DE102005049522B3 - Gas sensor arrangement - Google Patents

Gas sensor arrangement Download PDF

Info

Publication number
DE102005049522B3
DE102005049522B3 DE200510049522 DE102005049522A DE102005049522B3 DE 102005049522 B3 DE102005049522 B3 DE 102005049522B3 DE 200510049522 DE200510049522 DE 200510049522 DE 102005049522 A DE102005049522 A DE 102005049522A DE 102005049522 B3 DE102005049522 B3 DE 102005049522B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radiation
measuring
gas
gas sensor
radiation sources
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Revoked
Application number
DE200510049522
Other languages
German (de)
Inventor
Oleksandr Shulga
Stefan Degen
Christian KÖTTER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gasbeetle GmbH
Original Assignee
Gasbeetle GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gasbeetle GmbH filed Critical Gasbeetle GmbH
Priority to DE200510049522 priority Critical patent/DE102005049522B3/en
Priority to DE112006003464T priority patent/DE112006003464A5/en
Priority to PCT/DE2006/001746 priority patent/WO2007045207A2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102005049522B3 publication Critical patent/DE102005049522B3/en
Revoked legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/1702—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with opto-acoustic detection, e.g. for gases or analysing solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/066—Modifiable path; multiple paths in one sample

Abstract

Es wird eine Gassensoranordnung mit einer Strahlungsvorrichtung, einem Gasmessraum, einer Detektorvorrichtung und einer Auswertevorrichtung vorgeschlagen, wobei die Auswertevorrichtung die Strahlungsvorrichtung steuert, die Detektorsignale aufzeichnet und auswertet und die Messgaskonzentration abhängig vom Ausgangssignal der Detektorvorrichtung bestimmt. Die Strahlungsvorrichtung weist mindestens zwei Messstrahlungsquellen und mindestens eine Referenzstrahlungsquelle auf, welche jeweils die Strahlung in mindestens einem Absorptionsband des zu detektierenden Gases, dem Messband, sowie die Strahlung in mindestens einem durch das Messgas nicht absorbierenden spektralen Band, dem Referenzband, ausstrahlen. Die Detektorvorrichtung ist so aufgebaut, dass sie die Strahlung nach deren Durchgang durch den Gasmessraum in einem Mess- bzw. in einem Referenzband jeweils räumlich und/oder zeitlich getrennt unabhängig empfangen kann, wobei die Auswertevorrichtung die Strahlungsquellen nach einem bestimmten Steuerungsalgorithmus betreibt und die Ausgangssignale der Detektorvorrichtung im Mess- und/oder im Referenzband beim Einschalten einer der Strahlungsquellen oder beim Strahlungsquellenvergleich feststellt und vergleicht, eine eventuelle Alterung der Gassensoranordnung gegebenenfalls kompensiert und die Messgaskonzentration bestimmt.A gas sensor arrangement with a radiation device, a gas measuring chamber, a detector device and an evaluation device is proposed, the evaluation device controlling the radiation device, recording and evaluating the detector signals and determining the measurement gas concentration as a function of the output signal of the detector device. The radiation device has at least two measurement radiation sources and at least one reference radiation source, each of which emits the radiation in at least one absorption band of the gas to be detected, the measurement band, and the radiation in at least one spectral band that is not absorbed by the measurement gas, the reference band. The detector device is constructed in such a way that it can receive the radiation after it has passed through the gas measuring chamber in a measuring or reference band, each spatially and / or temporally separated, the evaluation device operating the radiation sources according to a specific control algorithm and the output signals of the Detector device in the measuring and / or in the reference band when switching on one of the radiation sources or when comparing the radiation sources detects and compares, if necessary compensates for any aging of the gas sensor arrangement and determines the measurement gas concentration.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gassensoranordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und des Nebenanspruchs.The The invention relates to a gas sensor arrangement according to the preamble of the main claim and the secondary claim.

Die Strahlungsabsorption im Infrarotbereich durch Gasmoleküle wird vielfach für die Bestimmung der Gaskonzentration benutzt. Die Absorptionswellenlängen bzw. die Absorptionsbänder unterschiedlicher Gase sind bekannt: z.B. 4,24 μm für CO2, 4,64 μm für CO, 3,46 μm für CH4 etc..Infrared radiation absorption by gas molecules is widely used for the determination of gas concentration. The absorption wavelengths or the absorption bands of different gases are known: for example, 4.24 μm for CO 2 , 4.64 μm for CO, 3.46 μm for CH 4, etc.

Bekannte Infrarotgassensoren weisen beispielsweise eine breitbandige Strahlungsquelle, eine Absorptionsstrecke bzw. einen Gasmessraum, ein wellenlängenselektivierendes Element, z.B. ein optisches Bandpassfilter wie ein Interferenzfilter, ein Fabry-Perot In terferometer oder ein Gitter, und einen Strahlungsdetektor, beispielsweise einen pyroelektrischen Detektor, einen Halbleiterdetektor oder einen thermophilen Detektor auf. Die Abschwächung der am Detektor ankommenden Strahlung aufgrund der Absorption durch die Gasmoleküle ist ein Maß für die Konzentration des bei der eingestellten Wellenlänge absorbierenden Gases. Das wellenlängenselektivierende Element kann vor und/oder hinter dem Gasmessraum angeordnet werden.Known Infrared gas sensors, for example, have a broadband radiation source, an absorption path or a gas measuring space, a wavelength-selective Element, e.g. an optical bandpass filter such as an interference filter, a Fabry-Perot interferometer or a grating, and a radiation detector, For example, a pyroelectric detector, a semiconductor detector or a thermophilic detector. The attenuation of the arriving at the detector Radiation due to absorption by the gas molecules is a Measure of concentration of the gas absorbed at the set wavelength. The wellenlängenselektivierende Element can be arranged in front of and / or behind the gas measuring chamber.

Der Einsatz einer wellenlängenselektiven Strahlungsquelle wie z.B. einer LED oder eines Lasers in Kombination mit nichtwellenlängenselektiven Strahlungsempfängern ist ebenfalls bekannt.Of the Use of a wavelength-selective radiation source such as. an LED or a laser in combination with non-wavelength-selective radiation receivers also known.

Die Strahlungsabsorption durch Gasmoleküle im Infrarotbereich wird auch in photoakustischen Gassensoren benutzt. Die Strahlungsabsorption führt zur Erwärmung des Gases im Gasmessraum. Die daraus resultierende Druckänderung wird mittels eines akustischen Detektors wie z.B. eines Mikrofons oder mittels eines Drucksensors registriert.The Radiation absorption by gas molecules in the infrared range is also used in photoacoustic gas sensors. The radiation absorption leads to warming of the gas in the gas measuring room. The resulting pressure change is detected by means of an acoustic detector, e.g. a microphone or registered by means of a pressure sensor.

Die Strahlungsabsorption in einer Gassensoranordnung kann als Funktion der Messgaskonzentration (x) und der Zeit (t) folgendermaßen beschrieben werden: INM(x,t) = IN0(t)·φNM·βNM(t)·dM(t)·exp(– α·aNM·x). (1) The radiation absorption in a gas sensor arrangement can be described as a function of the measurement gas concentration (x) and the time (t) as follows: I NM (x, t) = I N0 (T) · φ NM · β NM (T) · d M (t) · exp (-α · a NM · X). (1)

In dieser Gleichung beschreibt

INM(x,t)
– das Signal des Detektors M bei eingeschalteter Strahlungsquelle N;
IN0(t)
– die Strahlungsintensität der Strahlungsquelle N im Absorptionsband des zu detektierenden Gases und deren Veränderung mit der Zeit;
φNM
– den geometrischen Faktor für den Anteil des von der Strahlungsquelle N ausgestrahlten Lichts, welches am Detektor M ankommt (Effizienz der Optik, Detektorapertur, etc.); 1 > φ > 0 und ändert sich nicht mit der Zeit;
βNM(t)
– den Verschmutzungsfaktor für eine Verschlechterung der strahlungsführenden Optik mit der Zeit (t); er ist in dem betrachteten Beispiel geometrisch isotrop (bei t = 0, β = 1; bei t > 0, 1 ≥ β > 0);
dM(t)
– die Sensitivität des Detektors M als Funktion der Zeit (t). Die Veränderungen der Sensitivität der Messelektronik mit der Zeit (t) werden auch durch diesen Koeffizient berücksichtigt;
α
– den Absorptionskoeffizienten des zu detektierenden Gases;
aNM
– den effektiven Lichtweg der Strahlung von der Strahlungsquelle N entlang der Absorptionsstrecke durch den Messraum zum Detektor M;
x
– die Konzentration des zu detektierenden Gases;
t
– die Zeit.
In this equation describes
I NM (x, t)
The signal of the detector M when the radiation source N is switched on;
I N0 (t)
The radiation intensity of the radiation source N in the absorption band of the gas to be detected and its change with time;
φ NM
The geometric factor for the proportion of the light emitted by the radiation source N, which arrives at the detector M (efficiency of the optics, detector aperture, etc.); 1>φ> 0 and does not change with time;
β NM (t)
The fouling factor for deterioration of the radiative optics with time (t); in the considered example it is geometrically isotropic (at t = 0, β = 1, at t> 0, 1 ≥ β>0);
d M (t)
The sensitivity of the detector M as a function of time (t). The changes in the sensitivity of the measuring electronics over time (t) are also taken into account by this coefficient;
α
The absorption coefficient of the gas to be detected;
a NM
The effective light path of the radiation from the radiation source N along the absorption path through the measuring space to the detector M;
x
The concentration of the gas to be detected;
t
- the time.

Demzufolge hängt die Langzeitstabilität derartiger Infrarot- und photoakustischer Gassensoranordnungen im wesentlichen von der Veränderung der Strahlungsintensität der Strahlungsquellen mit der Zeit, von der Veränderung der Strahlungsübertragungseffizienz des gesamten optischen Systems mit der Zeit und von den Veränderungen (Langzeitinstabilitäten) der Eigenschaften der Detektoren und der Messelektronik mit der Zeit ab.As a result, depends on that Long-term stability such infrared and photoacoustic gas sensor arrays in essential of the change the radiation intensity the radiation sources over time, from the change in the radiation transmission efficiency of the entire optical system with time and changes (Long-term instabilities) the characteristics of the detectors and the measuring electronics with the Time off.

Zu erwähnen ist ebenfalls die Abhängigkeit der Konzentrationsmessung mit einem optischen Gassensor vom Luftdruck im Gasmessraum, da auf diese Weise praktisch die Anzahl der Messgasmoleküle im Messraum gemessen wird. Der Einsatz eines Luftdrucksensors zur Kompensation der Luftdruckschwankungen in Infrarotgassensoranordnungen ist bekannt.To mention is also the dependence of Concentration measurement with an optical gas sensor from the air pressure in the gas measuring room, because in this way practically the number of measuring gas molecules in the measuring room is measured. The use of an air pressure sensor for compensation the air pressure fluctuations in infrared gas sensor arrays is known.

Für den Ausgleich der verschiedenen Veränderungen der Gassensoreigenschaften wird die Gassensoranordnung bzw. werden die Gassensoranordnungen in der Praxis bezüglich der Nullpunkt- und Empfindlichkeitsdrift in bestimmten Zeitabständen kontrolliert und justiert. Dazu werden die Gassensoranordnungen mit einem Gas bzw. Gasgemisch ohne die zu messende Gaskomponente bespült, um die Lage des Nullpunkts zu ermitteln und zu korrigieren. Nach der Nullpunktskontrolle werden sie mit einem Gasgemisch bekannter Konzentration der zu messenden Gaskomponente bespült, wobei der erhaltene Messwert mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird. Diese Nachkalibrierung muss in der Regel von geschultem Personal durchgeführt werden und ist somit sehr kostenintensiv. Derartige Nachka librierungen sind immer unerwünscht und oft durch die Art der Anwendung des Gassensors sogar unmöglich.In order to compensate for the various changes in the gas sensor characteristics, the gas sensor arrangement or the gas sensor arrangements are in practice checked and adjusted with respect to the zero-point and sensitivity drift at specific time intervals. For this purpose, the gas sensor arrangements are rinsed with a gas or gas mixture without the gas component to be measured in order to determine and correct the position of the zero point. After the zero point control, they are rinsed with a gas mixture of known concentration of the gas component to be measured, the measured value obtained being compared with a predetermined value. This recalibration must normally be carried out by trained personnel and is therefore very costly. Such Nachka librierungen are always undesirable and often impossible even by the nature of the application of the gas sensor.

In manchen Fällen existieren durch die Art der Anwendung eines Gassensors alternative Möglichkeiten für dessen Nachkalibrierung bzw. Justierung. So kann, zum Beispiel, im Falle eines CO2-Sensors die Außenluft für eine Überprüfung des Sensors benutzt werden, da sie eine in etwa konstante Konzentration von CO2, üblicherweise zwischen 350 ppm (ppm – parts per million) und 400 ppm, enthält. Auch kann beispielweise im Falle eines CO2-Sensors, welcher für die Lüftungssteuerung in einem Bürogebäude eingesetzt wird, davon ausgegangen werden, dass sich die CO2-Konzentration in der Innenraumluft im Gebäude in der Nacht, wenn keine Personen anwesend sind, der Konzentration in der Außenluft nähert. Ein über längere Zeit gewichteter nächtlicher Messwert kann unter solchen Bedingungen für die Kompensation der Langzeitveränderung der Sensoreigenschaften verwendet werden. Im Falle eines Warngassensors für Erdgas kann, zum Beispiel, davon ausgegangen werden, dass die meiste Zeit kein Erdgas in der Luft anwesend ist. Ein über lange Zeit gewichteter Messwert kann unter dieser Prämisse für die Kompensation der Langzeitdrift des Nullpunkts des Sensors eingesetzt werden.In some cases, the way in which a gas sensor is used offers alternative possibilities for its recalibration or adjustment. For example, in the case of a CO 2 sensor, the outside air may be used to check the sensor since it contains an approximately constant concentration of CO 2 , typically between 350 ppm (parts per million) and 400 ppm , Also, for example, in the case of a CO 2 sensor, which is used for the ventilation control in an office building, it can be assumed that the CO 2 concentration in the indoor air in the building at night, when no people are present, the concentration in the outside air is approaching. A long term weighted nocturnal reading may be used under such conditions to compensate for the long term change in sensor characteristics. For example, in the case of a natural gas warning gas sensor, it can be assumed that, for the most part, no natural gas is present in the air. A long term weighted reading can be used under this premise to compensate for the long term drift of the zero point of the sensor.

Ein gravierender Nachteil der gerade beschriebenen Methoden besteht unter anderem darin, dass sie an eine bestimmte Art der Sensoranwendung fest gekoppelt sind. Jegliche Abweichung vom angenommenen Szenario kann somit zu einer gravierenden Beeinträchtigung der Funktionalität des Gassensors führen.One serious disadvantage of the methods just described among other things, that they are related to a particular type of sensor application are firmly coupled. Any deviation from the assumed scenario can thus to a serious impairment of the functionality of the gas sensor to lead.

Im Stand der Technik werden zur Sicherung der Langzeitstabilität eines optischen Gassensors verschiedene vorteilhafte stabile Materialien eingesetzt sowie unterschiedliche Anordnungen und Verfahren zum Betrieb eines solchen Gassensors vorgeschlagen.in the State of the art are used to secure the long-term stability of a optical gas sensor various advantageous stable materials used as well as different arrangements and methods for Operation of such a gas sensor proposed.

Die Verschmutzung des Lichtweges in einer optischen Gassensoranordnung wird vielfach durch den Einsatz geeigneter gaspermeabler Filter zum Abhalten von verunreinigenden Partikeln bekämpft. Eine chemische Veränderung der strahlungsreflektierenden Eigenschaften der Oberflächen mit der Zeit, welche an der Lichtführung innerhalb der Gassensoranordnung teilnehmen, wird durch den Einsatz von chemisch passiven Beschichtungen, wie z.B. von Goldbeschichtungen, minimiert. Das Auftreten von Verschmutzungen und chemischen Veränderungen wird so stark reduziert, es kann jedoch nicht völlig ausgeschlossen werden.The Contamination of the light path in an optical gas sensor arrangement is often by the use of suitable gas-permeable filter combats polluting particles. A chemical change the radiation-reflecting properties of the surfaces with the time, which at the light guide participate within the gas sensor assembly is through the use of chemically passive coatings, e.g. of gold coatings, minimized. The occurrence of pollution and chemical changes will so much reduced, but it can not be completely ruled out.

Im Stand der Technik sind mehrere Versuche bekannt, um die Infrarot Gassensoren zu verbessern. Es wurden Versuche unternommen unterschiedliche Kompensationstechniken in den Gassensorvorrichtungen oder in den Messverfahren zu realisieren. Solche Kompensationstechniken fügen zusätzliche Bauelemente und/oder Variablen den Vorrichtungen bzw. den Verfahren hinzu und dienen dazu die Messparameter, die im Betrieb nach der Erstkalibration konstant bleiben müssen, zu stabilisieren oder deren Veränderung gegebenenfalls zu kompensieren.in the Prior art, several experiments are known to the infrared To improve gas sensors. Attempts have been made to use different compensation techniques to realize in the gas sensor devices or in the measuring method. Such Add compensation techniques additional components and / or variables are added to the devices and / or the method, and For this, the measuring parameters, which remain constant during operation after the initial calibration, are used have to stay to stabilize or change compensate if necessary.

Zum Beispiel, beschreibt das US Pat. 3,745,349 von Liston eine Gasmessvorrichtung mit zwei unterschiedlichen Strahlungsquellen um die Messstrahlung, deren Spektrum im Absorptionsband des zu detektierenden Gases liegt, und die Referenzstrahlung, deren Spektrum außerhalb des Absorptionsbandes des zu detektierenden Gases liegt, zu erzeugen. Die Strahlungsquellen werden alternativ betätigt und die Strahlung wird von einem nicht wellenlängenselektiven Detektor empfangen. Die relative Änderung des Detektorsignals bei der Bestrahlung mit der Mess- bzw. der Referenzstrahlung wird für die Bestimmung der Gaskonzentration verwendet. Die Alterung der einzelnen eingesetzten Strahlungsquellen wird in diesem Falle gar nicht kompensiert, was zu instabilen Ergebnissen führt. Weder die Änderung der Effizienz der strahlungsführenden Optik noch die Änderung der Sensitivität des Detektors, die Detektordrift, noch die Drift der Auswerteelektronik werden hier kompensiert.To the For example, US Pat. No. 3,745,349 to Liston describes a gas meter with two different radiation sources around the measuring radiation, whose spectrum lies in the absorption band of the gas to be detected, and the reference radiation whose spectrum is outside the absorption band of the gas to be detected is to be generated. The radiation sources are operated alternatively and the radiation is received by a non-wavelength selective detector. The relative change the detector signal during the irradiation with the measurement or the reference radiation is for used the determination of the gas concentration. The aging of the single radiation sources used in this case even not compensated, resulting in unstable results. Neither the change of Efficiency of the radiative Optics still the change the sensitivity of the detector, the detector drift, nor the drift of the transmitter are compensated here.

Das US Pat. 5,341,214 von Wong beschreibt eine Gassensoranordnung mit einer Strahlungsquelle und zwei Strahlungsdetektoren. Einer der Detektoren empfängt die Strahlung durch ein optisches Filter, dass nur die Strahlung in einem Absorptionsband des zu detektierenden Gases, dem Messband, durchlässt. Der andere Detektor empfängt die Strahlung durch ein optisches Filter, welches nur die Strahlung in einem Referenzband durchlässt, in dem keine nennenswerte Absorption durch das zu detektierende Gas oder andere Gase stattfindet. Das zur Konzentrationsbestimmung erforderliche Signal wird durch die Quotientenbildung der beiden erhaltenen Signale, d.h. Messsignal zu Referenzsignal, gebildet. Die Alterung der Strahlungsquelle sowie die Veränderungen der Detektoren und/oder der Messelektronik mit der Zeit verändern den Quotient, was notwendigerweise zu öfteren Nachkalibrationen führt.The US Pat. No. 5,341,214 to Wong discloses a gas sensor assembly a radiation source and two radiation detectors. One of Detectors receives the radiation through an optical filter that only the radiation in an absorption band of the gas to be detected, the measuring tape, pass through. The other detector receives the radiation through an optical filter, which only the radiation in passing a reference band, in which no appreciable absorption by the gas to be detected or other gases takes place. The required for concentration determination Signal is generated by the quotient of the two received signals, i.e. Measuring signal to reference signal, formed. The aging of the radiation source as well as the changes the detectors and / or the measuring electronics change over time Quotient, which necessarily leads to more frequent recalibrations.

Solche Messungen in einem Mess- und in einem Referenzband können auch mit einer Strahlungsquelle und einem Detektor durchgeführt werden, z.B. wenn ein regelbares optisches Filter verwendet wird. So beschreibt beispielweise US Pat. 5,646,729 von Koskinen et al. den Einsatz eines elektrisch abstimmbaren Fabry-Perot Interferometers in einer Gassensoranordnung um die Strahlung der Strahlungsquelle in mindestens zwei Strahlungsbändern zu filtern.Such measurements in a measuring and in a reference band can also be carried out with a radiation source and a detector, eg if a controllable optical filter ver is used. For example, US Pat. No. 5,646,729 to Koskinen et al. the use of an electrically tunable Fabry-Perot interferometer in a gas sensor array to filter the radiation of the radiation source in at least two radiation bands.

Das US Pat. 5,977,546 von Carlson beschreibt eine Gassensoranordnung mit einem Messraum, einer Strahlungsquelle, wechselbaren optischen Filtern, einem Strahlungsteiler und einem Strahlungsdetektor. Die Messungen werden alternativ mit Hilfe einer Mess- und einer Referenzstrahlung in einem Mess- bzw. Referenzband des zu detektierenden Gases durchgeführt. Zu diesem Zweck werden unterschiedliche optische Filter zwischen der Quelle und dem Strahlungsteiler eingesetzt. Die Strahlung wird dabei durch zwei separate Mess- und Referenzkanäle geleitet. In diesem Aufbau lassen sich viele Langzeitstörfaktoren kompensieren.The US Pat. No. 5,977,546 to Carlson describes a gas sensor assembly with a measuring room, a radiation source, exchangeable optical Filters, a beam splitter and a radiation detector. The Measurements are alternatively using a measuring and a reference radiation in a measurement or reference band of the gas to be detected is performed. To this purpose will be different optical filters between the source and the beam splitter used. The radiation is going through passed two separate measuring and reference channels. In this construction can be many long term interference factors compensate.

Der mechanische Aufbau des Gasmessgerätes und die erforderliche Optik sind jedoch sehr kompliziert, insbesondere da sie bewegliche Bauteile enthalten. Diese Gassensoranordnung ist sehr teuer, sehr empfindlich gegen mechanische und thermische Einflüsse und für eine Miniaturisierung ungeeignet.Of the mechanical structure of the gas meter and the required optics However, they are very complicated, especially since they contain moving parts. This gas sensor arrangement is very expensive, very sensitive to mechanical and thermal influences and for a miniaturization unsuitable.

Eine Gassensoranordnung mit zwei breitbandigen Strahlungsquellen, einem Messdetektor und einem Referenzdetektor ist im Patent DE 197 13 928 von Winkler et al. beschrieben. Die Strahlungsquellen, die Detektoren und ein Strahlungsteiler befinden sich in einem gasdichten Gehäuse. Die Strahlung einer der Quellen wird durch ein optisches Fenster und durch den Gasmessraum geschickt, von einem Spiegel reflektiert und danach mit Hilfe des Strahlungsteilers auf beide Strahlungsdetektoren aufgeteilt. Die Strahlung der zweiten Strahlungsquelle wird direkt mit Hilfe des Strahlungsteilers auf beide Strahlungsdetektoren aufgeteilt. Konische Strahlungskonzentratoren werden für eine nicht-abbildende Strahlungsbündelung auf die Detektoren eingesetzt. Der mechanische und optische Aufbau dieser Vorrichtung ist sehr kompliziert und teuer, ungeeignet für eine Miniaturisierung und sehr empfindlich gegen mechanische und thermische Einflüsse.A gas sensor arrangement with two broadband radiation sources, a measuring detector and a reference detector is in the patent DE 197 13 928 by Winkler et al. described. The radiation sources, the detectors and a radiation divider are located in a gas-tight housing. The radiation of one of the sources is passed through an optical window and through the gas measuring space, reflected by a mirror and then split by the radiation splitter on both radiation detectors. The radiation of the second radiation source is split directly by means of the radiation splitter on both radiation detectors. Conical radiation concentrators are used for non-imaging radiation bundling on the detectors. The mechanical and optical design of this device is very complicated and expensive, unsuitable for miniaturization and very sensitive to mechanical and thermal influences.

Das US Pat. 6,067,840 von Chervayohan et al. sowie die Patentanmeldung DE 102 02 786 von Wiegleb beschreiben eine Gassensoranordnung, in der zwei Strahlungsquellen innerhalb des Gasraums in einem unterschiedlichen Abstand zum Strahlungsdetektor angeord net sind. Die Strahlungsquellen werden alternativ nacheinander betätigt. Der Strahlungsdetektor ist mit einem auf ein Absorptionsband des zu detektierenden Gases abgestimmten optischen Filter versehen. Die Ausgangssignale der beiden Strahlungsquellen am Detektor werden durcheinander geteilt. Dieser Quotient wird für die Bestimmung der Gaskonzentration verwendet. Das Patent DE 195 20 488 von Stock (08-452A) beschreibt eine ähnliche Gassensoranordnung. Hier werden die Strahlungsquellen mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert und das Detektorsignal wird entsprechend demoduliert. Die Ausgangssignale der verschiedenen Frequenzen werden durcheinander geteilt. Dieser Quotient wird für die Bestimmung der Gaskonzentration verwendet. Diese technische Lösung verringert die Stabilitätsprobleme kaum. Sie führt vielmehr zu einer verstärkten Instabilität des Sensors durch die im allgemeinen unterschiedliche Alterung der Strahlungsquellen.U.S. Pat. No. 6,067,840 to Chervayohan et al. as well as the patent application DE 102 02 786 von Wiegleb describe a gas sensor arrangement in which two radiation sources within the gas space at a different distance to the radiation detector angeord net are. The radiation sources are alternatively operated sequentially. The radiation detector is provided with an optical filter tuned to an absorption band of the gas to be detected. The output signals of the two radiation sources at the detector are divided. This quotient is used to determine the gas concentration. The patent DE 195 20 488 from Stock (08-452A) describes a similar gas sensor arrangement. Here, the radiation sources are modulated with different frequencies and the detector signal is correspondingly demodulated. The output signals of the different frequencies are divided. This quotient is used to determine the gas concentration. This technical solution hardly reduces the stability problems. Rather, it leads to an increased instability of the sensor due to the generally different aging of the radiation sources.

Das Patent DE 199 25 196 von Shulga et al. beschreibt eine Gassensoranordnung aus einem Strahlungsdetektor und zwei Strahlungsquellen. Eine der Strahlungsquellen, die Messstrahlungsquelle, wird ständig für die Messung eingesetzt, die andere dagegen, die Referenzstrahlungsquelle, ruht die meiste Zeit und wird viel seltener eingeschaltet um eine eventuelle Alterung der Messstrahlungsquelle festzustellen und zu kompensieren. Diese Gassensoranordnung bietet jedoch nicht die vollständige Kompensation möglicher Veränderungen der Gassensoranordnungseigenschaften mit der Zeit.The patent DE 199 25 196 by Shulga et al. describes a gas sensor arrangement of a radiation detector and two radiation sources. One of the radiation sources, the measuring radiation source, is constantly used for the measurement, while the other, the reference radiation source, rests most of the time and is switched on much less frequently in order to detect and compensate for any aging of the measuring radiation source. However, this gas sensor assembly does not provide complete compensation for possible changes in gas sensor assembly characteristics over time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Infrarotgassensoranordnung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und des Nebenanspruchs derart weiter zu entwickeln und zu verbessern, dass die Alterung der Strahlungsquelle, der lichtführenden Optik sowie der Strahlungsdetektoren und der Messelektronik weitgehend kompensiert werden.Of the Invention is based on the object, an infrared gas sensor arrangement according to the preamble of the main claim and the secondary claim so continue to develop and improve that the aging of the radiation source, the light-guiding optics and the radiation detectors and the measurement electronics largely be compensated.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin eine photoakustische Gassensoranordnung derart zu realisieren, dass eine Alterung der Strahlungsquelle, der reflektierenden Oberfläche der Messzelle sowie der Druckdetektoren weitgehend kompensiert wird.A Another object of the invention is a photoacoustic Gas sensor to realize such an arrangement that an aging of the Radiation source, the reflective surface of the measuring cell and the Pressure detectors is largely compensated.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Gassensoranordnungen soll sich für die Miniaturisierung eignen und darf keine bewegliche Teile enthalten.Of the Structure of the gas sensor arrangements according to the invention should stand up for The miniaturization is suitable and must not contain any moving parts.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs und des Nebenanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.These Tasks are performed according to the invention the characterizing features of the main claim and the secondary claim solved in conjunction with the features of the preamble.

Erfindungsgemäß werden unten neue und verbesserte Gassensoranordnungen und Verfahren beschrieben um zuverlässige und stabile quantitative Gaskonzentrationsmessungen über lange Zeit, in der Praxis – über mehrere Jahre, ohne Nachkalibration und Justage zu gewährleisten.According to the invention New and improved gas sensor arrangements and methods are described below to be reliable and stable quantitative gas concentration measurements over a long time Time, in practice - over several Years, without recalibration and adjustment.

Die Hauptquellen der Langzeitinstabilität einer erfindungsgemäßen optischen Gassensoranordnung werden gezielt durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen und deren Kombinationen kompensiert.The main sources of long-term instability ei ner optical gas sensor array according to the invention are selectively compensated by the inventive measures and their combinations.

Gemäß eines Aspekts der Erfindung wird die Alterung einer oder mehrerer Messstrahlungsquellen, welche dauerhaft für die Messung eingesetzt werden, durch den Einsatz einer oder mehrerer Referenzstrahlungsquellen festgestellt und kompensiert. Eine Referenzstrahlungsquelle dient nicht den normalen Messungen, sondern ruht die meiste Zeit und wird nur selten in großen zeitlichen Abständen zur Bestimmung der Alterung der Messstrahlungsquellen eingeschaltet. Somit wird eine Referenzstrahlungsquelle während des ganzen Betriebslebens des Gassensors kaum betrieben, sie altert nicht und dient als interne Referenz.According to one Aspect of the invention is the aging of one or more measuring radiation sources, which permanently for the measurement can be used by using one or more Reference radiation sources detected and compensated. A reference radiation source does not serve the normal measurements, but rests most of the time and is rarely in big time intervals to Determination of the aging of the measuring radiation sources switched on. Thus, a reference radiation source becomes available throughout the life of the operation the gas sensor hardly operated, it does not age and serves as internal Reference.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Langzeitdrift der Eigenschaften der Strahlungsdetektoren sowie der Messelektronik in einer erfindungsgemäßen Gassensoranordnung durch den Einsatz mindestens zweier Messstrahlungsquellen und/oder mindestens zweier Referenzstrahlungsquellen kompensiert wird. Erfindungsgemäß befinden sich dabei die gleichartigen Strahlungsquellen (Mess- bzw. Referenzstrahlungsquellen) in unterschiedlichen Abständen zu einer Detektorvorrichtung, so dass die effektiven optischen Lichtweglängen von den einzelnen Strahlungsquellen zu den Detektoren unterschiedlich sind.One Another aspect of the invention is that the long-term drift the properties of the radiation detectors and the measuring electronics in a gas sensor arrangement according to the invention by the use of at least two measuring radiation sources and / or at least two reference radiation sources is compensated. According to the invention the same types of radiation sources (measuring or reference radiation sources) at different intervals to a detector device such that the effective optical path lengths of the individual radiation sources to the detectors different are.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird die Verschlechterung der lichtführenden Optik in einer erfindungsgemäßen Gassensoranordnung dadurch festge stellt und kompensiert, dass die Detektorsignale, welche den Strahlungsemissionen der einzelnen Mess- bzw. den einzelnen Referenzstrahlungsquellen zugeordet sind, sowohl in einem Absorptionsband des zu detektierenden Gases, dem Messband, als auch in mindestens einem weiteren spektralen Band, in dem weder das zu detektierende Gas noch andere störende Gase die Strahlung nennenswert absorbieren, dem Referenzband, gemessen und ausgewertet werden.According to one Another aspect of the invention is the deterioration of the light guiding optics in a gas sensor arrangement according to the invention Festge and compensated that the detector signals, which the radiation emissions of the individual measuring or the individual Reference radiation sources are assigned, both in an absorption band of the gas to be detected, the measuring tape, as well as in at least another spectral band in which neither the gas to be detected still other disturbing Gases that absorb radiation significantly, the reference band, measured and evaluated.

Erfindungsgemäß werden die Alterungs- und Verschmutzungseffekte in einer erfindungsgemäßen Gassensoranordnung mit Hilfe einer oder mehrerer Funktionen der Detektorsignale in einem Mess- und/oder in einem Referenzband für die einzelnen eingesetzten Mess- und Referenzstrahlungsquellen festgestellt und gegebenenfalls kompensiert.According to the invention the aging and soiling effects in a gas sensor arrangement according to the invention with the help of one or more functions of the detector signals in a measuring and / or in a reference band for the individual used Measuring and reference radiation sources detected and, where appropriate compensated.

Erfindungsgemäß werden diese und andere Maßnahmen einzeln und in den Kombinationen eingesetzt um neue und vorteilhafte erfindungsgemäße Gassensoranordnungen mit äußert stabilen Langzeiteigenschaften hervorzubringen.According to the invention these and other measures individually and in combinations inserted around new and advantageous ones Gas sensor arrangements according to the invention with extremely stable Bring about long-term properties.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäßen Gassensoranordnungen und Verfahren ohne Nachkalibrierung bzw. Justierung eine Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität erreichen, die bisher, wenn überhaupt, nur durch viel größere, viel kompliziertere und viel teurere Messgeräte erreicht werden könnten.One Advantage of the invention is that the gas sensor assemblies according to the invention and method without recalibration or adjustment reliability and long-term stability achieve, if at all, only by much bigger, much more complicated and much more expensive meters could be achieved.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Gassensoranordnungen und Verfahren besteht in der Möglichkeit, alle wichtigen Faktoren, welche die hangzeitstabilität und die Zuverlässigkeit quantitativer Gaskonzentrationsmessungen beeinträchtigen, zu berücksichtigen und entsprechend für die Lösung einer praktischen Aufgabe die für deren Anforderungen relevanten Bauelemente und das geeignetste Design einer Gassensoranordnung zu wählen.One Another advantage of the gas sensor assemblies of the invention and Procedure consists in the possibility all important factors affecting hang time stability and the reliability quantitative gas concentration measurements and accordingly for the solution of a practical task for their requirements relevant components and the most appropriate design to choose a gas sensor arrangement.

Von weiterem Vorteil ist die Verwendung mehrerer Strahlungsquellen in den erfindungsgemäßen Gassensoranordnungen. Bekanntlich ist der Ausfall der Strahlungsquelle die häufigste Ursache des Funktionsausfalls für optische Gassensoren bzw. Gassensoranordnungen. Eine Vielzahl von Strahlungsquellen in den erfindungsgemäßen Gassensoranordnungen hat zur Folge, dass beim Ausfall einer Strahlungsquelle die Gassensoranordnung mit den anderen Strahlungsquellen noch über lange Zeit ohne wesentliche Funktionsbeeinträchtigungen betrieben werden kann. Durch den Einsatz redundanter Strahlungsquellen wird der so genannte "harte" Sensorausfall vermieden, was zu einer besseren Zuverlässigkeit der Sensoren führt und die Wartungskosten erheblich mindert.From Another advantage is the use of multiple radiation sources in the gas sensor arrangements according to the invention. As is known, the failure of the radiation source is the most common Cause of malfunction for optical gas sensors or gas sensor arrangements. A variety of Radiation sources in the gas sensor assemblies according to the invention has As a result, that in case of failure of a radiation source, the gas sensor assembly with the other radiation sources for a long time without any significant functional impairments can be operated. Through the use of redundant radiation sources the so-called "hard" sensor failure is avoided, resulting in better reliability the sensors leads and significantly reduces maintenance costs.

Noch ein Vorteil der Erfindung ist die kompakte Bauweise, mechanische Stabilität sowie Miniaturisierbarkeit der erfindungsgemäßen Gassensoranordnungen, welche mit einer minimalen Anzahl von einfachen Bauelementen bei äußerst hoher Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität auskommen.Yet An advantage of the invention is the compact design, mechanical stability as well as miniaturization of the gas sensor arrangements according to the invention, which with a minimal number of simple components at extremely high reliability and long-term stability get along.

Weitere Vorteile der Erfindung werden einem Fachmann nach dem Studium und Verinnerlichung der Beschreibungen der unten aufgeführten Ausführungsbeispiele ersichtlich.Further Advantages of the invention to a person skilled in the study and Internalization of the descriptions of the embodiments listed below seen.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen und Verbesserungen möglich.By in the subclaims specified measures Advantageous developments and improvements are possible.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in den nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert. Es zeigenembodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following descriptions. Show it

1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Infrarotgassensoranordnung mit zwei Strahlungsquellen und zwei Einzeldetektoren nach der vorliegenden Erfindung, 1 a schematic representation of the structure of an infrared gas sensor assembly with two radiation sources and two individual detectors according to the present invention,

2 eine weitere schematische Darstellung des Aufbaus einer weiteren Infrarotgassensoranordnung mit zwei Strahlungsquellen und zwei Einzeldetektoren nach der vorliegenden Erfindung, 2 1 is a further schematic representation of the construction of a further infrared gas sensor arrangement with two radiation sources and two individual detectors according to the present invention,

3 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Infrarotgassensoranordnung mit zwei Strahlungsquellen, einem elektrisch abstimmbaren Bandpassfilter und einem Detektor, 3 a schematic representation of the structure of an infrared gas sensor arrangement according to the invention with two radiation sources, an electrically tunable bandpass filter and a detector,

4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Infrarotgassensoranordnung mit zwei Strahlungsquellen, welche in unterschiedlichen Abständen zu den zwei Detektoren angeordnet sind, 4 1 a schematic representation of an infrared gas sensor arrangement according to the invention with two radiation sources, which are arranged at different distances from the two detectors,

5 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Infrarotgassensoranordnung mit drei Strahlungsquellen und zwei Detektoren, 5 a schematic representation of the structure of an infrared gas sensor arrangement according to the invention with three radiation sources and two detectors,

6 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Aufbaus einer erfindungsgemäßen Infrarotgassensoranordnung mit drei Strahlungsquellen und zwei Detektoren, 6 a schematic representation of a preferred construction of an infrared gas sensor arrangement according to the invention with three radiation sources and two detectors,

7 ein Aufbaubeispiel einer Infrarotgassensoranordnung mit vier Strahlungsquellen und zwei Detektoren nach der vorliegenden Erfindung, 7 a structural example of an infrared gas sensor arrangement with four radiation sources and two detectors according to the present invention,

8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Infrarotgassensoranordnung mit vier Strahlungsquellen und zwei Detektoren nach der vorliegenden Erfindung, 8th a further embodiment of an infrared gas sensor arrangement with four radiation sources and two detectors according to the present invention,

9 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Infrarotgassensoranordnung mit zwei Messstrahlungsquellen und zwei Detektoren, 9 a schematic representation of an infrared gas sensor arrangement according to the invention with two measuring radiation sources and two detectors,

10 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Infrarotgassensoranordnung mit zwei Messstrahlungsquellen und vier Detektoren, 10 a schematic representation of an infrared gas sensor arrangement according to the invention with two measuring radiation sources and four detectors,

11 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Infrarotgassensoranordnung mit vier Strahlungsquellen und vier Detektoren, 11 a schematic representation of an infrared gas sensor arrangement according to the invention with four radiation sources and four detectors,

12 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Infrarotgassensoranordnung mit vier Strahlungsquellen und vier Strahlungsdetektoren, 12 a further schematic representation of an infrared gas sensor arrangement according to the invention with four radiation sources and four radiation detectors,

13 einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen photoakustischen Gassensoranordnung mit vier Strahlungsquellen. 13 a schematic structure of a photoacoustic gas sensor array according to the invention with four radiation sources.

1 zeigt einen schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Infrarotgassensors 1, welcher zwei Strahlungsquellen 3 und 4, einen Gasmessraum 5, zwei Strahlungsdetektoren 6 und 7, sowie zwei wellenlängenselektivierende Elemente 12 und 13 und die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 14 beinhaltet. 1 shows a schematic structure of the infrared gas sensor according to the invention 1 , which two radiation sources 3 and 4 , a gas measuring room 5 , two radiation detectors 6 and 7 , as well as two wavelength-selective elements 12 and 13 and the evaluation and control device 14 includes.

Die Strahlungsquellen 3 und 4 erzeugen die Strahlung in mindesten einem Absorptionsband des zu detektierenden Gases, dem Messband, sowie die Strahlung in mindestens einem weiteren spektralen Band, in dem weder das zu detektierende Gas noch andere störende Gase die Strahlung nennenswert absorbieren, dem Referenzband, mit einer für die Messung ausreichenden Intensität. Die erfindungsgemäßen Strahlungsquellen müssen nicht identisch sein, es ist jedoch vorteilhaft wenn sie sich in ihrer Bauweise und ihren Emissionseigenschaften möglichst ähnlich sind. Die Strahlungsquellen 3 und 4 senden Infrarot-Strahlung durch den Gasmessraum 5, in dem sich das zu detektierende Gas oder ein aus mehreren Gasen zusammengesetztes Gasgemisch befindet. Im Abstand zu den Strahlungsquellen 3, 4 sind die Strahlungsdetektoren 6, 7 derart angeordnet, dass nach dem Durchgang des Messraums 5 die Strahlung auf die Detektoren 6, 7 fällt, wodurch sich im allgemeinem Fall vier Absorptionsstrecken 8, 9, 10, 11 mit unterschiedlichen effektiven optischen Lichtweglängen ergeben. Der aktuelle Verlauf der Gasabsorptionsstrecken hängt von der Gestaltung der strahlungsführenden Optik in den konkreten Ausführungen der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung ab. Der bevorzugte Aufbau der strahlungsführenden Optik des erfindungsgemäßen Gassensors ist so gestaltet, dass unterschiedliche Absorptionsstrecken möglichst viele Elemente der Optik gemeinsam haben. Vorzugsweise werden Elemente der nicht-abbildenden Optik für die Strahlungsführung eingesetzt, so dass die Anforderungen an die mechanischen Toleranzen für den Aufbau einer erfindungsgemäßen Gassensoranordnung gemindert werden. Vorzugsweise verlaufen alle optischen Lichtwege mindestens teilweise durch den Gasmessraum 5. Der Teil eines Lichtwegs der Strahlung auf dem Weg von einer der Strahlungsquellen zu einem der Strahlungsdetektoren, welcher sich innerhalb des Gasmessraums 5 befindet, entspricht einer Gasabsorptionsstrecke. Im Rahmen dieser Abhandlung werden die Begriffe "effektive optische Lichtweglänge" und "Gasabsorptionsstrecke" meistens als Synonyme verwendet und bezeichnen die effektive optische Lichtweglänge der Strahlung einer Strahlungsquelle durch den Gasmessraum einer Gassensoranordnung, bis die Strahlung an einem Strahlungsdetektor ankommt. Im allgemeinen können einzelne oder alle Strahlungsquellen und/oder einzelne oder alle Detektoren sich sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gasmessraums einer erfindungsgemäßen Gassensoranordnung befinden.The radiation sources 3 and 4 generate the radiation in at least one absorption band of the gas to be detected, the measuring tape, as well as the radiation in at least one other spectral band, in which neither the gas to be detected nor other interfering gases absorb the radiation appreciable, the reference band, with a sufficient for the measurement Intensity. The radiation sources according to the invention need not be identical, but it is advantageous if they are as similar as possible in their construction and their emission properties. The radiation sources 3 and 4 send infrared radiation through the gas metering room 5 in which the gas to be detected or a gas mixture composed of a plurality of gases is located. In the distance to the radiation sources 3 . 4 are the radiation detectors 6 . 7 arranged such that after the passage of the measuring space 5 the radiation on the detectors 6 . 7 falls, resulting in the general case of four absorption distances 8th . 9 . 10 . 11 with different effective optical optical path lengths. The current course of the gas absorption distances depends on the design of the radiation-guiding optics in the specific embodiments of the gas sensor arrangement according to the invention. The preferred structure of the radiation-guiding optics of the gas sensor according to the invention is designed so that different absorption distances have as many elements of the optics in common. Preferably, elements of the non-imaging optics are used for the radiation guidance, so that the requirements for the mechanical tolerances for the construction of a gas sensor arrangement according to the invention are reduced. Preferably, all the optical light paths at least partially pass through the gas measuring space 5 , The portion of an optical path of radiation on the way from one of the radiation sources to one of the radiation detectors located within the gas measurement space 5 located, corresponds to a gas absorption path. In the context of this paper, the terms "effective optical path length" and "gas absorption path" are mostly used as synonyms and denote the effective optical path length of the radiation of a radiation source through the gas measurement space of a gas sensor array until the radiation arrives at a radiation detector. In general, individual or all radiation sources and / or individual or all detectors can be located both inside and outside the gas measuring chamber of a gas sensor arrangement according to the invention.

Der Zugang des Messgases zum Gasmessraum 5 kann per Diffusion erfolgen. Oft kann es notwendig sein in einer erfindungsgemäßen Gassensoranordnung Maßnahmen vorzusehen, um die Bauelemente und die Optik vor Staub, Aerosolen und anderen ähnlichen Störungen zu schützen. Solche Maßnahmen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Alternativ zur Diffusion kann der erfindungsgemäße Gassensor als durchströmte Gassensoranordnung ausgebildet werden. Es kann dazu erforderlich sein, dass die Gasmessdurchflusszelle für die Infrarotstrahlung sowohl in den relevanten Absorptionsbändern des Messgases, den Messbändern, als auch in den Referenzbändern transparente Elemente aufweist, so dass die Strahlung von den Strahlungsquellen nach dem Durchgang durch die Gasmessdurchflusszelle in einer für die Messungen ausreichenden Intensität zu den Detektoren gelangen kann. Ebenso kann die gesamte Gassensoranordnung als Teil einer Durchflusszelle ausgebildet werden oder sich in einem Gasdurchflusskanal befinden.The access of the sample gas to the gas measuring chamber 5 can be done by diffusion. Often it may be necessary in a Gassenso invention measures to protect the components and optics against dust, aerosols and other similar Such measures are known from the prior art. As an alternative to diffusion, the gas sensor according to the invention can be formed as a gas sensor arrangement through which flow. It may be necessary for the infrared gas measurement flow cell to have transparent elements in both the relevant absorption bands of the measurement gas, the measurement bands, and the reference bands, so that the radiation from the radiation sources after passing through the gas flow cell is one of the measurements sufficient intensity can reach the detectors. Likewise, the entire gas sensor arrangement may be formed as part of a flow cell or located in a gas flow channel.

Die Detektorvorrichtung besteht aus zwei Strahlungsdetektoren 6 und 7. Der Strahlungsdetektor 6 empfängt nur die Strahlung in einem Messband, da sich vorzugsweise zwischen dem Gasmessraum 5 und dem Strahlungsdetektor 6 ein passendes optisches Interferenzfilter 12 befindet. Der Strahlungsdetektor 7 dagegen empfängt nur die Strahlung in einem Referenzband, da sich vorzugsweise zwischen dem Gasmessraum 5 und dem Strahlungsdetektor 7 ein passendes optisches Interferenzfilter 13 befindet. Bei atmosphärischen Messungen von CO2 wird z.B. oft das Spektralband um 4,0 μm als Referenzband benutzt. Ein Interferenzfilter kann sowohl ein fester Bauteil eines Detektors sein, als auch als stand-alone Element an unterschiedlichen Stellen der Lichtstrecke zwischen den Strahlungsquellen und dem jeweiligen Detektor platziert werden.The detector device consists of two radiation detectors 6 and 7 , The radiation detector 6 receives only the radiation in a measuring tape, as preferably between the gas measuring space 5 and the radiation detector 6 a suitable optical interference filter 12 located. The radiation detector 7 in contrast, only the radiation in a reference band, since preferably between the gas metering chamber 5 and the radiation detector 7 a suitable optical interference filter 13 located. In atmospheric measurements of CO 2 , for example, the spectral band around 4.0 μm is often used as the reference band. An interference filter can both be a solid component of a detector, as well as placed as a stand-alone element at different points of the light path between the radiation sources and the respective detector.

Die optischen Interferenzfilter in Dünnschichttechnik sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden vielfach in optischen Gassensoren eingesetzt. Vorzugsweise wird die Kombination aus einem Interferenzfilter und einem Detektor als ein Bauelement ausgeführt.The optical interference filter in thin-film technology are known from the prior art and are widely used in optical Gas sensors used. Preferably, the combination of a Interference filter and a detector designed as a device.

Für den Aufbau eines erfindungsgemäßen Infrarotgassensors können auch andere wellenlängenselektivierende Elemente eingesetzt werden, um die Auswahl der Mess- und/oder Referenzbänder der an den Detektoren 6 und 7 ankommenden Strahlung zu gewährleisten. In solchen Fällen kann unter Umständen eine für einen Fachmann offensichtliche Anpassung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung erforderlich sein. So kann ein mikromechanisches Fabry-Perot Interferometer als regelbares Bandpassfilter eingesetzt werden, dessen Transmissionseigenschaften nach Wunsch, z.B. abwechselnd, elektrisch auf ein oder mehrere Absorptions- bzw. ein oder mehrere Referenzbänder abgestimmt werden können. Auch Diffraktionsgitter unterschiedlicher Art und Güte oder Prismen können als wellenlängenselektivierende Elemente in den erfindungsgemäßen Gassensoranordnungen eingesetzt werden. Solche Elemente werden vielfach für die Erzeugung einer schmalbandigen Strahlung in einem Raumwinkel relativ zu der Positionierung des wellenlängenselektivierenden Elements, wie z.B. eines Diffraktionsgitters, verwendet. Die Regeln, nach denen solche optischen Elemente eingesetzt werden können, sind bekannt. Die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderliche Anpassung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Gassensoranordnung ist für einen Fachmann offensichtlich.For the construction of an infrared gas sensor according to the invention, it is also possible to use other wavelength-selective elements in order to select the measuring and / or reference bands at the detectors 6 and 7 to ensure incoming radiation. In such cases, an adjustment of the structure of the gas sensor arrangement according to the invention which is obvious to a person skilled in the art may possibly be necessary. Thus, a micromechanical Fabry-Perot interferometer can be used as a controllable bandpass filter whose transmission characteristics can be tuned to one or more absorption or one or more reference bands as desired, eg alternately. Diffraction gratings of different types and quality or prisms can also be used as wavelength-selective elements in the gas sensor arrangements according to the invention. Such elements are widely used for the generation of narrow-band radiation at a solid angle relative to the positioning of the wavelength-selective element, such as a diffraction grating. The rules by which such optical elements can be used are known. The adaptation of the structure of a gas sensor arrangement according to the invention required for the respective application is obvious to a person skilled in the art.

Die eingesetzten Interferenzfilter oder andere wellenlängenselektivierende Elemente werden vorzugsweise entweder zwischen den Strahlungsquellen und dem Gasmessraum oder zwischen dem Gasmessraum und den Detektoren positioniert. Auch eine Positionierung wellenlängenselektivierender Elemente innerhalb des Gasmessraums 5 oder eine Kombination der obengenannten Varianten ist möglich.The interference filters or other wavelength-selective elements used are preferably positioned either between the radiation sources and the gas measuring chamber or between the gas measuring chamber and the detectors. Also, positioning of wavelength-selective elements within the gas metering chamber 5 or a combination of the above variants is possible.

Die genaue Positionierung der Strahlungsquellen, einer oder mehrerer wellenlängenselektivierender Elemente und der Detektoren in der Gassensoranordnung nach 1 muss vorzugsweise gewährleisten, dass die Strahlungsintensität der Strahlung einzelner Strahlungsquellen 3 und 4 nach dem Durchgang des Gasmessraums 5 sowohl in einem Mess- als auch in einem Referenzband von den Detektoren jeweils unabhängig voneinander mit ausreichender Empfindlichkeit empfangen und gemessen werden kann. Vorzugsweise empfängt dabei einer der Detektoren nur die Strahlung in einem Messband und der andere nur die Strahlung in einem Referenzband.The exact positioning of the radiation sources, one or more wavelength-selective elements and the detectors in the gas sensor array according to 1 must preferably ensure that the radiation intensity of the radiation of individual radiation sources 3 and 4 after the passage of the gas measuring chamber 5 can be received and measured independently of each other with sufficient sensitivity both in a measurement and in a reference band of the detectors. In this case, one of the detectors preferably receives only the radiation in one measuring band and the other only the radiation in a reference band.

Die Strahlungsquelle 3, die Messstrahlungsquelle, wird ständig für die Gaskonzentrationsmessungen eingesetzt. Die Strahlungsquelle 4, die Referenzstrahlungsquelle, ruht dagegen die meiste Zeit und wird nur selten in großen zeitlichen Abständen im Rahmen eines internen Refernzierungsvorgangs eingeschaltet um die Alterung der Gassensoranordnung zu ermitteln und eventuell auszugleichen. Die Referenzstrahlungsquelle wird mindestens um das 5-fache, vorzugsweise mindestens um das 1000-fache und am besten mindestens um das 4000-fache seltener als die Messstrahlungsquelle betrieben. Die Alterung der Referenzstrahlungsquelle 4 ist zu vernachlässigen, da sie nur kurz in großen zeitlichen Intervallen betrieben wird und dadurch ihre Eigenschaften während der gesamten Betriebszeit der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung praktisch unverändert behält. Diese Referenzstrahlungsquelle dient somit als interne Referenz, welche eine Kompensation der Alterung der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung über deren Lebenszeit ermöglicht. Wenn die Messstrahlungsquelle beispielsweise alle 30 Sekunden eingeschaltet wird um einen Messwert zu be kommen und der Referenzierungsvorgang, die interne Referenzierung, einmal pro Tag durchgeführt wird, dann beträgt die Betriebsdauer der Referenzstrahlungsquelle bei 10-jährigem Betrieb der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung nur einen Tag im Vergleich zur Betriebszeit der Messquelle.The radiation source 3 , the measuring radiation source, is constantly used for gas concentration measurements. The radiation source 4 The reference radiation source, on the other hand, rests most of the time and is rarely turned on at long intervals as part of an internal referencing process to detect and eventually compensate for the aging of the gas sensor assembly. The reference radiation source is operated at least 5 times, preferably at least 1000 times and most preferably at least 4000 times less frequently than the measuring radiation source. The aging of the reference radiation source 4 is negligible, since it is operated only briefly in large time intervals and thereby retains its properties virtually unchanged during the entire operating time of the gas sensor arrangement according to the invention. This reference radiation source thus serves as an internal reference, which enables a compensation of the aging of the gas sensor arrangement according to the invention over its lifetime. For example, if the measuring radiation source is switched every 30 seconds is turned on to come to a measured value and the referencing process, the internal referencing, once a day is performed, then the operating time of the reference radiation source at 10-year operation of the gas sensor assembly according to the invention only one day compared to the operating time of the measuring source.

Die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 14 betreibt die Strahlungsquellen 3, 4 und die Detektoren 6, 7 auf die Weise, dass die Strahlungsintensität der Strahlung einzelner Strahlungsquellen in einem Messband bzw. in einem Referenzband von den Detektoren 6, 7 bestimmt werden kann. Mit Hilfe einer oder mehrerer Funktionen der entsprechenden Detektorsignale wird die Alterung der Gassensoranordnung festgestellt und gegebenenfalls kompensiert. Der Einsatz einer Referenzstrahlungsquelle erlaubt es, die Änderungen des Faktors IN0(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit für die jeweilige Messstrahlungsquelle festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren. Die Messungen der Strahlungsintensität in einem Referenzband ermöglichen es, die Änderungen des Faktors βNM(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren.The evaluation and control device 14 operates the radiation sources 3 . 4 and the detectors 6 . 7 in such a way that the radiation intensity of the radiation of individual radiation sources in a measuring tape or in a reference band from the detectors 6 . 7 can be determined. With the help of one or more functions of the corresponding detector signals, the aging of the gas sensor arrangement is detected and optionally compensated. The use of a reference radiation source allows the changes of the factor I N0 (t) from Eq. (1) with the time for the respective measuring radiation source to determine and compensate if necessary. The measurements of the radiation intensity in a reference band make it possible to measure the changes of the factor β NM (t) from Eq. (1) over time to determine and compensate if necessary.

Ein bevorzugtes Verfahren für die Kompensation der Alterung der Messstrahlungsquelle besteht darin, dass während des internen Referenzierungsvorgangs die Abweichung gemessener Werte der Messgaskonzentration, welche mit Hilfe der Mess- bzw. der Referenzstrahlungsquelle gemessen werden, voneinander festgestellt, und die Kalibrationsfunktion der Gassensoran ordnung entsprechend justiert wird, um die festgestellte Abweichung zu kompensieren.One preferred method for the compensation of the aging of the measuring radiation source consists in that while the internal referencing operation the deviation of measured values of the Sample gas concentration, which is determined with the aid of the measuring or reference radiation source be measured from each other, and the calibration function the gas sensor arrangement is adjusted accordingly to the detected Compensate for the deviation.

Die Strahlungsquellen 3, 4 werden vorzugsweise pulsartig in gleichen oder sich variierenden Abständen betrieben. Der Steuerungsalgorithmus wird von der Auswerte- und Steuerungseinrichtung 14 vorgegeben. Dieser Steuerungsalgorithmus bestimmt unter anderem die Pulsform, die Pulsdauer, den Abstand zwischen einzelnen Pulsen, die Reihenfolge des Einschaltens der Strahlungsquellen, die Anzahl der Pulse in unterschiedlichen Messsequenzen und die genaue Methode der Bestimmung der Messgaskonzentration sowie der Kompensation der eventuellen Alterung der Gassensoranordnung. Unter Umständen kann der Steuerungsalgorithmus auch interaktiv die Messfrequenz sowie die Häufigkeit in der die Referenzierung durchgeführt wird, in Abhängigkeit von der Messgaskonzentration, von den im Algorithmus vorgegebenen Messgaskonzentrationsgrenzwerten oder anderen Umweltparametern, wie z.B. der Temperatur oder dem Luftdruck, variieren. So kann, z.B., die Messfrequenz erhöht werden, wenn die Messgaskonzentration sich einem Grenzwert nähert. Solch eine interaktive Messfrequenzsteuerung kann beispielweise für die Senkung des Energiebedarfs einer Gassensoranordnung im Dauerbetrieb oder zu einer besseren Erfassung des Messwertes unter bestimmten Bedingungen wichtig sein.The radiation sources 3 . 4 are preferably pulsed operated in equal or varying intervals. The control algorithm is provided by the evaluation and control device 14 specified. This control algorithm determines inter alia the pulse shape, the pulse duration, the distance between individual pulses, the order of switching on the radiation sources, the number of pulses in different measurement sequences and the precise method of determining the measurement gas concentration and the compensation of the possible aging of the gas sensor arrangement. Under some circumstances, the control algorithm may also interactively vary the measurement frequency as well as the frequency at which the referencing is performed, depending on the sample gas concentration, the sample gas concentration limits set in the algorithm, or other environmental parameters such as temperature or air pressure. For example, the measurement frequency can be increased if the sample gas concentration approaches a limit. Such an interactive measurement frequency control can be important, for example, for the reduction of the energy requirement of a gas sensor arrangement in continuous operation or for a better detection of the measured value under certain conditions.

Die Strahlungsquellen werden vorzugsweise pulsartig betrieben. Es sind jedoch auch andere Betriebsarten möglich. So kann, zum Beispiel, eine mit einer Fre quenz modulierte Spannung zum Betrieb einzelner Strahlungsquellen verwendet werden, um die Strahlungsintensität der jeweiligen Strahlungsquellen nach einem bestimmten Muster zu modulieren. Unter solchen Bedingungen können auch Messungen bei mehreren gleichzeitig eingeschalteten Strahlungsquellen erfolgen. Die Messstrahlungsquelle 3 muss beispielsweise zur Durchführung eines Referenzierungsvorgangs nicht ausgeschaltet werden, wenn die Referenzstrahlungsquelle 4 mit einer in einer anderen Frequenz modulierten Spannung betrieben wird. Eine entsprechende Demodulation der Detektorsignale durch die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 14 würde eine solche Betriebsweise zulassen.The radiation sources are preferably operated in a pulsed manner. However, other modes are possible. Thus, for example, a frequency-modulated voltage for operating individual radiation sources may be used to modulate the radiation intensity of the respective radiation sources according to a particular pattern. Under such conditions, measurements can also be made with several simultaneously switched radiation sources. The measuring radiation source 3 For example, to perform a referencing operation, it need not be turned off when the reference radiation source 4 is operated with a voltage modulated in another frequency. A corresponding demodulation of the detector signals by the evaluation and control device 14 would allow such a mode of operation.

Die Strahlungsquellen 3, 4 und die Strahlungsdetektoren 6, 7 sind mit der Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 14 verbunden, die den Betriebsmodus, die Reihenfolge des Einschaltens die Einschaltdauer und die eventuelle Modulation der Betriebsspannung der Strahlungsquellen 3 und 4 nach einem bestimmten festen oder interaktiven Algorithmus steuert, die Ausgangssignale der Strahlungsdetektoren 6 und 7, welche die Strahlungsintensität der an den jeweiligen Detektoren ankommenden Strahlung der einzelnen Strahlungsquellen in einem Mess- bzw. in einem Referenzband entsprechen bestimmt, mit Hilfe einer oder mehreren Funktionen dieser Signale die Alterung der Gassensorvorrichtung und ihrer Komponenten feststellt und gegebenenfalls kompensiert und die Konzentration des zu messenden Gases berechnet. Vorzugsweise wird aus den Ausgangssignalen der Detektoren 6 und 7 für die je weilige Strahlungsquelle ein Quotient gebildet, welcher dann sowohl für die Kalibration, als auch für die Messungen und die weitere Signalverarbeitung eingesetzt wird. Die Bildung eines solchen Quotients lässt es zu, die Veränderungen der Effizienz der strahlungsführenden Optik entlang der Absorptionsstrecken 8, 9, 10 und 11 mit der Zeit und somit eine Veränderung des Nullpunkts der Gassensoranordnung wenigstens teilweise oder sogar vollständig zu kompensieren. Ein Beispiel einer solchen Optikverschlechterung kann die Bildung einer Oxidationsschicht an den die Strahlung reflektierenden Oberflächen sein, wodurch ein Teil der Strahlung absorbiert werden kann. Durch den Einsatz einer nicht-abbildenden strahlungsführenden Optik kann der Einfluss inhomogener Veränderungen der optischen Oberflächen noch weiter minimiert werden.The radiation sources 3 . 4 and the radiation detectors 6 . 7 are with the evaluation and control device 14 connected to the operating mode, the sequence of switching on the duty cycle and the eventual modulation of the operating voltage of the radiation sources 3 and 4 according to a specific fixed or interactive algorithm controls the output signals of the radiation detectors 6 and 7 , which determines the radiation intensity of the incoming at the respective detectors radiation of the individual radiation sources in a measurement or in a reference band, using one or more functions of these signals, the aging of the gas sensor device and its components determines and optionally compensated and the concentration of calculated measuring gas. Preferably, the output signals of the detectors 6 and 7 for the respective radiation source a quotient is formed, which is then used both for the calibration, as well as for the measurements and the further signal processing. The formation of such a quotient allows the changes in the efficiency of the radiation-guiding optics along the absorption paths 8th . 9 . 10 and 11 Over time and thus to compensate for a change in the zero point of the gas sensor arrangement at least partially or even completely. An example of such optic degradation may be the formation of an oxidation layer on the radiation reflecting surfaces, whereby a portion of the radiation may be absorbed. By using a non-imaging radiation-guiding optics, the influence of inhomogeneous changes of the optical surfaces can be further minimized.

In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Gassensoranordnung 1 dargestellt, in dem die Strahlungsquellen 3, 4 und die Strahlungsdetektoren 6, 7 so angeordnet sind, dass die effektiven optischen Lichtweglängen zwischen den Strahlungsquellen und den Strahlungsdetektoren alle gleich lang sind und die Anordnung der Strahlungsquellen und der Detektoren vorzugsweise mindestens eine Symmetrieebene aufweist.In 2 is another embodiment of the gas sensor assembly 1 represented in which the radiation sources 3 . 4 and the radiation detectors 6 . 7 are arranged so that the effective optical light path lengths between the radiation sources and the radiation detectors are all the same length and the arrangement of the radiation sources and the detectors preferably has at least one plane of symmetry.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Alterung der Messstrahlungsquelle bevorzugt auf die Weise ausgeglichen, dass während des internen Referenzierungsvorgangs die Abweichungen gemessener Werte der Ausgangssignale der jeweiligen Detektoren, welche bei eingeschalteter Mess- bzw. Referenzstrahlungsquelle gemessen wurden, festgestellt werden, und die von der Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 14 gespeicherte Kalibrationsfunktion der Gassensoranordnung automatisch angepasst wird um die festgestellte Abweichung zu kompensieren.In this exemplary embodiment, the aging of the measuring radiation source is preferably compensated in such a way that during the internal referencing process the deviations of measured values of the output signals of the respective detectors, which were measured when the measuring or reference radiation source is switched on, and those of the evaluation and control device 14 stored calibration function of the gas sensor assembly is automatically adjusted to compensate for the detected deviation.

Die Strahlungsquellen 3, 4 werden vorzugsweise räumlich nahe an einander platziert oder können sogar in einem gemeinsamen Gehäuse integriert werden oder, zum Beispiel, als ein Glühlämpchen mit zwei unabhängig betriebenen Wendeln in einem Glaskolben ausgeführt sein. Derartig aufgebaute Strahlungsquellen sind bekannt. Auch mikromechanische Strukturen auf Siliziumbasis oder andere Halbleiterelemente, zum Beispiel mit einer mikrostrukturierten Oberfläche, können als Strahlungsquellen eingesetzt werden.The radiation sources 3 . 4 are preferably placed spatially close to each other or may even be integrated in a common housing or, for example, be designed as an incandescent lamp with two independently operated coils in a glass envelope. Such constructed radiation sources are known. Also micromechanical structures based on silicon or other semiconductor elements, for example with a microstructured surface, can be used as radiation sources.

Die zwei Strahlungsdetektoren 6, 7 und die optischen Filter 12, 13 werden vorzugsweise als ein Doppeldetektor in einem Gehäuse mit eingebauten Interferenzfiltern, ausgeführt. Solche Doppeldetektoren, besonders auf Basis pyroelektrischer Detektoren oder Thermopiles, sind bekannt und werden vielfach praktisch eingesetzt. Anstelle eines solchen Detektors kann auch ein aus dem Stand der Technik bekannter pneumatischer Detektor eingesetzt werden.The two radiation detectors 6 . 7 and the optical filters 12 . 13 are preferably implemented as a dual detector in a housing with built-in interference filters. Such double detectors, especially based on pyroelectric detectors or thermopiles, are known and widely used in practice. Instead of such a detector, a known from the prior art pneumatic detector can be used.

3 zeigt die Gassensoranordnung 20 mit zwei Strahlungsquellen 21 und 22, einem Gasmessraum 25, einem Detektor 23, einem steuerbaren optischen Filter 24 und einer Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 28. 3 shows the gas sensor assembly 20 with two radiation sources 21 and 22 a gas measuring room 25 , a detector 23 , a controllable optical filter 24 and an evaluation and control device 28 ,

Die Strahlungsquellen 21 und 22 senden Strahlung durch den Gasmessraum 25, in dem sich das zu detektierende Gas oder ein aus mehreren Gasen zusammengesetztes Gasgemisch befindet. Vorzugsweise verlaufen dabei alle optischen Lichtwege mindestens teilweise durch den Gasmessraum 25. Die Strahlungsquelle 21, die Messstrahlungsquelle, wird ständig für die Gaskonzentrationsmessungen eingesetzt. Die Strahlungsquelle 22, die Referenzstrahlungsquelle, ruht dagegen die meiste Zeit und wird nur selten in großen zeitlichen Abständen eingeschaltet um die Alterung der Gassensoranordnung zu ermitteln und eventuell auszugleichen. Das steuerbare optische Filter 24 befindet sich vorzugsweise zwischen dem Gasmessraum 25 und dem Detektor 23. Die Transmissionseingenschaften des optischen Filters 24 werden elektrisch nach einem vorgegebenen Algorithmus von der Auswerte und Steuerungsvorrichtung 28 gesteuert, um sie nach Bedarf auf ein Mess- oder ein Referenzband abzustimmen. Die Strahlung der Strahlungsquellen 21 und 22 durchquert den Gasmessraum 25, passiert das optische Filter 24 jeweils bei dem von dessen Steuerungsalgorithmus vorgegebenen Band und wird vom Detektor 23 empfangen. Anders als in den Gassensoranordnungen nach 1 und 2 reicht in diesem Falle ein einzelner Detektor um die erforderlichen Messungen in einem Messband und in einem Referenzband für die unterschiedlichen Strahlungsquellen durchzuführen. Als elektrisch abstimmbares optisches Filter kann beispielsweise ein mikromechanisches Fabry-Perot Interferometer verwendet werden.The radiation sources 21 and 22 send radiation through the gas metering room 25 in which the gas to be detected or a gas mixture composed of a plurality of gases is located. In this case, all optical light paths preferably run at least partially through the gas measuring space 25 , The radiation source 21 , the measuring radiation source, is constantly used for gas concentration measurements. The radiation source 22 The reference radiation source, on the other hand, rests most of the time and is rarely turned on at long intervals to detect and eventually compensate for the aging of the gas sensor assembly. The controllable optical filter 24 is preferably located between the gas metering room 25 and the detector 23 , The transmission properties of the optical filter 24 be electrically according to a predetermined algorithm of the evaluation and control device 28 controlled to match a measurement or reference band as needed. The radiation of the radiation sources 21 and 22 crosses the gas measuring room 25 , the optical filter happens 24 each at the given by its control algorithm band and is the detector 23 receive. Unlike in the gas sensor arrangements according to 1 and 2 In this case, a single detector is sufficient to perform the required measurements in a measuring band and in a reference band for the different radiation sources. As an electrically tunable optical filter, for example, a micromechanical Fabry-Perot interferometer can be used.

4 zeigt die Gassensoranordnung 30 mit zwei Strahlungsquellen 31 und 32, einem Detektor 33 mit einem optischen Filter 36, welches nur die Strahlung in einem Messband durchlässt, einem Detektor 34 mit einem optischen Filter 37, welches nur die Strahlung in einem Referenzband durchlässt, und einer Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 35. Die Strahlungsquellen 31, 32 senden Strahlung durch den Gasmessraum, in dem sich das zu detektierende Gas oder ein aus mehreren Gasen zusammengesetztes Gasgemisch befindet. Die Strahlungsquellen 31 und 32 sind so angeordnet, dass die effektiven optischen Lichtwege von der Strahlungsquelle 31 und der Strahlungsquelle 32 zu den Detektoren unterschiedlich lang sind. Die Lichtwege der Strahlung von den Strahlungsquellen zu den Detektoren verlaufen mindestens teilweise durch den Gasmessraum 38. Die effektiven optischen Lichtweglängen von jeweils jeder einzelnen Strahlungsquelle zu den beiden Detektoren sind vorzugsweise gleich. 4 shows the gas sensor assembly 30 with two radiation sources 31 and 32 , a detector 33 with an optical filter 36 , which transmits only the radiation in a measuring tape, a detector 34 with an optical filter 37 , which transmits only the radiation in a reference band, and an evaluation and control device 35 , The radiation sources 31 . 32 Send radiation through the gas metering chamber, in which the gas to be detected or a mixed gas composed of a plurality of gases is. The radiation sources 31 and 32 are arranged so that the effective optical paths of light from the radiation source 31 and the radiation source 32 are different in length to the detectors. The light paths of the radiation from the radiation sources to the detectors extend at least partially through the gas measuring space 38 , The effective optical light path lengths of each individual radiation source to the two detectors are preferably the same.

Ein optisches Filter kann sowohl ein festes Bauteil eines Detektors sein, als auch als stand-alone Element an unterschiedlichen Stellen der Absorptionsstrecke zwischen den Strahlungsquellen und dem jeweiligen Detektor platziert werden. Vorzugsweise sind die Detektoren 33, 34 und die optischen Filter 36, 37 als ein Doppeldetektor in einem Gehäuse ausgeführt. Alternativ kann auch ein einzelner Detektor mit einem auf ein Messband und ein Referenzband elektrisch abstimmbaren Bandpassfilter, z.B. einem mikromechanischen Faby-Perot Interferometer, verwendet werden.An optical filter can either be a solid component of a detector, or can be placed as a stand-alone element at different points of the absorption path between the radiation sources and the respective detector. Preferably, the detectors 33 . 34 and the optical filters 36 . 37 executed as a double detector in a housing. Alternatively, it is also possible to use a single detector with a band-pass filter which can be electrically tuned to a measuring band and a reference band, for example a micromechanical Faby-Perot interferometer.

Die Strahlungsquellen 31, 32 werden vorzugsweise nacheinander pulsartig in gleichen oder sich variierenden Abständen betrieben. Der Steuerungsalgorithmus wird von der Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 35 vorgegeben. Beim Betrieb einer Strahlungsquelle wird vorzugsweise aus den Ausgangssignalen der Detektoren 33 und 34 ein Quotient gebildet, dadurch lassen sich eventuelle Veränderungen der Effizienz der strahlungsführenden Optik mit der Zeit teilweise oder sogar vollständig kompensieren. Für die Bestimmung der Messgaskonzentration werden die derart gebildete Quotienten für die jeweilige Strahlungsquelle 31 bzw. 32 durch die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 35 verglichen und ausgewertet. Vorzugsweise werden die Quotienten für die Strahlungsquellen 31 bzw. 32 durch einander geteilt, da sich dadurch eventuelle Veränderungen der Detektoren und der Messelektronik mit der Zeit weitestgehend kompensieren lassen.The radiation sources 31 . 32 are preferably successively operated in pulses at equal or varying intervals. The Steue The evaluation algorithm is used by the evaluation and control device 35 specified. When operating a radiation source is preferably from the output signals of the detectors 33 and 34 a quotient is formed, thus any changes in the efficiency of the radiation-guiding optics can be partially or even completely compensated over time. For the determination of the measurement gas concentration, the quotients thus formed for the respective radiation source 31 respectively. 32 through the evaluation and control device 35 compared and evaluated. Preferably, the quotients for the radiation sources 31 respectively. 32 divided by each other, as this can compensate for any changes in the detectors and the measuring electronics over time as far as possible.

Der Einsatz zweier Messstrahlungsquellen erlaubt es die Änderungen des Faktors dM(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit für den jeweiligen Detektor festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren. Die Messungen der Strahlungsintensität in einem Referenzband ermöglichen es, die Änderungen des jeweiligen Faktors βNM(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren.The use of two measuring radiation sources allows the changes of the factor d M (t) from Eq. (1) with time for the respective detector to determine and compensate if necessary. The measurements of the radiation intensity in a reference band make it possible to calculate the changes of the respective factor β NM (t) from Eq. (1) over time to determine and compensate if necessary.

5 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 40, welche drei Strahlungsquellen 41, 42 und 43, die Detektoren 44 und 45, die optischen Filter 46 und 47, einen Gas messraum und die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 48 aufweist. Die Strahlungsquellen 41, 42 und 43 senden Strahlung durch den Gasmessraum, in dem sich das zu detektierende Gas oder ein aus mehreren Gasen zusammengesetztes Gasgemisch befindet. Der Detektor 44 empfängt die Strahlung durch das optische Filter 46, welches nur die Strahlung in einem Messband durchlässt. Der Detektor 45 empfängt die Strahlung durch das optische Filter 47, welches nur die Strahlung in einem Referenzband durchlässt. Im allgemeinen sind die effektiven optischen Lichtwege der Strahlung von den einzelnen Strahlungsquellen zu den Detektoren 44 und 45 unterschiedlich lang. Vorzugsweise verlaufen alle Absorptionsstrecken mindestens teilweise durch den Gasmessraum 49. 5 shows a schematic representation of the gas sensor arrangement according to the invention 40 , which three radiation sources 41 . 42 and 43 , the detectors 44 and 45 , the optical filters 46 and 47 , a gas measuring chamber and the evaluation and control device 48 having. The radiation sources 41 . 42 and 43 Send radiation through the gas metering chamber, in which the gas to be detected or a mixed gas composed of a plurality of gases is. The detector 44 receives the radiation through the optical filter 46 , which only lets through the radiation in a measuring tape. The detector 45 receives the radiation through the optical filter 47 which transmits only the radiation in a reference band. In general, the effective optical paths of the radiation from the individual radiation sources to the detectors 44 and 45 different lengths. Preferably, all absorption paths run at least partially through the gas measuring space 49 ,

In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 40, wird eine Strahlungsquelle 41 als Messstrahlungsquelle und werden zwei weitere Strahlungsquellen 42 und 43 als Referenzstrahlungsquellen verwendet. Die Referenzstrahlungsquellen werden mindestens um das 5-fache, vorzugsweise mindestens um das 1000-fache und am besten mindestens um 4000-fache seltener als die Messstrahlungsquelle betrieben. Die Alterung der Referenzstrahlungsquellen ist zu vernachlässigen, da sie nur kurz in großen zeitlichen Intervallen betrieben werden und dadurch ihre Eigenschaften während der gesamten Betriebszeit der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung praktisch unverändert behalten. Diese Referenzstrahlungsquellen dienen somit als interne Referenzen, die eine Kompensation der Alterung der erfindungsgemäßen Gassensor anordnung über deren Lebenszeit ermöglichen. Die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 48 steuert die Strahlungsquellen, registriert die Ausgangssignale der Detektoren für die jeweiligen Strahlungsquellen, kompensiert mit Hilfe einer oder mehreren Funktionen dieser Signale die Alterung der Gassensoranordnung und bestimmt die Messgaskonzentration.In a preferred embodiment of the gas sensor arrangement according to the invention 40 , becomes a radiation source 41 as a measuring radiation source and are two more radiation sources 42 and 43 used as reference radiation sources. The reference radiation sources are operated at least 5 times, preferably at least 1000 times and most preferably at least 4000 times less frequently than the measuring radiation source. The aging of the reference radiation sources is negligible, since they are operated only briefly in large time intervals and thereby retain their properties practically unchanged during the entire operating time of the gas sensor arrangement according to the invention. These reference radiation sources thus serve as internal references that allow compensation for the aging of the gas sensor arrangement according to the invention over its lifetime. The evaluation and control device 48 controls the radiation sources, registers the output signals of the detectors for the respective radiation sources, compensated by means of one or more functions of these signals, the aging of the gas sensor assembly and determines the measurement gas concentration.

Der Einsatz zweier Referenzstrahlungsquellen erlaubt es, sowohl die Änderungen des Faktors IN0(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit als auch des Faktors dM(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit für die jeweilige Messstrahlungsquelle bzw. für den jeweiligen Detektor festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren. Die Messungen der Strahlungsintensität in einem Referenzband ermöglicht es, die Änderungen des jeweiligen Faktors βNM(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren.The use of two reference radiation sources makes it possible to calculate both the changes of the factor I N0 (t) from Eq. (1) with time and the factor d M (t) from Eq. (1) with time for the respective measuring radiation source or for the respective detector to determine and compensate if necessary. The measurements of the radiation intensity in a reference band make it possible to calculate the changes of the respective factor β NM (t) from Eq. (1) over time to determine and compensate if necessary.

Vorzugsweise wird eine der Referenzstrahlungsquellen, z.B. die Referenzstrahlungsquelle 43, in großen zeitlichen Abständen eingeschaltet, um die Alterung der Messstrahlungsquelle 41 festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren. Auch werden in großen zeitlichen Abständen die beiden Referenzstrahlungsquellen 42 und 43 auf die bereits bei der Erklärungen zu 4 beschriebene Weise betrieben um eventuelle alterungsbedingte Veränderung der Detektoren und der Messelektronik mit der Zeit festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren.Preferably, one of the reference radiation sources, eg the reference radiation source 43 , switched on at long intervals to the aging of the measuring radiation source 41 determine and compensate if necessary. Also, at long intervals, the two reference radiation sources 42 and 43 to the already in the explanations too 4 operated manner described in order to determine any age-related change in the detectors and the measuring electronics over time and compensate if necessary.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 40 werden die Strahlungsquellen 41 und 42 als zwei Messstrahlungsquellen und wird die Strahlungsquelle 43 als einzelne Referenzstrahlungsquelle verwendet. In diesem Falle ermöglicht es der Einsatz zweier Messstrahlungsquellen, die Änderungen des Faktors dM(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit für die jeweilige Messstrahlungsquelle bzw. für den jeweiligen Detektor auf die bereits beschriebene Weise festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren. Die Referenzierungsmessungen mit der Referenzstrahlungsquelle ermöglichen es, die Änderungen des Faktors IN0(t) mit der Zeit für die jeweilige Messstrahlungsquelle zu kompensieren. Erforderlichenfalls werden mit Hilfe der Messungen der Strahlungsintensität der einzelnen Strahlungsquellen in einem Referenzband die Änderung des jeweiligen Faktors βNM(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit festgestellt und gegebenenfalls kompensiert.In a further preferred embodiment of the gas sensor arrangement according to the invention 40 become the radiation sources 41 and 42 as two measuring radiation sources and becomes the radiation source 43 used as a single reference radiation source. In this case, the use of two measuring radiation sources, the changes of the factor d M (t) from Eq. (1) with the time for the respective measuring radiation source or for the respective detector in the manner already described to determine and compensate if necessary. The referencing measurements with the reference radiation source make it possible to compensate for the changes in the factor I N0 (t) with time for the respective measuring radiation source. If necessary, with the aid of the measurements of the radiation intensity of the individual radiation sources in a reference band, the change of the respective factor β NM (t) from Eq. (1) detected over time and possibly compensated.

6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 40 in welcher die effektiven optischen Lichtweglängen für die Strahlung durch den Gasmessraum mindestens einer Messstrahlungsquelle 41 und mindestens einer Referenzstrahlungsquelle 43 zur Detektorvorrichtung gleich sind, wobei es mindestens eine weitere Strahlungsquelle 42, eine Referenz- oder eine Messstrahlungsquelle, mit einer anderen effektiven optischen Lichtweglänge für deren Strahlung durch den Gasmessraum zur Detektorvorrichtung gibt. 6 shows a preferred embodiment of the gas sensor arrangement according to the invention 40 in which the effective optical light path lengths for the radiation through the gas measuring space of at least one measuring radiation source 41 and at least one reference radiation source 43 are equal to the detector device, wherein there is at least one further radiation source 42 , a reference or a measuring radiation source having a different effective optical path length for the radiation thereof through the gas measuring space to the detector device.

7 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 50 mit vorzugsweise vier Strahlungsquellen 51, 52, 53, 54 und zwei Strahlungsdetektoren 55 und 56 sowie einem Gasmessraum 501. Die Strahlungsquellen 51, 52, 53, 54 senden Strahlung durch den Gasmessraum 501, in dem sich das zu detektierende Gas oder ein aus mehreren Gasen zusammengesetztes Gasgemisch befindet. Der Detektor 55 empfängt die Strahlung durch das optische Filter 57, welches nur die Strahlung in einem Messband durchlässt. Der Detektor 56 empfängt die Strahlung durch das optische Filter 58, welches nur die Strahlung in einem Referenzband durchlässt. Vorzugsweise sind die Strahlungsdetektoren 55, 56 und die optischen Filter 57, 58 als ein Doppeldetektor in einem Gehäuse mit eingebauten optischen Filtern ausgeführt. Alternativ kann auch ein einzelner Detektor mit einem auf ein Absorptionsband und ein Referenzband elektrisch abstimmbaren wellenlängenselektivierenden Element, beispielsweise einem Fabry-Perot Interferometer, verwendet werden. 7 shows a schematic representation of the gas sensor arrangement according to the invention 50 preferably with four radiation sources 51 . 52 . 53 . 54 and two radiation detectors 55 and 56 as well as a gas measuring room 501 , The radiation sources 51 . 52 . 53 . 54 send radiation through the gas metering room 501 in which the gas to be detected or a gas mixture composed of a plurality of gases is located. The detector 55 receives the radiation through the optical filter 57 , which only lets through the radiation in a measuring tape. The detector 56 receives the radiation through the optical filter 58 which transmits only the radiation in a reference band. Preferably, the radiation detectors 55 . 56 and the optical filters 57 . 58 implemented as a double detector in a housing with built-in optical filters. Alternatively, a single detector with a wavelength-selective element electrically tunable to an absorption band and a reference band, for example a Fabry-Perot interferometer, may also be used.

Im allgemeinen Fall sind in dieser Gassensoranordnung alle effektiven optischen Lichtwege zwischen den Strahlungsquellen und den Detektoren unterschiedlich lang und jeder der Lichtwege verläuft mindestens teilweise durch den Gasmessraum 501. Die Strahlungsquellen bilden zwei Paare, die Doppelstrahlungsquellen, bestehend jeweils aus einer Mess- und einer Referenzstrahlungsquelle. Die Messstrahlungsquellen der einzelnen Doppelstrahlungsquellen werden jeweils dauerhaft für die Gaskonzentrationsmessungen eingesetzt.In the general case, in this gas sensor arrangement, all effective optical light paths between the radiation sources and the detectors are of different lengths and each of the light paths runs at least partially through the gas measurement space 501 , The radiation sources form two pairs, the double radiation sources, each consisting of a measuring and a reference radiation source. The measuring radiation sources of the individual dual radiation sources are each used permanently for the gas concentration measurements.

Die Referenzstrahlungsquellen dagegen ruhen die meiste Zeit und werden nur selten in großen zeitlichen Abständen eingeschaltet. Die jeweiligen Referenzstrahlungsquellen werden mindestens um das 5-fache, vorzugsweise mindestens um das 1000-fache und am besten mindestens um 4000-fache seltener als die jeweiligen Messstrahlungsquellen betrieben. Wenn eine der Strahlungsquellen betrieben wird, ruhen vorzugsweise alle anderen. Auch andere Betriebsarten der Strahlungsquellen sind möglich, beispielweise indem die jeweiligen Betriebspannungen der einzelnen Strahlungsquellen unterschiedlich moduliert werden, um einen gleichzeitigen Einsatz mehrerer Strahlungsquellen für die Messung zu ermöglichen. Die Alterung der Referenzstrahlungsquellen ist zu vernachlässigen, da sie nur kurz in großen zeitlichen Intervallen betrieben werden und dadurch ihre Eigenschaften während der gesamten Betriebszeit der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung praktisch unverändert beibehalten. Diese Referenzstrahlungsquellen dienen somit als interne Referenz, welche einen Ausgleich der Alterung der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung über deren Lebenszeit ermöglicht. Den genauen Algorithmus des Betriebs der einzelnen Strahlungsquellen, deren Betriebsart, die Abfolge der Einschalt- und Ruhezeiten, die Einschaltdauer, die Reihenfolge des Einschaltens und die eventuelle Modulation der Betriebsspannung bei gleichzeitigem Betrieb mehrerer Strahlungsquellen werden durch die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 59 vorgegeben.By contrast, the reference sources of radiation rest most of the time and are rarely turned on at long intervals. The respective reference radiation sources are operated at least 5 times, preferably at least 1000 times and most preferably at least 4000 times less frequently than the respective measuring radiation sources. When one of the radiation sources is operated, preferably all others rest. Other operating modes of the radiation sources are also possible, for example in that the respective operating voltages of the individual radiation sources are modulated differently in order to allow a simultaneous use of a plurality of radiation sources for the measurement. The aging of the reference radiation sources is negligible, since they are operated only briefly in large time intervals and thereby maintain their properties practically unchanged during the entire operating time of the gas sensor arrangement according to the invention. These reference radiation sources thus serve as an internal reference, which makes it possible to compensate for the aging of the gas sensor arrangement according to the invention over its lifetime. The exact algorithm of the operation of the individual radiation sources, their mode of operation, the sequence of switch-on and rest times, the duty cycle, the sequence of switching on and the possible modulation of the operating voltage with simultaneous operation of multiple radiation sources are by the evaluation and control device 59 specified.

Wie bereits beschrieben, erlaubt es der Einsatz zweier Referenzstrahlungsquellen Änderungen sowohl des Faktors IN0(t) als auch des Faktors dM(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit für die jeweilige Messstrahlungsquelle bzw. für den jeweiligen Detektor festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren. Der Einsatz zweier Messstrahlungsquellen ermöglicht es wiederum, eine Kompensation der Änderungen des Faktors dM(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit durchzuführen, die zu einer noch besseren Langzeitstabilität der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung führt. Die Messungen der Strahlungsintensität in einem Referenzband ermöglichen es, die Änderungen des jeweiligen Faktors βNM(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren. Eine größere Anzahl von Strahlungsquellen führt hier zu einer besseren Berücksichtigung eventuell auftretender inhomogener Verschlechterungen der strahlungsführenden Optik.As already described, the use of two reference radiation sources allows changes of both the factor I N0 (t) and the factor d M (t) from Eq. (1) with time for the respective measuring radiation source or for the respective detector to determine and compensate if necessary. The use of two measuring radiation sources in turn makes it possible to compensate for the changes in the factor d M (t) from Eq. (1) to be carried out with time, which leads to an even better long-term stability of the gas sensor arrangement according to the invention. The measurements of the radiation intensity in a reference band make it possible to calculate the changes of the respective factor β NM (t) from Eq. (1) over time to determine and compensate if necessary. A larger number of radiation sources here leads to a better consideration of possibly occurring inhomogeneous deteriorations of the radiation-guiding optics.

Die Messstrahlungsquellen der jeweiligen Doppelstrahlungsquellen werden vorzugsweise nacheinander pulsartig in gleichen oder sich variierenden Abständen betrieben. Der Steuerungsalgorithmus wird von der Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 59 vorgegeben. Beim Betrieb einer Strahlungsquelle werden die Ausgangssignale der Detektoren 55 und 56 durch einander dividiert. Dadurch lassen sich eventuelle Veränderungen der Effizienz der strahlungsführenden Optik entlang der Absorptionsstrecken mit der Zeit teilweise oder sogar vollständig kompensieren. Für die Bestimmung der Messgaskonzentration werden für die jeweilige Messstrahlungsquelle die Abweichungen der so gebilde ten Quotienten von einander durch die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 59 ausgewertet. Vorzugsweise werden diese Quotienten für die jeweiligen Messstrahlungsquellen durch einander geteilt, weil sich dadurch die Veränderungen der Detektoren und der Messelektronik mit der Zeit weitestgehend kompensieren lassen. Für die Kompensation der Alterung der Messstrahlungsquellen werden die Messungen mit der Referenzstrahlungsquelle der jeweiligen Doppelstrahlungsquelle eingesetzt. Während des internen Referenzierungsvorgangs wird die Abweichung gemessener Werte der Messgaskonzentration, welche mit Hilfe der Mess- bzw. der Referenzstrahlungsquelle einer Doppelstrahlungsquelle gemessen wurde, festgestellt und es wird die Kalibrationsfunktion der Gassensoranordnung entsprechend justiert, um die festgestellte Abweichung zu kompensieren.The measuring radiation sources of the respective double radiation sources are preferably operated successively in pulses at equal or varying intervals. The control algorithm is provided by the evaluation and control device 59 specified. When operating a radiation source, the output signals of the detectors 55 and 56 divided by each other. As a result, any changes in the efficiency of the radiation-guiding optics along the absorption paths can be partially or even completely compensated over time. For the determination of the measurement gas concentration, the deviations of the thus formed quotients from each other by the evaluation and control device for the respective measurement radiation source 59 evaluated. Preferably, these quotients for the respective measuring radiation sources are divided by each other, because thereby the changes of the detectors and the measuring electronics can be largely compensated over time. For the compensation of the aging of the measuring radiation sources, the Mes used with the reference radiation source of the respective double radiation source. During the internal referencing process, the deviation of measured values of the measurement gas concentration, which was measured with the aid of the measurement or the reference radiation source of a double radiation source, is determined and the calibration function of the gas sensor arrangement is adjusted accordingly to compensate for the detected deviation.

8 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 50 mit zwei Doppelstrahlungsquellen aus den Strahlungsquellen 51, 52 bzw. 53, 54. Die Strahlungsquellen 51, 52, 53, 54 senden Strahlung durch den Gasmessraum, in dem sich das zu detektierende Gas oder ein aus mehreren Gasen zusammengesetztes Gasgemisch befindet. Vorzugsweise verlaufen dabei alle optischen Lichtwege mindestens teilweise durch den Gasmessraum. Die einzelnen Strahlungsquellen und die Detektoren 55, 56 sind so angeordnet, dass die effektiven optischen Lichtweglängen der beiden Strahlungsquellen einer Doppelstrahlungsquelle zu den beiden Detektoren gleich sind, jedoch die effektiven optischen Licht weglängen von jedem einzelnen Detektor zu den beiden Doppelstrahlungsquellen sich unterscheiden. Vorzugsweise sind die Strahlungsdetektoren 55, 56 und die optischen Filter 57, 58 für das Mess- und das Referenzband als ein Doppeldetektor in einem Gehäuse ausgeführt. Alternativ kann auch ein einzelner Detektor mit einem auf ein Absorptionsband und ein Referenzband elektrisch abstimmbaren wellenlängenselektivierenden Element, beispielsweise einem Fabry-Perot Interferometer, verwendet werden. Die jeweiligen Doppelstrahlungsquellen können auch jeweils in einem Gehäuse integriert sein oder, zum Beispiel, als Glühlämpchen mit zwei unabhängig betriebenen Wendeln ausgeführt werden. 8th shows a schematic representation of an embodiment of the gas sensor arrangement according to the invention 50 with two dual radiation sources from the radiation sources 51 . 52 respectively. 53 . 54 , The radiation sources 51 . 52 . 53 . 54 Send radiation through the gas metering chamber, in which the gas to be detected or a mixed gas composed of a plurality of gases is. In this case, all optical light paths preferably run at least partially through the gas measuring space. The individual radiation sources and the detectors 55 . 56 are arranged so that the effective optical light path lengths of the two radiation sources of a dual radiation source to the two detectors are the same, but the effective optical light path lengths of each individual detector to the two double radiation sources differ. Preferably, the radiation detectors 55 . 56 and the optical filters 57 . 58 for the measuring and the reference band as a double detector in a housing. Alternatively, a single detector with a wavelength-selective element electrically tunable to an absorption band and a reference band, for example a Fabry-Perot interferometer, may also be used. The respective double radiation sources can also each be integrated in a housing or, for example, be designed as incandescent lamps with two independently operated coils.

9 zeigt einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 100, welche aus zwei Strahlungsquellen 101, 102 und zwei vorzugsweise identischen Detektoren 103, 104 besteht. Die Strahlungsquellen 101 und 102 können sowohl schmal- als auch breitbandig ausgeführt sein. Vorzugsweise emittieren beide Strahlungsquellen die Strahlung in mindestens einem der Absorptionsbänder des zu detektierenden Gases, dem Messband, mit einer für die Messung der Gaskonzentration ausreichenden Intensität. Vorzugsweise sind die Strahlungsquellen 101 und 102 identisch. Die Detektoren 103 und 104 empfangen nur die Strahlung in einem Messband, was durch die Verwendung von wellenlängenselektivierenden Elementen 111 und 112 gewährleistet wird, welche vorzugsweise identisch sind. Je nach deren Art und abhängig von der Ausführungsform in der erfindungsgemäßen Gassen soranordnung können die wellenlängenselektivierenden Elemente 111 und 112 an unterschiedlichen Stellen zwischen den Strahlungsquellen 101, 102 und den Detektoren 103, 104 platziert werden. Vorzugsweise sind die wellenlängenselektivierenden Elemente 111 und 112 als optische Bandpassfilter, z.B. als Interferenzfilter, ausgebildet. Vorzugsweise befinden sich die jeweils als optisches Bandpassfilter ausgeführten Elemente 111 und 112 zwischen dem Gasmessraum 105 und dem jeweiligen Detektor. Vorzugsweise sind die jeweils als optisches Bandpassfilter ausgeführten Elemente 111 und 112 gleich. Die Strahlungsquellen 101, 102 senden Strahlung durch den Gasmessraum 105, in dem sich das zu detektierende Gas oder ein aus mehreren Gasen zusammengesetztes Gasgemisch befindet. Die Strahlungsquellen 101, 102 und die Strahlungsdetektoren 103, 104 sind derart angeordnet, dass die effektive optische Lichtweglänge der kürzeren 107 bzw. der längeren 108 Absorptionsstrecke von der Strahlungsquelle 101 zu den einzelnen Detektoren gleich der effektiven optischen Lichtweglänge der kürzeren 110 bzw. der längeren 109 Absorptionsstrecke von der Strahlungsquelle 102 zu den einzelnen Detektoren ist. Vorzugsweise verlaufen alle Absorptionsstrecken mindestens teilweise durch den Gasmessraum 105. In der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 100 erlaubt es die gewählte Anordnung zweier Messstrahlungsquellen und zweier Detektoren, welche die Strahlungsintensität in einem Messband messen, die Änderungen sowohl des Faktors IN0(t) als auch des Faktors dM(t) aus der Gl. (1) mit der Zeit für die verwendeten Messstrahlungsquellen und Detektoren zu kompensieren. Die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 106 betreibt die Strahlungsquellen vorzugsweise abwechselnd und vergleicht das Verhältnis zwischen den Ausgangssignalen der einzelnen Detektoren für die nacheinander erfolgenden Messungen mit unterschiedlichen Strahlungsquellen um die Gaskonzentration zu bestimmen, die Alterung der Gassensoranordnung festzustellen und diese gegebenenfalls zu kompensieren. Auf diese Weise wird die Alterung der Strahlungsquellen mit der Zeit, die Änderung des Faktors IN0(t) aus der Gl. (1), sowie die Drift der Detektoren und der Messelektronik mit der Zeit, die Änderung des Faktors dM(t) aus der Gl. (1), nahezu vollständig kompensiert. 9 shows a schematic structure of the gas sensor arrangement according to the invention 100 , which consists of two radiation sources 101 . 102 and two preferably identical detectors 103 . 104 consists. The radiation sources 101 and 102 can be made both narrow and broadband. Preferably, both radiation sources emit the radiation in at least one of the absorption bands of the gas to be detected, the measuring band, with an intensity sufficient for the measurement of the gas concentration. Preferably, the radiation sources 101 and 102 identical. The detectors 103 and 104 receive only the radiation in a measuring tape, resulting from the use of wavelength-selective elements 111 and 112 is ensured, which are preferably identical. Depending on the nature and depending on the embodiment in the streets alley arrangement according to the invention, the wavelength-selective elements 111 and 112 at different locations between the radiation sources 101 . 102 and the detectors 103 . 104 to be placed. Preferably, the wavelength-selective elements 111 and 112 as an optical bandpass filter, for example as an interference filter formed. Preferably, the elements each configured as optical bandpass filters are located 111 and 112 between the gas measuring room 105 and the respective detector. Preferably, each of the elements designed as an optical bandpass filter 111 and 112 equal. The radiation sources 101 . 102 send radiation through the gas metering room 105 in which the gas to be detected or a gas mixture composed of a plurality of gases is located. The radiation sources 101 . 102 and the radiation detectors 103 . 104 are arranged such that the effective optical path length of the shorter 107 or the longer one 108 Absorption path from the radiation source 101 to the individual detectors equal to the effective optical path length of the shorter ones 110 or the longer one 109 Absorption path from the radiation source 102 to the individual detectors. Preferably, all absorption paths run at least partially through the gas measuring space 105 , In the gas sensor arrangement according to the invention 100 allows the chosen arrangement of two measuring radiation sources and two detectors, which measure the radiation intensity in a measuring band, the changes of both the factor I N0 (t) and the factor d M (t) from the Eq. (1) over time for the used measuring radiation sources and detectors to compensate. The evaluation and control device 106 preferably operates the radiation sources alternately and compares the ratio between the output signals of the individual detectors for the successive measurements with different radiation sources to determine the gas concentration, to determine the aging of the gas sensor arrangement and to compensate if necessary. In this way, the aging of the radiation sources with time, the change of the factor I N0 (t) from Eq. (1), as well as the drift of the detectors and the measuring electronics over time, the change of the factor d M (t) from Eq. (1), almost completely compensated.

10 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 200, bestehend aus zwei Strahlungsquellen 201, 202 sowie zwei Detektoren 204, 206 mit den vorzugsweise voreingestellten optischen Filtern 210 bzw. 208, die nur die Strahlung in einem Messband durchlassen, und zwei Detektoren 205, 207 mit den vorzugsweise voreingestellten optischen Filtern 211 bzw. 209, die nur die Strahlung in einem Referenzband durchlassen, sowie einem Gasmessraum. Die Strahlungsquellen und die Detektoren sind mit der Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 212 verbunden, welche diese Elemente steuert, die Signale auswertet, gegebenenfalls die Alterung der Gassensoranordnung feststellt und diese kompensiert sowie die Messgaskonzentration bestimmt. 10 shows a schematic representation of the gas sensor arrangement according to the invention 200 consisting of two radiation sources 201 . 202 as well as two detectors 204 . 206 with the preferably preset optical filters 210 respectively. 208 which only transmit the radiation in one measuring tape, and two detectors 205 . 207 with the preferably preset optical filters 211 respectively. 209 which only transmit the radiation in a reference band and a gas metering room. The radiation sources and the detectors are connected to the evaluation and control device 212 connected, which controls these elements, the signals evaluates gege if necessary, the aging of the gas sensor arrangement is detected and compensated, and the measurement gas concentration is determined.

Die Strahlungsquellen 201, 202 senden Strahlung durch den Gasmessraum, in dem sich das zu detektierende Gas oder ein aus mehreren Gasen zusammengesetztes Gasgemisch befindet. Vorzugsweise verlaufen dabei alle optischen Lichtwege mindestens teilweise durch den Gasmessraum. Vorzugsweise sind die vier Detektoren 204, 205 bzw. 206, 207 und die optischen Filter 210, 211 bzw. 208, 209 als zwei Doppeldetektoren bestehend aus jeweils einem Mess- und einem Referenzdetektor ausgeführt. Vorzugsweise sind die Strahlungsquellen und die Detektoren so angeordnet, dass die effektiven optischen Lichtwege von einer Strahlungsquelle zu den beiden Detektoren eines Doppeldetektors gleich lang sind und vorzugsweise durch die selbe Absorptionstrecke verlaufen. Anstelle zweier Doppeldetektoren können auch zwei Einzeldetektoren, welche mit jeweils einem auf ein Absorptionsband und ein Referenzband elektrisch abstimmbaren wellenlängenselektivierenden Element, beispielsweise einem Fabry-Perot Interferometer, versehen sind, verwendet werden.The radiation sources 201 . 202 Send radiation through the gas metering chamber, in which the gas to be detected or a mixed gas composed of a plurality of gases is. In this case, all optical light paths preferably run at least partially through the gas measuring space. Preferably, the four detectors 204 . 205 respectively. 206 . 207 and the optical filters 210 . 211 respectively. 208 . 209 executed as two double detectors consisting of a respective measuring and a reference detector. Preferably, the radiation sources and the detectors are arranged so that the effective optical light paths from a radiation source to the two detectors of a double detector are the same length and preferably run through the same absorption path. Instead of two double detectors, it is also possible to use two individual detectors which are each provided with a wavelength-selective element which can be electrically tuned to an absorption band and a reference band, for example a Fabry-Perot interferometer.

Im Vergleich zu der Gassensoranordnung 100 nach 8 erlaubt es in der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 200 nach 9 der Einsatz von zusätzlichen Detektoren und optischen Filtern für die Messung der Strahlungsintensität in einem Referenzband, zusätzlich auch Änderungen der Lichtführender Optik, des Faktors βNM(t) aus der Gl. (1), mit der Zeit festzustellen und gegebenenfalls zu kompensieren.Compared to the gas sensor arrangement 100 to 8th allows it in the gas sensor arrangement according to the invention 200 to 9 the use of additional detectors and optical filters for the measurement of the radiation intensity in a reference band, in addition also changes in the light-guiding optics, the factor β NM (t) from Eq. (1), with time to determine and compensate if necessary.

Die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 212 schaltet die zwei Messstrahlungsquellen 201, 202 vorzugsweise abwechselnd an und vergleicht das Verhältnis zwischen den Quotienten der Ausgangssignale des Mess- und des Referenzdetektors in einem Doppeldetektor zu dem Quotienten der Ausgangssignale des Mess- und des Referenzdetektors des anderen Doppeldetektors für die nacheinander folgenden Messungen mit unterschiedlichen Strahlungsquellen um die Gaskonzentration zu bestimmen sowie die Alterung der Gassensoranordnung festzustellen und dieses gegebenenfalls zu kompensieren. Auf diese Weise können die Änderungen der Strahlungsintensität der Strahlungsquellen, der Strahlungsübertragungseffizienz des gesamten optischen Systems und der Eigenschaften der Detektoren sowie der Messelektronik mit der Zeit nahezu vollständig kompensiert werden.The evaluation and control device 212 switches the two measuring radiation sources 201 . 202 Preferably, alternately comparing and comparing the ratio between the quotients of the output signals of the measuring and the reference detector in a double detector to the quotient of the output signals of the measuring and the reference detector of the other double detector for the successive measurements with different radiation sources to determine the gas concentration and the Identify aging of the gas sensor assembly and compensate for this if necessary. In this way, the changes in the radiation intensity of the radiation sources, the radiation transmission efficiency of the entire optical system and the properties of the detectors and the measuring electronics can be almost completely compensated over time.

11 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 300, mit vier Strahlungsquellen 301, 302, 303 und 304, zwei Detektoren 307, 305 mit den optischen Filtern 309, 311, die nur die Strahlung in einem Messband des zu detektierenden Gases durchlassen, und zwei Detektoren 308, 306 mit den optischen Filtern 310, 312, die nur die Strahlung in einem Referenzband durchlassen, sowie einem Gasmessraum. Die Strahlungsquellen 301, 302, 303 und 304 senden Strahlung durch den Gasmessraum, in dem sich das zu detektierende Gas oder ein aus mehreren Gasen zusammengesetztes Gasgemisch befindet. Vorzugsweise verlaufen dabei alle optischen Lichtwege mindestens teilweise durch den Gasmessraum. Die Strahlungsquellen und die Detektoren sind im allgemeinen Fall so angeordnet, dass alle effektiven optischen Lichtweglängen zwischen den Strahlungsquellen und den Detektoren unterschiedlich sind. 11 shows a schematic representation of the gas sensor arrangement according to the invention 300 , with four radiation sources 301 . 302 . 303 and 304 , two detectors 307 . 305 with the optical filters 309 . 311 which transmit only the radiation in a measuring band of the gas to be detected, and two detectors 308 . 306 with the optical filters 310 . 312 which only transmit the radiation in a reference band and a gas metering room. The radiation sources 301 . 302 . 303 and 304 Send radiation through the gas metering chamber, in which the gas to be detected or a mixed gas composed of a plurality of gases is. In this case, all optical light paths preferably run at least partially through the gas measuring space. The radiation sources and the detectors are arranged in the general case that all effective optical light path lengths between the radiation sources and the detectors are different.

Die Strahlungsquellen 301, 302, 303 und 304 bilden zwei Paare, die Doppelstrahlungsquellen, bestehend jeweils aus einer Mess- und einer Referenzstrahlungsquelle. Die Messstrahlungsquellen der einzelnen Doppelstrahlungsquellen werden ständig für die Gaskonzentrationsmessungen eingesetzt. Es ist bereits bei 9 beschrieben worden, dass mit Hilfe zweier Messstrahlungsquellen und von vier Detektoren, welche die Strahlung in einem Messband und in einem Referenzband empfangen können, eine Kompensation der Alterung der Detektoren, der Messelektronik und der strahlungsführenden Optik möglich ist. Die Verwendung zweier Referenzstrahlungsquellen, welche die meiste Zeit außer Betrieb sind und nur selten in großen zeitlichen Abständen eingeschaltet werden, erlaubt des weiteren eine Kompensation der Alterung der Messstrahlungsquellen, sowie eine weitere Kompensation der Alterung der Detektoren, der Messelektronik und der strahlungsführenden Optik. Die jeweilige Referenzstrahlungsquelle wird mindestens um das 5-fache und vorzugsweise mindestens um das 1000-fache und am besten mindestens um das 4000-fache seltener als die jeweilige Messstrahlungsquelle betrieben. Während eine der Strahlungsquellen betrieben wird, ruhen vorzugsweise die anderen. Die Alterung der Referenzstrahlungsquellen ist zu vernachlässigen, da sie nur kurz in großen zeitlichen Intervallen betrieben werden und dadurch ihre Eigenschaften während der gesamten Betriebszeit der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung praktisch unverändert behalten. Die Referenzstrahlungsquellen dienen somit als interne Referenz, welche einen Ausgleich der Alterung der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung über deren Lebenszeit ermöglicht. Der genauen Algorithmus des Betriebs der einzelnen Strahlungsquellen, deren Betriebsart, die Dauer der Einschalt- und Ruhezeiten, die Reihenfolge des Einschaltens sowie gegebenenfalls die Modulation der Betriebsspannung werden durch die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 313 vorgegeben.The radiation sources 301 . 302 . 303 and 304 form two pairs, the double radiation sources, each consisting of a measuring and a reference radiation source. The measuring radiation sources of the individual double radiation sources are constantly used for gas concentration measurements. It's already on 9 has been described that with the aid of two measuring radiation sources and four detectors, which can receive the radiation in a measuring tape and in a reference band, a compensation of the aging of the detectors, the measuring electronics and the radiation-guiding optics is possible. The use of two reference radiation sources, which are out of order most of the time and are rarely turned on at long time intervals, further allows a compensation of the aging of the measuring radiation sources, as well as a further compensation of the aging of the detectors, the measuring electronics and the radiation-guiding optics. The respective reference radiation source is operated at least 5 times, and preferably at least 1000 times, and more preferably at least 4000 times less frequently than the respective measuring radiation source. While one of the radiation sources is being operated, preferably the others are resting. The aging of the reference radiation sources is negligible, since they are operated only briefly in large time intervals and thereby retain their properties practically unchanged during the entire operating time of the gas sensor arrangement according to the invention. The reference radiation sources thus serve as an internal reference, which makes it possible to compensate for the aging of the gas sensor arrangement according to the invention over its lifetime. The exact algorithm of the operation of the individual radiation sources, their mode of operation, the duration of the switch-on and rest periods, the sequence of switching on and possibly the modulation of the operating voltage are determined by the evaluation and control device 313 specified.

Die erfindungsgemäße Gassensoranordnung 300 nach 10 kombiniert im allgemeinen alle verschiedenen bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen um die wichtigsten Quellen der Langzeitdrift zu kompensieren und die Langzeitstabilität der Gassensoranordnung über eine lange Zeit zu sichern.The gas sensor arrangement according to the invention 300 to 10 combined in general All the various measures described above according to the invention to compensate for the main sources of long-term drift and to ensure the long-term stability of the gas sensor assembly over a long time.

In einem der möglichen Betriebsmodi schaltet die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 313 die zwei Messstrahlungsquellen abwechselnd an und vergleicht das Verhältnis zwischen den Quotienten der Ausgangssignale der Detektoren 305 und 306 mit dem Quotienten der Ausgangssignale der Detektoren 307 und 308 für die aufeinander folgenden Messungen mit unterschiedlichen Messstrahlungsquellen, um die Messgaskonzentration zu bestimmen sowie die Alterung der Gassensoranordnung festzustellen und diese gegebenenfalls zu kompensieren. Während des internen Referenzierungsvorgangs wird die Abweichung gemessener Werte der Messgaskonzentration, welche mit Hilfe der Mess- bzw. der Referenzstrahlungsquellen bestimmt wurden, festgestellt und die Kalibrationsfunktion der Gassensoranordnung wird entsprechend justiert um diese festgestellte Ab weichung zu kompensieren. Durch die erfindungsgemäße Gassensoranordnung und das Verfahren lassen sich nahezu alle Faktoren, welche die Langzeitstabilität der Gassensoranordnung beeinflussen, fast vollständig kompensieren.In one of the possible operating modes, the evaluation and control device switches 313 the two measuring radiation sources alternately and compares the ratio between the quotients of the output signals of the detectors 305 and 306 with the quotient of the output signals of the detectors 307 and 308 for the successive measurements with different measuring radiation sources in order to determine the measurement gas concentration and to determine the aging of the gas sensor arrangement and to compensate for this if necessary. During the internal referencing process, the deviation of measured values of the measurement gas concentration, which were determined with the aid of the measurement or reference radiation sources, is determined and the calibration function of the gas sensor arrangement is adjusted accordingly to compensate for this detected deviation. By means of the gas sensor arrangement according to the invention and the method, almost all factors which influence the long-term stability of the gas sensor arrangement can be almost completely compensated.

Auch andere Algorithmen für die Durchführung der Gasmessung und der Referenzierung zur Sicherung der Langzeitstabilität der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung nach 10, die unter anderem auf dem Einsatz der bereits beschriebenen Mess- sowie Referenzierungsverfahren und deren Kombinationen beruhen, sind möglich.Other algorithms for carrying out the gas measurement and referencing to ensure the long-term stability of the gas sensor assembly according to the invention after 10 , which are based inter alia on the use of the measuring and referencing methods and their combinations already described, are possible.

12 zeigt eine schematische Darstellung eines besonders bevorzugten Aufbaus der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung 300, wobei die Strahlungsquellen als zwei Doppelstrahlungsquellen 301, 302 bzw. 303, 304, und die Detektoren als zwei Doppeldetektoren 305, 306 bzw. 307, 308, bestehend aus jeweils einem Messdetektor 305 bzw. 307, welcher die Strahlung in einem Messband empfängt, und einem Referenzdetektor 306 bzw. 308, welcher die Strahlung in einem Referenzband empfängt, aufgebaut sind. Die Strahlungsquellen 301, 302, 303 und 304 senden Strahlung durch den Gasmessraum, in dem sich das zu detektierende Gas oder ein aus mehreren Gasen zusammengesetztes Gasgemisch befindet. Vorzugsweise verlaufen dabei alle optischen Lichtwege mindestens teilweise durch den Gasmessraum. Die Doppelstrahlungsquellen und die Detektoren sind so angeordnet, dass die effektiven Lichtweglängen von den Strahlungsquellen einer Doppel strahlungsquelle zu den Detektoren des jeweiligen Doppeldetektors gleich sind. Die effektiven Lichtweglängen einer Doppelstrahlungsquelle zu den beiden Doppeldetektoren sind hingegen ungleich lang. Der größere effektive Lichtweg von einer Doppelstrahlungsquelle zu einem Doppeldetektor ist ebenso lang wie der größere effektive Lichtweg von der anderen Doppelstrahlungsquelle zum anderen Doppeldetektor. Der kürzere effektive Lichtweg von einer Doppelstrahlungsquelle zu einem Doppeldetektor ist ebenso lang wie der kürzere effektive Lichtweg von der anderen Doppelstrahlungsquelle zum anderen Doppeldetektor. 12 shows a schematic representation of a particularly preferred construction of the gas sensor arrangement according to the invention 300 , wherein the radiation sources as two dual radiation sources 301 . 302 respectively. 303 . 304 , and the detectors as two double detectors 305 . 306 respectively. 307 . 308 , each consisting of a measuring detector 305 respectively. 307 , which receives the radiation in a measuring band, and a reference detector 306 respectively. 308 , which receives the radiation in a reference band, are constructed. The radiation sources 301 . 302 . 303 and 304 Send radiation through the gas metering chamber, in which the gas to be detected or a mixed gas composed of a plurality of gases is. In this case, all optical light paths preferably run at least partially through the gas measuring space. The dual radiation sources and the detectors are arranged so that the effective light path lengths from the radiation sources of a double radiation source to the detectors of the respective double detector are the same. The effective Lichtweglängen a double radiation source to the two double detectors, however, are unequal length. The larger effective light path from a dual radiation source to a double detector is as long as the larger effective light path from the other dual radiation source to the other double detector. The shorter effective light path from a dual radiation source to a double detector is as long as the shorter effective light path from the other dual radiation source to the other double detector.

13 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen photoakustischen Gassensoranordnung 400 mit einem Gasmessraum 409, in dem sich das zu detektierende Gas oder ein aus mehreren Gasen zusammengesetztes Gasgemisch befindet. Die Strahlungsvorrichtung besteht aus zwei Doppelstrahlungsquellen, welche jeweils aus zwei Strahlungsquellen 401 und 402 bzw. 403 und 404 bestehen. In jeder Doppelstrahlungsquelle wird eine der Strahlungsquellen als Mess- (401 bzw. 403) und die andere als Referenzstrahlungsquelle (402 bzw. 404) eingesetzt. Die Messstrahlungsquellen einzelner Doppelstrahlungsquellen werden dauerhaft für die Gaskonzentrationsmessungen benutzt. Die Referenzstrahlungsquellen dagegen ruhen die meiste Zeit und werden nur selten in großen zeitlichen Abständen eingeschaltet. Die jeweilige Referenzstrahlungsquelle wird mindestens um das 5-fache, vorzugsweise mindestens um das 1000-fache und am besten mindestens um das 4000-fache seltener als die jeweilige Messstrah lungsquelle betrieben. Während eine der Strahlungsquellen betrieben wird, ruhen vorzugsweise die anderen. Die Alterung der Referenzstrahlungsquellen ist zu vernachlässigen, da sie nur kurz in großen zeitlichen Intervallen betrieben werden und dadurch ihre Eigenschaften während der gesamten Betriebszeit der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung praktisch unverändert beibehalten. Diese Referenzstrahlungsquellen dienen somit als interne Referenz, welche einen Ausgleich der Alterung der erfindungsgemäßen Gassensoranordnung über deren Lebenszeit ermöglicht. Der genaue Algorithmus des Betriebs der einzelnen Strahlungsquellen, deren Betriebsart, die Dauer der Einschalt- und Ruhezeiten, Einschaltdauer, die Reihenfolge des Einschaltens und die eventuelle Modulation der Betriebsspannung werden durch die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 411 vorgegeben. 13 shows a schematic representation of the photoacoustic gas sensor assembly according to the invention 400 with a gas measuring room 409 in which the gas to be detected or a gas mixture composed of a plurality of gases is located. The radiation device consists of two double radiation sources, each consisting of two radiation sources 401 and 402 respectively. 403 and 404 consist. In each double radiation source, one of the radiation sources is used as measuring ( 401 respectively. 403 ) and the other as reference radiation source ( 402 respectively. 404 ) used. The measuring radiation sources of individual double radiation sources are used permanently for the gas concentration measurements. By contrast, the reference sources of radiation rest most of the time and are rarely turned on at long intervals. The respective reference radiation source is operated at least 5 times, preferably at least 1000 times and most preferably at least 4000 times less frequently than the respective measuring radiation source. While one of the radiation sources is being operated, preferably the others are resting. The aging of the reference radiation sources is negligible, since they are operated only briefly in large time intervals and thereby retain their properties practically unchanged during the entire operating time of the gas sensor arrangement according to the invention. These reference radiation sources thus serve as an internal reference, which makes it possible to compensate for the aging of the gas sensor arrangement according to the invention over its lifetime. The exact algorithm of the operation of the individual radiation sources, their mode of operation, the duration of the switch-on and rest times, the switch-on duration, the sequence of switching on and the possible modulation of the operating voltage are determined by the evaluation and control device 411 specified.

Die Gasmesszelle 410 hat zwei Öffnungen für den Strahlungszutritt in den Gasmessraum 409, welche mit den optischen Filtern 405 und 406 abgedeckt sind, um die Strahlung entsprechend der Messaufgabe zu filtern. Alternativ kann auch eine einzelne Öffnung mit einem auf ein Absorptionsband des zu messenden Gases und ein Referenzband elektrisch abstimmbaren wellenlängenselelektivierenden Element, beispielsweise einem Fabry-Perot Interferometer, Verwendung finden. Die Messzelle 410 hat vorzugsweise eine reflektierende innere Oberfläche, welche die relevante Infrarotstrahlung hocheffizient reflektiert und bildet einen Gasmessraum 409 aus. Dessen geometrische Form sowie die Gestaltung und die Positionierung der Öffnungen für den Strahlungseintritt sind für die effektive Nutzung der in die Messzelle 410 eintretenden Strahlung zur Erwärmung des Messgases im Gasmessraum 409 dienlich ausgebildet. Das optische Filter 405 lässt nur die Strahlung in einem Messband in den Gasmessraum 409 durch. Das optische Filter 406 lässt nur die Strahlung in einem Referenzband in den Gasmessraum 409 durch.The gas measuring cell 410 has two openings for the radiation into the gas measuring chamber 409 , which with the optical filters 405 and 406 are covered to filter the radiation according to the measurement task. Alternatively, a single aperture with a wavelength-selective element electrically tunable to an absorption band of the gas to be measured and a reference band, for example a Fabry-Perot interferometer, may also be used. The measuring cell 410 preferably has a reflective inner surface, which highly efficiently reflects the relevant infrared radiation and forms a gas measuring space 409 out. Its geometric shape as well as the design and positioning of the openings for the radiation entrance are for the effective use of the into the measuring cell 410 incoming radiation for heating the sample gas in the gas measuring chamber 409 properly trained. The optical filter 405 only lets the radiation in a measuring tape into the gas measuring chamber 409 by. The optical filter 406 leaves only the radiation in a reference band in the gas measuring chamber 409 by.

Die Strahlungsquellen 401, 402 bestrahlen den Gasmessraum 409 durch das optische Filter 405. Die Strahlungsquellen 403, 404 bestrahlen den Gasmessraum 409 durch das optische Filter 406. Das Messgas gelangt durch die Öffnung, welche mit einer gaspermeablen Membran 407 abgedeckt ist, in den Gasmessraum 409. Wenn die Strahlung durch das Messgas im Gasmessraum 409 der Messzelle 410 absorbiert wird, wird die entsprechende Veränderung des Luftdrucks in der Messzelle mit Hilfe des Drucksensors 408, beispielsweise aber auch mit Hilfe eines Mikrofons, registriert und von der Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 411 für die Bestimmung der Messgaskonzentration benutzt.The radiation sources 401 . 402 irradiate the gas measuring room 409 through the optical filter 405 , The radiation sources 403 . 404 irradiate the gas measuring room 409 through the optical filter 406 , The sample gas passes through the opening, which with a gas-permeable membrane 407 is covered in the gas measuring room 409 , When the radiation through the sample gas in the gas measuring chamber 409 the measuring cell 410 is absorbed, the corresponding change in the air pressure in the measuring cell by means of the pressure sensor 408 , but also with the help of a microphone, registered and from the evaluation and control device 411 used for the determination of the sample gas concentration.

In einem der möglichen Betriebsmodi schaltet die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 411 die Messstrahlungsquellen 401 und 403 vorzugsweise abwechselnd in gleichen oder sich variierenden Abständen nach einem Steuerungsalgorithmus pulsartig ein. Vorzugsweise wird aus den Ausgangssignalen des Druckdetektors beim Einschalten der unterschiedlichen Messstrahlungsquellen ein Quotient gebildet, welcher sowohl für die Kalibration als auch für die Gasmessungen und für die weitere Signalverarbeitung eingesetzt wird. Dadurch lassen sich die eventuellen Veränderungen der reflektierenden Eigenschaften der Innenoberfläche der Messzelle mit der Zeit teilweise oder sogar vollständig kompensieren. Für die Kompensation der Alterung der Messstrahlungsquellen werden die Messungen mit den jeweiligen Referenzstrahlungsquellen 402 bzw. 404 verwendet. Während des internen Referenzierungsvorgangs wird die Abweichung gemessener Werte der Messgaskonzentration oder gegebenenfalls des Ausgangssignals des Druckdetektors, welche bzw. welches mit Hilfe der Mess- bzw. der Referenzstrahlungsquellen gemessen wurde, festgestellt und es wird die Kalibrationsfunktion der Gassensoranordnung entsprechend justiert, um diese festgestellte Abweichung zu kompensieren. Alternativ können, zum Beispiel, die Messwerte des Druckdetektorsignals beim Betrieb der Mess- bzw. Referenzstrahlungsquelle einer Doppelstrahlungsquelle verglichen und für die Alterungskompensation benutzt werden. Selbstverständlich sind auch weitere Steuerungs- und Auswertealgorithmen anwendbar, welche bei den unterschiedlichen vorher beschriebenen erfindungsgemäßen Gassensoranordnungen erläutert worden sind.In one of the possible operating modes, the evaluation and control device switches 411 the measuring radiation sources 401 and 403 preferably alternately at equal or varying intervals according to a control algorithm in a pulse-like manner. Preferably, a quotient is formed from the output signals of the pressure detector when switching on the different measuring radiation sources, which is used both for the calibration and for the gas measurements and for the further signal processing. As a result, any changes in the reflective properties of the inner surface of the measuring cell can be partially or even completely compensated over time. For the compensation of the aging of the measuring radiation sources, the measurements are made with the respective reference radiation sources 402 respectively. 404 used. During the internal referencing operation, the deviation of measured values of the measurement gas concentration or, if appropriate, the output signal of the pressure detector, which was measured with the aid of the measurement or the reference radiation sources, is determined and the calibration function of the gas sensor arrangement is adjusted in accordance with this deviation compensate. Alternatively, for example, the measured values of the pressure detector signal can be compared during operation of the measuring or reference radiation source of a double radiation source and used for the aging compensation. Of course, other control and Auswertealgorithmen are applicable, which have been explained in the various previously described gas sensor arrangements according to the invention.

Die Erfindung wurde hier nur in Bezug auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben, sie ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Vielmehr sind auch andere Anordnungen und Verfahren sowie der Einsatz anderer Bauelemente (Strahlungsquellen, Detektoren, optischer Elemente, Messzellen) möglich, ohne dass dabei vom Geist dieser Erfindung abgewichen wird.The Invention has been described herein only with respect to some preferred embodiments However, it is not limited to these examples. Much more are other arrangements and procedures as well as the use of others Components (radiation sources, detectors, optical elements, Measuring cells) possible, without departing from the spirit of this invention.

Claims (41)

Gassensoranordnung mit einer strahlungsemittierenden Strahlungsvorrichtung aus mindestens zwei Strahlungsquellen, mindestens einem wellenlängenselektivierenden Element, mindestens einem Gasmessraum, mindestens einer Absorptionsstrecke, welche mindestens teilweise durch einen Gasmessraum verläuft, einer Detektorvorrichtung aus mindestens einem Detektor und einer Auswerte- und Steuerungsvorrichtung, wobei sich im Gasmessraum ein mindestens eine Gaskomponente enthaltendes Messgas befindet und die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung die Strahlungsvorrichtung steuert, die Detektorsignale aufzeichnet und auswertet und die Gaskomponente und/oder deren Konzentration abhängig vom Ausgangssignal der Detektorvorrichtung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquellen die Strahlung in mindestens einem spektralen Absorptionsband des zu detektierenden Gases, dem Messband, sowie die Strahlung in mindestens einem weiteren spektralen Band, in dem weder das zu detektierende Gas noch andere störende Gase die Strahlung nennenswert absorbieren, dem Referenzband, mit einer für die Messung ausreichenden Intensität ausstrahlen, alle Absorptionsstrecken der Strahlung von einer der Strahlungsquellen zu einem der Detektoren mindestens teilweise durch einen Gasmessraum verlaufen, die Detektoren und mindestens ein wellenlängenselektivierendes Element so angeordnet sind, dass die Detektorvorrichtung die Strahlung in einem Messband bzw. die Strahlung in einem Referenzband jeweils räumlich und/oder zeitlich getrennt unabhängig empfangen kann, wobei die Auswertevorrichtung die Strahlungsquellen nach einem bestimmten Steuerungsalgorithmus betreibt und die Ausgangssignale der Detektorvorrichtung in einem Mess- und/oder in einem Referenzband beim Einschalten einer der Strahlungsquellen und beim Strahlungsquellenvergleich feststellt und vergleicht, eine eventuelle Alterung der Gassensoranordnung kompensiert und die Gaskonzentration bestimmt.Gas sensor arrangement comprising a radiation-emitting radiation device comprising at least two radiation sources, at least one wavelength-selective element, at least one gas measuring chamber, at least one absorption path, which extends at least partially through a gas measuring chamber, a detector device comprising at least one detector and an evaluation and control device, wherein in the gas measuring space at least a measuring gas containing gas component is located and the evaluation and control device controls the radiation device records and evaluates the detector signals and determines the gas component and / or their concentration depending on the output signal of the detector device, characterized in that the radiation sources in at least one spectral absorption band of Detecting gas, the tape, and the radiation in at least one other spectral band, in which neither the gas to be detected nor and all disturbing gases which radiate radiation appreciably, emit to the reference band, with an intensity sufficient for the measurement, all absorption paths of the radiation from one of the radiation sources to one of the detectors extend at least partially through a gas measuring space, the detectors and at least one wavelength-selecting element are arranged such in that the detector device can receive the radiation in a measuring tape or the radiation in a reference band separately spatially and / or temporally separated, wherein the evaluation apparatus operates the radiation sources according to a specific control algorithm and the output signals of the detector apparatus in a measuring and / or in a Reference band detects and compares when switching on one of the radiation sources and the radiation source comparison and compares, compensates for any aging of the gas sensor assembly and determines the gas concentration. Gassensoranordnung mit einer strahlungsemittierenden Strahlungsvorrichtung aus mindestens zwei Strahlungsquellen, mindestens einem wellenlängenselektivierenden Element, mindestens einem Gasmessraum, mindestens einer Absorptionsstrecke, welche mindestens teilweise durch einen Gasmessraum verläuft, einer Detektorvorrichtung und einer Auswerte- und Steuerungsvorrichtung, wobei sich im Gasmessraum ein mindestens eine Gaskomponente enthaltendes Messgas befindet und die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung die Strahlungsvorrichtung steuert, Detektorsignale aufzeichnet und auswertet und die Gaskomponente und/oder deren Konzentration abhängig vom Ausgangssignal der Detektorvorrichtung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Strahlungsquellen, die Messstrahlungsquellen, dauerhaft für die Messung eingesetzt werden, diese Messstrahlungsquellen die Strahlung in mindesten einem Absorptionsband des zu detektierenden Gases, dem Messband, mit einer für die Messung ausreichenden Intensität ausstrahlen, die Detektorvorrichtung aus mindestens zwei Detektoren besteht, wobei die Detektoren, die Strahlungsquellen und mindestens ein wellenlängenselektivierendes Element so angeordnet sind, dass jeder Detektor von jeder Strahlungsquelle die Strahlung mindestens in einem Messband empfangen kann, alle Absorptionsstrecken der Strahlung von einer der Strahlungsquellen zu einem der Detektoren mindestens teilweise durch den Gasmessraum verlaufen, wobei die Auswertevorrichtung die Strahlungsquellen nach einem bestimmten Steuerungsalgorithmus betreibt, die Ausgangssignale der Detektoren für die einzelnen Strahlungsquellen und beim Strahlungsquellenvergleich feststellt, eine eventuelle Alterung der Messvorrichtung kompensiert und die Gaskonzentration bestimmt.Gas sensor arrangement with a radiation-emitting radiation device from at least two radiation sources, at least one waves length-selective element, at least one gas measuring space, at least one absorption path, which runs at least partially through a gas measuring chamber, a detector device and an evaluation and control device, wherein in the gas measuring chamber, a gas containing at least one gas component is located and the evaluation and control device controls the radiation device, detector signals records and evaluates and determines the gas component and / or their concentration depending on the output signal of the detector device, characterized in that at least two radiation sources, the measuring radiation sources are used permanently for the measurement, these radiation sources in at least one absorption band of the gas to be detected, the Measuring tape, with a sufficient intensity for the measurement, the detector device consists of at least two detectors, the detectors, the radiation sources and min at least one wavelength-selective element is arranged such that each detector of each radiation source can receive the radiation at least in one measuring tape, all absorption paths of the radiation from one of the radiation sources to one of the detectors extend at least partially through the gas measuring space, wherein the evaluation device determines the radiation sources according to a specific wavelength Control algorithm operates, detects the output signals of the detectors for the individual radiation sources and the comparison of radiation source, compensates for any aging of the measuring device and determines the gas concentration. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung mindestens eine Messstrahlungsquelle, welche dauerhaft für die Messung eingesetzt wird, und mindestens eine Referenzstrahlungsquelle, welche die meiste Zeit ruht und nur selten in viel größeren Zeitabständen zur Prüfung der Alterung der Messstrahlungsquelle für eine kurze Zeit eingeschaltet wird, aufweist und die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung die Ausgangssignale der Detektorvorrichtung in einem Messband und/oder in einem Referenzband bei eingeschalteter Referenzstrahlungsquelle bzw. eingeschalteter Messstrahlungsquelle bestimmt und mit Hilfe einer oder mehrerer Funktionen dieser Signale die Alterung der Gassensoranordnung feststellt und ausgleicht und die Gaskonzentration bestimmt.Gas sensor arrangement according to one or a combination the claims 1 and 2, characterized in that the radiation device at least one measuring radiation source which is permanent for the measurement is used, and at least one reference radiation source, which most of the time it rests and rarely at much greater intervals exam the aging of the measuring radiation source switched on for a short time is, and the evaluation and control device, the output signals the detector device in a measuring tape and / or in a reference band when the reference radiation source or switched on Radiation source determined and with the help of one or more Functions of these signals detects the aging of the gas sensor assembly and compensates and determines the gas concentration. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung zwei Messstrahlungsquellen und die Detektorvorrichtung zwei Detektoren aufweist, welche so angeordnet sind, dass die kürzere bzw. die längere effektive optische Lichtweglänge von der einen Strahlungsquelle zu den einzelnen Detektoren gleich der kürzeren bzw. der längeren effektiven optischen Lichtweglänge von der anderen Strahlungsquelle zu den einzelnen Detektoren ist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 3, characterized in that the radiation device two measuring radiation sources and the detector device two detectors which are arranged so that the shorter or the longer effective optical light path length from the one radiation source to the individual detectors the shorter one or the longer one effective optical path length from the other radiation source to the individual detectors. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung mindestens eine Messstrahlungsquelle und mindestens zwei Referenzstrahlungsquellen, welche die meiste Zeit ruhen und nur selten in viel größeren Zeitabständen für kurze Zeit zur Prüfung der Alterung der Messstrahlungsquelle und der Gassensoranordnung eingeschaltet werden, und welche die Strahlung in mindestens einem Absorptionsband des zu detektierenden Gases, dem Messband, mit einer für die Messung ausreichenden Intensität ausstrahlen, aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 4, characterized in that the radiation device at least one measuring radiation source and at least two reference radiation sources, which rest most of the time and rarely at much greater intervals for short Time to check the aging of the measuring radiation source and the gas sensor arrangement be turned on, and which the radiation in at least one Absorption band of the gas to be detected, the measuring tape, with a for the Measurement of sufficient intensity radiate, has. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung mindestens eine Messstrahlungsquelle und mindestens zwei Referenzstrahlungsquellen, welche die Strahlung in mindesten einem Absorptionsband des zu detektierenden Gases, dem Messband, sowie die Strahlung in mindestens einem weiteren spektralen Band, in dem weder das zu detektierende Gas noch weitere störende Gase die Strahlung nennenswert absorbieren, dem Referenzband, mit einer für die Messung ausreichenden Intensität ausstrahlen, aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 5, characterized in that the radiation device at least one measuring radiation source and at least two reference radiation sources, which the radiation in at least one absorption band of the to be detected Gas, the tape, and the radiation in at least one other Spectral band in which neither the gas to be detected nor more disturbing Gases that absorb radiation significantly, the reference band, with one for the Measurement of sufficient intensity radiate, has. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung mindestens zwei Messstrahlungsquellen, welche dauerhaft für die Messung eingesetzt werden und welche die Strahlung in mindesten einem Absorptionsband des zu detektierenden Gases, dem Mess band, sowie die Strahlung in mindestens einem weiteren spektralen Band, in dem weder das zu detektierende Gas noch weitere störende Gase die Strahlung nennenswert absorbieren, dem Referenzband, mit einer für die Messung ausreichenden Intensität ausstrahlen, aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 6, characterized in that the radiation device at least two measuring radiation sources, which are permanent for the measurement be used and which the radiation in at least one absorption band of the gas to be detected, the measuring band, as well as the radiation in at least one further spectral band in which neither the to be detected Gas still more disturbing Gases that absorb radiation significantly, the reference band, with one for the measurement radiate sufficient intensity has. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die effektiven optischen Lichtweglängen für die Strahlung einzelner Strahlungsquellen zur Detektorvorrichtung gleich sind.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 7, characterized in that the effective optical light path lengths for the radiation individual radiation sources to the detector device are the same. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nicht alle effektiven optischen Lichtweglängen für die Strahlung einzelner Strahlungsquellen zur Detektorvorrichtung unterschiedlich sind.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 7, characterized in that not all effective optical optical path lengths for the Radiation of individual radiation sources to the detector device different are. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass nicht alle effektiven optischen Lichtweglängen für die Strahlung einzelner Messstrahlungsquellen zur Detektorvorrichtung gleich sind.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 7 and 9, characterized in that not all effective optical optical path lengths for the Radiation of individual measuring radiation sources to the detector device the same are. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass nicht alle effektiven optischen Lichtweglängen für die Strahlung einzelner Referenzstrahlungsquellen zur Detektorvorrichtung gleich sind.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 7 and 9, characterized in that not all effective optical optical path lengths for the Radiation of individual reference radiation sources to the detector device equal are. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Strahlungsvorrichtung aus mindestens zwei Strahlungsquellen, mindestens ein wellenlängenselektivierendes Element und mindestens zwei Detektorvorrichtungen aus jeweils mindestens einem Detektor aufweist, welche so angeordnet sind, dass jede Detektorvorrichtung die Strahlung in einem Messband und/oder die Strahlung in einem Referenzband jeweils räumlich und/oder zeitlich getrennt unabhängig empfangen kann.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 11, characterized in that it comprises a radiation device from at least two radiation sources, at least one wavelength-selective Element and at least two detector devices from each at least a detector, which are arranged so that each detector device the radiation in a measuring tape and / or the radiation in one Reference band in each case spatially and / or independent of time can receive. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung mindestens drei Strahlungsquellen aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 12, characterized in that the radiation device has at least three radiation sources. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung mindestens eine Messstrahlungsquelle und mindestens zwei Referenzstrahlungsquellen aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 13, characterized in that the radiation device at least one measuring radiation source and at least two reference radiation sources having. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die effektiven optischen Lichtweglängen für die Strahlung mindestens einer Messstrahlungsquelle und mindestens einer Referenzstrahlungsquelle zur Detektorvorrichtung gleich sind, wobei es mindestens eine weitere Referenzstrahlungsquelle mit einer anderen ef fektiven optischen Lichtweglänge für deren Strahlung zur Detektorvorrichtung gibt.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 14, characterized in that the effective optical light path lengths for the radiation at least one measuring radiation source and at least one reference radiation source to the detector device are the same, it being at least one more Reference radiation source with another ef fective optical light path for their Radiation to the detector device gives. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die effektiven optischen Lichtweglängen für die Strahlung mindestens einer Messstrahlungsquelle und mindestens einer Referenzstrahlungsquelle zur Detektorvorrichtung gleich sind, wobei es mindestens eine weitere Messstrahlungsquelle mit einer anderen effektiven optischen Lichtweglänge für deren Strahlung zur Detektorvorrichtung gibt.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 15, characterized in that the effective optical light path lengths for the radiation at least one measuring radiation source and at least one reference radiation source to the detector device are the same, it being at least one more Measuring radiation source with a different effective optical path length for their Radiation to the detector device gives. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung mindestens vier Strahlungsquellen aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 16, characterized in that the radiation device has at least four radiation sources. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung mindestens zwei Messstrahlungsquellen und mindestens zwei Referenzstrahlungsquellen aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 17, characterized in that the radiation device at least two measuring radiation sources and at least two reference radiation sources having. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Strahlungsvorrichtung aus mindestens vier Strahlungsquellen, mindestens einem wellenlängenselektivierenden Element und mindestens zwei Detektorvorrichtungen aufweist, welche so angeordnet sind, dass jede Detektorvorrichtung die Strahlung in einem Messband und/oder die Strahlung in einem Referenz band jeweils räumlich und/oder zeitlich getrennt unabhängig empfangen kann.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 18, characterized in that it comprises a radiation device from at least four radiation sources, at least one wavelength-selective Element and at least two detector devices, which are arranged so that each detector device the radiation in a measuring tape and / or the radiation in a reference band respectively spatial and / or received separately in time can. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorvorrichtung aus mindestens zwei Einzeldetektoren für den Empfang der Strahlung jeweils in einem Mess- bzw. in einem Referenzband besteht.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 19, characterized in that the detector device at least two individual detectors for receiving the radiation each in a measurement or in a reference band exists. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die effektiven optischen Lichtweglängen für die Strahlung einer Strahlungsquelle zu den Einzeldetektoren für den Empfang der Strahlung in einem Mess- bzw. in einem Referenzband unterschiedlich sind.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 20, characterized in that the effective optical light path lengths for the radiation a radiation source to the single detectors for the reception of the radiation are different in a measuring or in a reference band. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Strahlungsquellen als mindestens zwei Multistrahlungsquellen angeordnet sind, wobei eine Multistrahlungsquelle mindestens eine Messstrahlungsquelle, welche dauerhaft für die Messung eingesetzt wird, und mindestens eine Referenzstrahlungsquelle, welche die meiste Zeit ruht und nur selten in viel größeren Zeitabständen zur Prüfung der Alterung der jeweiligen Messstrahlungsquelle für eine kurze Zeit eingeschaltet wird, aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 21, characterized in that the individual radiation sources are arranged as at least two multi-radiation sources, wherein a multi-radiation source at least one measuring radiation source, which permanently for the measurement is used, and at least one reference radiation source, which rests most of the time and rarely at much greater intervals exam the aging of the respective measuring radiation source for a short time Time is turned on. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung mindestens zwei Doppelstrahlungsquellen, welche aus jeweils einer Messstrahlungsquelle und einer Referenzstrahlungsquelle bestehen, aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 22, characterized in that the radiation device at least two double radiation sources, each of which one Measuring radiation source and a reference radiation source, having. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Doppelstrahlungsquellen und die Detektorvorrichtung so angeordnet sind, dass die effektiven optischen Lichtweglängen von den einzelnen Strahlungsquellen einer Doppelstrahlungsquelle bis zur Detektorvorrichtung gleich sind, jedoch die effektiven optischen Lichtweglängen von den jeweiligen Strahlungsquellen in unterschiedlichen Doppelstrahlungsquellen zu der Detektorvorrichtung unterschiedlich sind.Gas sensor arrangement according to one or a A combination of any one of claims 1 to 23, characterized in that at least two dual radiation sources and the detector device are arranged such that the effective optical path lengths from the individual radiation sources of a dual radiation source to the detector device are the same but the effective optical path lengths from the respective radiation sources are different Dual radiation sources to the detector device are different. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung die Strahlungsquellen mit gleichen oder unterschiedlichen konstanten oder sich zeitlich variierenden Betriebsspannungen nach einem bestimmten Steuerungsalgorithmus betreibt, die Ausgangssignale der Detektorvorrichtung für die einzelnen Strahlungsquellen in einem Messband und/oder in einem Referenzband bestimmt und mit Hilfe einer oder mehrerer Funktionen dieser Signale die Alterung der Gassensoranordnung kompensiert und die Gaskonzentration bestimmt.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 24, characterized in that the evaluation and control device the radiation sources with the same or different constant or time varying operating voltages after a certain Control algorithm operates, the output signals of the detector device for the individual radiation sources in a measuring tape and / or in a Reference band determined and using one or more functions these signals compensates for the aging of the gas sensor assembly and the gas concentration determined. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsemission unterschiedlicher Strahlungsquellen so moduliert wird, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung die Ausgangssignale der Detektorvorrichtung für die einzelnen Strahlungsquellen, sowohl für die Messstrahlungsquellen als auch für die Referenzstrahlungsquellen, in einem Messband und/oder in einem Referenzband auch bei mehreren zu einem Zeitpunkt gleichzeitig betriebenen Strahlungsquellen für die jeweiligen einzelnen Strahlungsquellen getrennt bestimmen kann.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 25, characterized in that the radiation emission of different Radiation sources is modulated so that the evaluation and control device the Output signals of the detector device for the individual radiation sources, as well as the measuring radiation sources as well as the reference radiation sources, in a measuring tape and / or in a reference band even at several simultaneously operated radiation sources for the respective can determine individual radiation sources separately. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung mindestens zwei Messstrahlungsquellen aufweist, welche nach einem von der Auswerte- und Steuerungsvorrichtung vorgegebenen Steuerungsalgorithmus zeitlich getrennt so betrieben werden, dass zu jedem Zeitpunkt nur eine Strahlungsquelle betrieben wird, wobei die durchschnittliche Betriebsbelastung unterschiedlicher Messstrahlungsquellen sich vorzugsweise um nicht mehr als das 5-fache voneinander unterscheidet, und die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung die Ausgangssignale der Detektorvorrichtung in einem Mess- und/oder in einem Referenzband für die zeitlich nahe bei einander liegenden Messungen mit unterschiedlichen Messstrahlungsquellen bestimmt und mit Hilfe einer oder mehrerer Funkti onen dieser Signale die Alterung der Gassensoranordnung feststellt und ausgleicht und die Gaskonzentration bestimmt.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 26, characterized in that the radiation device Has at least two measuring radiation sources, which after a from the evaluation and control device predetermined control algorithm be operated separately in time so that only at any time a radiation source is operated, the average Operating load of different measuring radiation sources preferably by no more than 5 times different from each other, and the Evaluation and control device, the output signals of the detector device in a measuring and / or in a reference band for the time close to each other lying measurements with different measuring radiation sources determined and with the help of one or more func ons these signals detects and compensates the aging of the gas sensor assembly and the Gas concentration determined. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung die Messstrahlungsquellen bzw. die Messstrahlungsquellen unterschiedlicher Multi- bzw. Doppelstrahlungsquellen abwechselnd so betreibt, dass die Betriebsbelastung dieser Quellen etwa gleich ist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 27, characterized in that the evaluation and control device the measuring radiation sources or the measuring radiation sources of different Multi or double radiation sources operates alternately so that the operating load of these sources is about the same. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung die Ausgangssignale der Detektorvorrichtung für die einzelnen Strahlungsquellen in einem Messband und/oder in einem Referenzband getrennt bestimmt und mit Hilfe einer oder mehrerer Funktionen dieser Signale die Alterung der Gassensoranordnung feststellt und ausgleicht und die Gaskonzentration bestimmt.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 28, characterized in that the evaluation and control device the output signals of the detector device for the individual radiation sources determined separately in a measuring tape and / or in a reference tape and with the help of one or more functions of these signals the Aging of the gas sensor arrangement detects and balances and the Gas concentration determined. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorvorrichtung mindestens einen Strahlungsdetektor, der die Änderung der Intensität der durch den Gasmessraum gesendeten Strahlung durch die Absorption durch das Messgas in einem Messband erfasst, oder mindestens ein Mikrophon bzw. einen Drucksensor, das bzw. der die Druckänderung aufgrund der Absorp tion der in den Gasmessraum eintretenden Strahlung durch das Messgas erfasst, aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 29, characterized in that the detector device at least a radiation detector that changes the intensity of the radiation sent through the absorption through the gas measuring chamber the measuring gas is detected in a measuring tape, or at least one microphone or a pressure sensor, the tion or the pressure change due to the absorption the radiation entering the gas measuring chamber through the measuring gas detected. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das wellenlängenselektivierende Element ein regelbares optisches Filter ist, so dass sein Transmissionsband sich von der Auswerte- und Steuerungsvorrichtung in einer vorgegebene zeitlichen Abfolge auf das jeweilige Messband und/oder das Referenzband abstimmen lässt.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 30, characterized in that the wavelength-selective Element is a controllable optical filter, so its transmission band from the evaluation and control device in a given time sequence on the respective measuring tape and / or the reference band to vote. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das wellenlängenselektivierende Element als ein mikromechanisches Fabry-Perot Interferometer ausgebildet ist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 31, characterized in that the wavelength-selective Element is designed as a micromechanical Fabry-Perot interferometer. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das wellenlängenselektivierende Element als ein in den jeweiligen Detektor integriertes oder dem jeweiligem Detektor vorgeschaltetes optisches Bandpassfilter, vorzugsweise als ein Interferenzfilter, ausgebildet ist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 32, characterized in that the wavelength-selective Element as one integrated into the respective detector or the respective optical detector upstream bandpass filter, preferably as an interference filter is formed. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, das eine Vielzahl von Strahlungsquellen, Detektoren und wellenlängenselektivierenden Elementen verwendet wird, um die Messung von Konzentrationen mehrerer Gase zu ermöglichen.Gas sensor arrangement according to one or a combination of several of claims 1 to 33, characterized in that a plurality of radiation sources, detectors and wavelength-selective elements is used to measure the Mes solution of concentrations of several gases. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsvorrichtung zusätzliche redundante Strahlungsquellen für die Erhöhung der Ausfallsicherheit der Messvorrichtung aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 34, characterized in that the radiation device additional redundant radiation sources for the increase the reliability of the measuring device has. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Strahlungsquellen und der Detektoren mindestens eine Symmetrieachse aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 35, characterized in that the arrangement of the radiation sources and the detectors has at least one axis of symmetry. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Strahlungsquellen und der Detektoren mindestens eine Symmetrieebene aufweist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 36, characterized in that the arrangement of the radiation sources and the detectors has at least one plane of symmetry. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsbelastung der Referenzstrahlungsquelle im Vergleich zur Betriebsbelastung der Messstrahlungsquelle mindestens 1:5, vorzugsweise mindestens 1:1000 und am besten mindestens 1:4000 ist.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 37, characterized in that the operating load of the Reference radiation source compared to the operating load of Measuring radiation source at least 1: 5, preferably at least 1: 1000 and best at least 1: 4000. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, das sich einige oder alle Strahlungsquellen im Gasmessraum befinden.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 38, characterized in that some or all radiation sources located in the gas measuring room. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, das sich einige oder alle Detektoren bzw. Detektorvorrichtungen oder Mikrophone bzw. Drucksensoren im Gasmessraum befinden.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 39, characterized in that some or all detectors or detector devices or microphones or pressure sensors in Gas measuring room are located. Gassensoranordnung nach einem oder einer Kombination mehrerer der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung die Messfrequenz, die Einschaltdauer, die Ruhepausen und die Reihenfolge des Betriebs unterschiedlicher Strahlungsquellen interaktiv in Abhängigkeit von der zuletzt gemessenen Messgaskonzentration und durch Vergleich mit von der Auswerte- und Steuerungsvorrichtung vorgegebenen Grenzwerten regelt.Gas sensor arrangement according to one or a combination several of the claims 1 to 40, characterized in that the evaluation and control device the measurement frequency, the duty cycle, the rest periods and the order the operation of different radiation sources interactively in dependence from the last measured gas concentration and by comparison with predetermined by the evaluation and control device limits regulates.
DE200510049522 2005-10-17 2005-10-17 Gas sensor arrangement Revoked DE102005049522B3 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510049522 DE102005049522B3 (en) 2005-10-17 2005-10-17 Gas sensor arrangement
DE112006003464T DE112006003464A5 (en) 2005-10-17 2006-10-06 Gas sensor arrangement
PCT/DE2006/001746 WO2007045207A2 (en) 2005-10-17 2006-10-06 Gas sensor arrangement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510049522 DE102005049522B3 (en) 2005-10-17 2005-10-17 Gas sensor arrangement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005049522B3 true DE102005049522B3 (en) 2007-06-06

Family

ID=37806744

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510049522 Revoked DE102005049522B3 (en) 2005-10-17 2005-10-17 Gas sensor arrangement
DE112006003464T Withdrawn DE112006003464A5 (en) 2005-10-17 2006-10-06 Gas sensor arrangement

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112006003464T Withdrawn DE112006003464A5 (en) 2005-10-17 2006-10-06 Gas sensor arrangement

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102005049522B3 (en)
WO (1) WO2007045207A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20092137A1 (en) * 2009-12-03 2011-06-04 Ribes Ricerche E Formazione S R L OPTICAL ABSORPTION GAS SENSOR
EP2770319A1 (en) 2013-02-25 2014-08-27 Sick Ag Gas measuring device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020101218A1 (en) * 2020-01-20 2021-07-22 UMS - Umwelt-, Membran- und Sensortechnik GmbH & Co. KG Gas sensor with sporadically operated reference light source

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3745349A (en) * 1971-11-18 1973-07-10 M Liston Single path,dual source radiant energy analyzer
DE2340747A1 (en) * 1972-10-26 1974-05-09 Bailey Meter Co GAS ANALYZER
US5341214A (en) * 1989-09-06 1994-08-23 Gaztech International Corporation NDIR gas analysis using spectral ratioing technique
DE19520488C1 (en) * 1995-06-03 1996-09-05 Draegerwerk Ag IR absorption measuring device for detecting gas concentration
US5646729A (en) * 1993-01-13 1997-07-08 Vaisala Oy Single-channel gas concentration measurement method and apparatus using a short-resonator Fabry-Perot interferometer
DE19713928C1 (en) * 1997-04-04 1998-04-09 Draegerwerk Ag IR absorption measuring device for gas concentration measurement
US5977546A (en) * 1997-05-13 1999-11-02 Carlson; Lee Richard Self normalizing radiant energy monitor and apparatus for gain independent material quantity measurements
US6067840A (en) * 1997-08-04 2000-05-30 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for infrared sensing of gas
DE19944260C2 (en) * 1999-09-15 2001-10-04 Inst Chemo Biosensorik Method and device for quantitative gas analysis
DE19925196C2 (en) * 1999-05-26 2001-12-13 Inst Chemo Biosensorik Gas sensor arrangement
DE10202786A1 (en) * 2002-01-25 2003-08-14 Gerhard Wiegleb Selective infrared absorption sensor comprises absorption path, interference filter and detector to determine presence of a gas in ambient air

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2245058A (en) * 1990-05-18 1991-12-18 Sieger Ltd A gas detector
DE9420231U1 (en) * 1994-12-21 1995-02-09 Hekatron Gmbh Device for detecting a gas

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3745349A (en) * 1971-11-18 1973-07-10 M Liston Single path,dual source radiant energy analyzer
DE2340747A1 (en) * 1972-10-26 1974-05-09 Bailey Meter Co GAS ANALYZER
US5341214A (en) * 1989-09-06 1994-08-23 Gaztech International Corporation NDIR gas analysis using spectral ratioing technique
US5646729A (en) * 1993-01-13 1997-07-08 Vaisala Oy Single-channel gas concentration measurement method and apparatus using a short-resonator Fabry-Perot interferometer
DE19520488C1 (en) * 1995-06-03 1996-09-05 Draegerwerk Ag IR absorption measuring device for detecting gas concentration
DE19713928C1 (en) * 1997-04-04 1998-04-09 Draegerwerk Ag IR absorption measuring device for gas concentration measurement
US5977546A (en) * 1997-05-13 1999-11-02 Carlson; Lee Richard Self normalizing radiant energy monitor and apparatus for gain independent material quantity measurements
US6067840A (en) * 1997-08-04 2000-05-30 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for infrared sensing of gas
DE19925196C2 (en) * 1999-05-26 2001-12-13 Inst Chemo Biosensorik Gas sensor arrangement
DE19944260C2 (en) * 1999-09-15 2001-10-04 Inst Chemo Biosensorik Method and device for quantitative gas analysis
DE10202786A1 (en) * 2002-01-25 2003-08-14 Gerhard Wiegleb Selective infrared absorption sensor comprises absorption path, interference filter and detector to determine presence of a gas in ambient air

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20092137A1 (en) * 2009-12-03 2011-06-04 Ribes Ricerche E Formazione S R L OPTICAL ABSORPTION GAS SENSOR
EP2770319A1 (en) 2013-02-25 2014-08-27 Sick Ag Gas measuring device
EP2770319B1 (en) 2013-02-25 2016-02-03 Sick Ag Gas measuring device
US9360417B2 (en) 2013-02-25 2016-06-07 Sick Ag Gas measurement device

Also Published As

Publication number Publication date
DE112006003464A5 (en) 2008-09-18
WO2007045207A2 (en) 2007-04-26
WO2007045207A3 (en) 2007-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19925196C2 (en) Gas sensor arrangement
EP1759187B1 (en) Ir-sensor, particularly a co2- sensor
DE19717145C2 (en) Method for the selective detection of gases and gas sensor for its implementation
EP0677733B1 (en) Gas laser and detection of a gas therewith
DE19940280C2 (en) Gas sensor with an open optical measuring section
EP3662261B1 (en) Gas analyzer for measuring nitrogen oxides and sulfur dioxide in exhaust gases
DE3741026A1 (en) METHOD AND SYSTEM FOR (TRACK) GAS ANALYSIS
WO2013004664A1 (en) Device with a measurement arrangement for optical measurement of gases and gas mixtures, with compensation of environmental influences
DE10058469C1 (en) Robust, compact optical gas sensor, comprises reflective annular chamber promoting long, multiply-reflected circumferential beam path
EP2770319B1 (en) Gas measuring device
DE2202969A1 (en) Device for the remote analysis of gases
EP2520924A1 (en) Method and measurement assembly for improving signal resolution in gas absorption spectroscopy
EP3455612A1 (en) Measuring device and method for sensing different gases and gas concentrations
DE19926121C2 (en) Analyzer
WO2006002740A1 (en) Non-dispersive infrared gas analyzer
DE102005049522B3 (en) Gas sensor arrangement
DE102007043951A1 (en) Molecules detecting device for e.g. nitrogen oxide in private house, has light source, detector unit, acoustic resonator for light-induced reinforcement of acoustic signals, and block with tuning fork and resonator sections
DE10051691A1 (en) Gas detector has control circuit coupled to smoke and gas sensors for combining the output of smoke sensor with the output of gas sensor for determining the presence of selected condition
DE10255022A1 (en) Resonator-enhanced absorption spectrometer
DE102016108544A1 (en) Measuring device and method for detecting different gases and gas concentrations
EP1847827A1 (en) Non-dispersive infrared gas analyser
DE102016108545B4 (en) NDIR gas sensor and its calibration procedure
WO2004008113A1 (en) Absorption spectrometer and corresponding measuring method
DE19848120C2 (en) Device for measuring the radiation absorption of gases
DE10245822A1 (en) Method and gas measuring cell for the detection of different gases

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
8363 Opposition against the patent
8331 Complete revocation