und durch den Stutzen 9 abgeführt. Die die Messküvette 2 und die Vergleichsküvette 3 durchlaufenden Strahlen werden durch die Blende 10 gegenphasig moduliert. Die die Küvetten 2 und 3 verlassenden Strahlen laufen durch das Interferenzfilter 11 auf den als Folie 12 ausgebildeten Detektor, die insbesondere aus Polyvinylidenfluorid besteht. An der Folie entsteht ein pyroelektrischer Effekt nach Massgabe der Konzentration der die Messküvette 2 durchlaufenden Messgaskomponente. Zur Abnahme dieses pyroelektrischen Effektes ist die Klemme 13 mit einer z. B. im Aufdampfverfahren aufgebrachte Metallschicht verbunden; die Gegenelektrode wird durch die auf die Folie 12 auf der der Strahlung abgewandten Seite aufgebrachte dünne Metallschicht 14 gebildet. Das elektrische Signal, das dem pyroelektrischen Effekt entspricht, entsteht an den Klemmen 15/18. Infolge Erschütterung oder infolge Schalles kann in der Folie 12 auch ein piezoelektrischer Effekt ausgelöst werden, der sich dem an den Klemmen 13 und 15 entstehenden Signal infolge des pyroelektrischen Effektes überlagert und das Messergebnis fälscht. Um diese Störung zu vermeiden1 ist die der Strahlung zugewandte Seite der Folie 12 zum Teil geschwärzt, wie die Fig. 2 und Fig. 3 erkennen lassen. In Fig. 2 ist die der Strahlung zugewandte Seite der Folie 12 mäanderförmig aufgeteilt. Diese Teile greifen fingerartig ineinander und zwar über den ganzen Querschnitt. Der Teil 16 ist geschwärzt. Der Teil 17 ist blank und mit Metall, vorzugsweise mit Gold überzogen. Auf diese Weise wird eine Reflexion der einfallenden Infrarotstrahlen gewährleistet. Die Teile 16 und 17 sind elektrisch voneinander isoliert. An den nicht geschwärzten Teilen der Folie 12 entsteht praktisch kein pyroelektrischer Effekt, jedoch bei Erschütterung ein piezoelektrischer Effekt. Das Signal als Folge dieses piezoelektrischen Effektes wird an den Klemmen 15 und 18 abgenommen. Der an den Klemmen 15/18 abgenommene piezoelektrische Effekt und der an den Klemmen 13/15 sich dem pyroelektrischen Effekt überlagernde piezoelektrische Effekt werden einer elektronischen Antiparallelschaltung zugeführt,in der sie sich gegenseitig kompensieren. In der nach Fig. 3 erfindungsgemäss ausgebildeten Folie 12 überdeckt der geschwärzte Teil 19 nahezu die gesamte den Strahlen zugewandte Fläche der Folie 12; nur eine schmale Ausnehmung 20 ist ungeschwärzt und weist, isoliert von dem geschwärzten Teil 19, eine schmale Zunge 21 auf, die metallisiert ist; vorzugsweise wird als Überzugsmaterial Gold verwendet, das im Aufdampfungsverfahren aufgebracht ist. Die metallisierte Zunge 21 ist mit der Klemme 18 verbunden.

Claims: Patentansprüche 1. Gasanalysator mit einem Detektor in Form einer gross flächigen Folie, die beim Auftreffen von Infrarot strahlen eine pyroelektrischen Effekt auslöst nach Massgabe der Konzentration des zu analysierenden Gases, dadurch gekennzeichnet, dass die der Infrarot-Strahlung zugewandte Seite der Folie (12) einen geschwärzten metallisierten Teil (16, 19) aufweist, der beim Auftreffen der Infrarotstrahlen einen pyroelektrischen Effekt er zeugt und bei Erschütterung auch einen piezoelektrischen Effekt auslöst, sowie einen metallisierten vom Teil (16, 19) isolierten nicht geschwärzten Teil (17, 21),- der die Infra rotstrahlen reflektiert und keinen pyroelektrischen Effekt auslöst, sondern nur einen piezoelektrischen Effekt bei Erschütterung, und dass eine elektrische Schaltung vorge sehen ist, in der die von den zwei Folienteilen ausge lösten piezoelektrischen Effekte kompensiert werden. 2. Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Strahlung abgewandte Seite (14) der Folie metallisiert ist und die gemeinsame Elektrode (15) für die Abnahme der durch beide Folienteile ausgelösten zur Signalbildung erforderlichen Effekte bildet. 3. Gasanalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die geschwärzten Teile (16) und die blanken Teile (17) isoliert voneinander über die gesamte Fläche der Folie (12) verteilt mäanderförmig ineinander greifen (Fig. 2). 4. Gasanalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die gesamte der Strahlung zugewandte Seite der Folie (12) geschwärzt ist mit Ausnahme einer schmalen Ausnehmung (20) in der Mitte der Fläche, in der isoliert von dem geschwärzten Teil (19) eine metallisierte Zunge (21) vorgesehen ist (Fig. 3). 5. Gasanalysator nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht geschwärzten Teile (17, 20) der Folie (12) mit Gold überzogen sind. 6. Gasanalysator nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrischen Effekte nach elektrischer Aufbereitung in einer elektronischen Anti parallelschaltung kompensiert werden.

Inventors: FABINSKI, WALTER, NEVOLE, JOSEF
Applicants: HARTMANN & BRAUN AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1986
Main classification: G01N21
IPC codes: G01J5, G01N21